镉
研究简史
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1817年，德国化学家施特罗迈尔（Friedrich Stromeyer）和赫尔曼（Karl Samuel Leberecht Hermann）分别发现元素镉。 [9]由于发现的新金属存在于锌矿中，就以含锌的矿石菱锌矿的名称Calamine命名它为Cadmium，元素符号定为Cd。
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，镉及镉化合物在1类致癌物清单中。 [2]
2019年7月23日，镉及镉化合物被列入有毒有害水污染物名录（第一批）。 [7]
理化性质
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物理性质
镉是银白色有光泽的金属，熔点321℃，沸点765℃，密度8650kg/m3。有韧性和延展性。微呈蓝色。比锌软，比锡稍硬，熔点和沸点都比锌低。镉的晶体结构（室温下为γ型）与锌相似，是六方最密堆积。在高温下则以α型存在，气态时含有少量Cd-Cd键合的分子。从E°值（酸性-0.4025V）可以看出，镉的电正性明显低于锌的，但各种电负性标度并不完全与此相一致。 [5
]
镉
化学性质
镉的化学性质通常介于锌和汞之间。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽，加热时表面形成棕色的CdO氧化物层， [5
]若加热至沸点以上，则会产生氧化镉烟雾。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉也易被湿的氨和二氧化硫迅速腐蚀。镉在加热下能与卤素及其他一些非金属元素如硒、磷等直接反应，但与氢、氮和碳等不能直接作用。镉能溶于大多数非氧化性酸，放出氢气，生成二价镉阳离子。和氧化性酸反应较复杂，如与硝酸反应，随着浓度和温度的不同，所产生的氮的各种氧化物也不同。镉易溶于浓的硝酸铵溶液。利用这一性质，可以将镀镉金属表面的镉剥离。与锌明显不同的是镉不溶于碱。镉的的主要氧化态为+2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可形成多种配离子，如[Cd（NH3）4]2+、[Cd（CN）4]2-、CdCl42-等。 [5
]
镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，且在人体内代谢较慢，日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。
可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣（如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉置换）中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。硫化镉、硒化镉、碲化镉用于制造光电池。
镉与空气的反应
镉可在空气中燃烧生成氧化镉（Ⅱ），氧化镉的颜色随反应条件的变化而变化。 [3]
镉与卤素单质的反应
氟化镉（Ⅱ）（CdF2）、溴化镉（Ⅱ）（CdBr2）和碘化镉（Ⅱ）（CdI2）可以通过金属镉和氟、溴、碘的单质直接反应而生成。 [3]
镉与酸的反应
金属镉可以缓慢溶于烯酸中，生成含有Cd（Ⅱ）离子的溶液和氢气。实际上Cd（Ⅱ）在溶液中是以配离子Cd（H2O）62+的形式存在的。 [3]
金属镉和硝酸等氧化性酸的反应非常复杂，反应生成的产物取决于反应时的条件。 [3]
应用领域
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镉可保护金属免受锈蚀，大量应用于电镀工业，约占总用量8%；镉的化合物如硫化镉、磺硒化镉等常用于制作塑料、油漆颜料；硬脂酸镉常用作塑料稳定剂，约占总用量11%；镉还用以制备光电池及镍镉电池或镉银电池，因此类电池体积小、电能容量大，故用量日益增加，是镉的主要用途之一，约占总用量的77%。制造合金，铜镉合金用于汽车冷却器材料；银铟镉合金用作原子反应堆控制棒；其他如各种钎焊合金、易熔合金等；制造焊条或焊接电极、电池电极等。 [8]
镍镉电池
