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Cadmio

Cadmio elemento

Il cadmio è un elemento piuttosto raro in natura (circa 0,2 ppm nella crosta terrestre) dove non esiste libero, ma si trova nei minerali dello zinco, soprattutto nella blenda (come solfuro), in quantità variabili tra lo 0,1 e il 2% circa.

Esistono anche alcuni rari minerali del cadmio quali il solfuro (greenockite) e il carbonato basico (otavite).

E' un metallo bianco-argenteo, abbastanza tenero, molto duttile e malleabile.

A temperatura ambiente viene attaccato facilmente dagli acidi (anche deboli), si discioglie nelle soluzioni concentrate dei sali di ammonio con formazione di un complesso, reagisce con ammoniaca e con biossido di zolfo, e all'aria umida perde la propria lucentezza ricoprendosi lentamente di uno strato superficiale di ossido che lo protegge da un attacco in profondità.

A temperature elevate brucia all'aria formando l'ossido, reagisce con vapor d'acqua, si combina direttamente con lo zolfo, con gli alogeni e con fosforo e arsenico. Tutti i suoi composti (e anche il metallo in polvere o come vapore) presentano una forte tossicità per l'uomo e gli animali.

cadmio

Cadmio.

Composti del cadmio

Il cadmio presenta nei suoi composti stabili (generalmente con legame ionico) il numero di ossidazione +2.

L'ossido d (CdO) si può ottenere dalla combustione del metallo o per calcinazione del nitrato o del carbonato. E’ facilmente riducibile a metallo con carbone o idrogeno, è solubile negli acidi e in ammoniaca, insolubile negli idrossidi alcalini. Ha impieghi nei bagni di cadmiatura galvanica, nelle batterie al nichel-cadmio e come pigmento nei vetri.

L'idrossido [Cd(OH)2] si può ottenere come precipitato aggiungendo idrossido di sodio a una soluzione di nitrato di calcio; è insolubile negli idrossidi alcalini, solubile in acidi e nei sali di ammonio.

Il solfuro (CdS) è una polvere giallo-arancio, solubile in ammoniaca e insolubile in acqua e negli acidi diluiti a freddo. E’ molto impiegato come pigmento, sia come tale (giallo cadmio) sia mescolato al solfato di bario o nel solfato di zinco a costituire i cosiddetti litoponi di cadmio (rossi di cadmio).

Il nitrato [Cd(NO3)2], il solfato  (CdSO4) e il cloruro di cadmio (CdCl2) esistono sia anidri che in diverse forme idrate e trovano applicazione nelle batterie al nichel-cadmio e nella cadmiatura galvanica.

Utilizzo

Una grande quantità di questo metallo viene utilizzata nel processo di cadmiatura (protezione superficiale di materiali metallici).

Una minor quantità viene utilizzata per produrre leghe speciali.

Allo stato metallico questo elemento chimico è impiegato anche come materiale di schermo nei reattori nucleari e nelle batterie alcaline al nichel-cadmio.

Metodo di produzione

Il metallo puro viene ottenuto come sottoprodotto nella produzione di zinco, piombo e rame.

Nel caso del processo elettrolitico per la produzione dello zinco, il minerale di zinco viene arrostito e disciolto in acido solforico.

Il precipitato iniziale della soluzione è ricco in rame, mentre il successivo è ricco in cadmio; quest'ultimo viene leggermente ossidato all'aria e quindi disciolto in acido solforico.

Da questa soluzione si precipita nuovamente con polvere di zinco un cadmio all'80%, che viene ossidato e disciolto in acido solforico; la soluzione è infine inviata all'elettrolisi per separare al catodo il metallo al 96% circa di purezza.

Nel processo termico di produzione dello zinco, il minerale viene arrostito per eliminare parte dello zolfo e quindi calcinato in presenza di cloruri; i fumi, nei quali si concentra il cadmio, vengono raccolti e disciolti in acido solforico; la soluzione è trattata con polvere di zinco che precipita cadmio al 70% circa; quest'ultimo viene purificato mediante distillazione.

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