Element 48 · Overgangsmetaal

Cadmium (Cd)

Cadmium (Cd) is het element met atoomnummer 48, een zacht, blauwachtig wit metaal dat chemisch sterk op zink lijkt. Het werd veel gebruikt in oplaadbare nikkel-cadmiumbatterijen en in felgele en rode pigmenten. Cadmium is echter zeer giftig en hoopt zich op in het lichaam. Daarom is het gebruik ervan in Europa sterk aan banden gelegd.

Cadmium in cijfers
SymboolCd
Atoomnummer48
Atoommassa112,41 u
CategorieOvergangsmetaal
Groep12
Periode5
Blokd-blok
Fase bij 20 °Cvast
Smeltpunt321,07 °C
Kookpunt767 °C
Dichtheid8,65 g/cm³
Elektronenconfiguratie[Kr] 4d10 5s2
Elektronen per schil2, 8, 18, 18, 2
Elektronegativiteit (Pauling)1,69
Oxidatiegetallen+2
Ontdekt1817 door Friedrich Stromeyer
Engelse naamCadmium

Eigenschappen van cadmium

Cadmium is een zacht metaal dat je met een mes kunt snijden. Het smelt al bij 321 °C en kookt bij 767 °C, laag voor een overgangsmetaal. In vochtige lucht wordt het langzaam dof door een laagje oxide. Bij verhitting verbrandt het met een rode vlam tot bruin cadmiumoxide (CdO). Cadmium lost op in zuren en heeft in verbindingen vrijwel altijd oxidatiegetal +2. Het staat in groep 12 tussen zink en kwik en gedraagt zich chemisch als zink, waardoor het in de natuur altijd samen met zink voorkomt. Juist die gelijkenis maakt het gevaarlijk: het lichaam neemt cadmium op via dezelfde routes als zink en kan het nauwelijks uitscheiden. Cadmiumsulfide (CdS) is fel geel en cadmiumselenide oranjerood tot rood. Cadmium vangt neutronen zeer goed in; vooral de isotoop 113Cd doet dat. Natuurlijk cadmium bestaat uit acht isotopen.

Naam. De naam komt van cadmia, de Latijnse naam voor zinkcarbonaat (kalamijn), waarin Stromeyer het element als onzuiverheid vond.

Atoombouw en plaats in het periodiek systeem

Cadmium staat in periode 5 en groep 12 van het periodiek systeem, in het d-blok.

Een neutraal atoom heeft 48 protonen in de kern en 48 elektronen, verdeeld over 5 schillen: 2, 8, 18, 18, 2. Het periodenummer (5) is gelijk aan het aantal schillen.

Buren in het systeem: links/ervoor: Zilver (Ag, 47); rechts/erna: Indium (In, 49); erboven in dezelfde groep: Zink (Zn); eronder in dezelfde groep: Kwik (Hg).

Andere elementen in groep 12: Zink, Kwik, Copernicium.

Voorkomen

Cadmium vormt bijna geen eigen ertsen van betekenis. Het zit als onzuiverheid in zinkertsen zoals sfaleriet (zinkblende) en wordt daarom vrijwel helemaal gewonnen als bijproduct van zinkproductie. China, Zuid-Korea en Japan zijn de grootste producenten. Cadmium komt in het milieu via mijnbouw, het verbranden van afval en steenkool, en via fosfaatkunstmest, die van nature cadmium bevat. Planten nemen het uit de bodem op; tabaksplanten, rijst en paddenstoelen kunnen relatief veel bevatten. Roken is voor rokers de grootste bron van cadmium.

Toepassingen

  • Nikkel-cadmiumbatterijen (NiCd) waren decennialang de standaard oplaadbare batterij; in de EU zijn ze voor de meeste consumentenproducten verboden.
  • Cadmiumtelluride is een halfgeleider voor dunnefilmzonnepanelen, die in grote zonneparken worden gebruikt.
  • Cadmiumpigmenten geven kunstenaarsverf, kunststof en glas felle, lichtechte gele, oranje en rode kleuren.
  • Regelstaven in sommige kernreactoren bevatten cadmium omdat het neutronen sterk absorbeert.
  • Cadmiumselenide-nanokristallen (quantum dots) werden gebruikt in beeldschermen voor heldere kleuren, maar worden steeds vaker vervangen door cadmiumvrije varianten.

Veelgestelde vragen

Waarom is cadmium giftig?

Het lichaam ziet cadmium aan voor zink en neemt het op, maar kan het daarna nauwelijks uitscheiden. De halfwaardetijd in het lichaam is tien tot dertig jaar. Cadmium hoopt zich vooral op in de nieren, waar het de filters beschadigt, en het verstoort de opbouw van botten. Ook verhoogt het het risico op kanker.

Waarom zijn nikkel-cadmiumbatterijen verboden?

Cadmium is zeer giftig, en batterijen die bij het gewone afval belanden, kunnen het in het milieu laten lekken. De Europese Unie heeft NiCd-batterijen daarom grotendeels verboden. Ze zijn vervangen door nikkel-metaalhydride- en lithium-ionbatterijen, die bovendien meer energie opslaan.

Hoe krijg je cadmium binnen?

Niet-rokers krijgen cadmium vooral binnen via voedsel, zoals granen, aardappels, groenten, schaaldieren en orgaanvlees, omdat gewassen het uit de bodem opnemen. Rokers krijgen er veel meer binnen: tabak bevat relatief veel cadmium, dat via de longen goed wordt opgenomen.

Verder lezen