蓄电池生产是镉的最大消费领域，占镉总消耗量的70%以上。镉用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀。镉作为合金基本组元能配成很多合金，如特殊的易熔合金、耐磨合金、钎料合金，用作钢结构的电镀防腐层、原子反应堆控制棒、光电池和制造颜料、塑料稳定剂、电工触头材料、钎料、印刷电路板、光学玻璃、荧光粉等。镉化合物还可用于杀虫剂、杀菌剂、油漆等制造业。在颜料生产、陶瓷制造等领域，镉都发挥着重要作用。 [4]可以用作还原剂，也用于镉盐及合金的制造。 [6]
分布情况
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镉以硫镉矿的形式赋存于锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿石中。镉资源主要分布在澳大利亚、美国、中国、加拿大、哈萨克斯坦、墨西哥、秘鲁、日本、俄罗斯、德国、印度等国。中国镉矿探明资源占世界镉矿资源总量的20%以上，居世界第一位，主要分布在云南、四川、广东、湖南、广西、甘肃等省区。云南占中国镉资源储量的50%左右。由于镉共伴生于铅、锌、铜矿中，因此镉矿资源潜力取决于铅锌矿的资源潜力。从镍镉蓄电池中回收的镉占15%以上。 [4]
安全措施
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环境危害
镉对环境的污染自人类开始冶炼金属就发生了，随着应用增加而日趋严重，已成为威胁健康的重要环境卫生问题。美国毒物管理委员会将镉列为第六位危害人体健康的有毒物质，而联合国环境规划署和国际职业卫生重金属委员会把镉作为重点研究的环境污染物。20世纪末全世界每年生产约2.2万吨镉，镉常与锌共生，两者的比例为1/1000—1/100。镉遇高温很快逸出金属蒸气，并且在空气中迅速形成红棕色氧化镉烟尘。 [8]
含镉物质标识
健康危害
镉可通过食物链为人体摄入，主要是由于含镉废水污染了水源和农田土壤，人长期食用含镉的食物和饮用含镉的水。用含镉容器盛装酸性食物，可引起经口急性镉中毒，产生剧烈呕吐。在非污染区人体摄入量为每日10—60μg，污染地区的摄入量每日可达200—400μg。 [8]
危害防治
吸入大量氧化镉烟雾所致的急性中毒，其治疗与一般刺激性气体中毒的处理相同。关键在于防止肺水肿。
应及早撤离出事现场、保持安静，卧床休息，吸入氧气，保持呼吸道畅通，可用10%硅酮雾化吸入，以消除泡沫，肾上腺皮质激素能降低毛细血管通透性，宜早期定量使用。限制液体入量，给予抗生素防止继发感染，急性食入性镉中毒时主要采用对症治疗，给予大量补液、注射阿托品用来止吐和消除腹痛。
慢性镉中毒引起肾脏损害者，膳食中应增加钙和磷酸盐的摄入，供给充足的锌和蛋白质，金属络合剂依地酸二钠钙（CaNa2-EDTA）可增加镉的排出，但可加重肾脏的损害。在急、慢性中毒时均不主张使用。有报道口服氮川三乙酸（NTA）能促使镉排出(主要经由粪便)，从而降低在体内的蓄积，而不损害肾脏功能。
为了预防镉中毒，熔炼、使用镉及其化合物的场所，应具有良好的通风和密闭装置。焊接和电镀工艺除应有必要的排风设备外，操作时应戴个人防毒面具。不应在生产场所进食和吸烟。中国规定的生产场所氧化镉最高容许浓度为0.1mg/m3。
镉污染土壤，可造成公害病痛痛病。镉对土壤的污染，主要通过两种形式，一是工业废气中的镉随风向四周扩散，经自然沉降，蓄积于工厂周围土壤中，另一种方式是含镉工业废水灌溉农田，使土壤受到镉的污染。因此为了防止镉对环境的污染，必须做好环境保护工作，严格执行镉的环境卫生标准。
储存运输
镉应储存在阴凉、通风的仓间内，远离火种、热源和阳光直射。包装应密封，防止与空气接触。
毒理资料
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金属镉属微毒类，镉化合物中的硫化镉、硝酸镉等属中等毒类。较高浓度的镉化合物（饮料中镉超过16mg/L）经口摄入即刻发生催吐作用，表现为胃肠道刺激作用，并可引起腹泻、休克和肾功能障碍。氯化镉对猫的最小催吐剂量为4mg/kg，家兔经口致死量为150—300mg/kg。氧化烟尘急性吸入毒性以致死浓度（mg/m3）和时间（分钟）乘积，即LCt值表示如下：小鼠700、大鼠500、豚鼠3500、兔2500，犬4000，猴1500。吸入烟中毒死亡的患者，估计其LCt值为2500—2000。急性吸入毒性比经口大60倍，吸入数小时后出现支气管和肺刺激症状，也可引起化学性肺炎和肺水肿，导致死亡。饮用含镉水的大鼠可引起心肌电生化的改变；大鼠慢性吸入氧化镉时，可见血红蛋白和红细胞数减少、白细胞数增加，血清蛋白下降，硫胺素代谢障碍，间质性肺炎和局灶性肺气肿。家兔慢性喂饲试验，可见生长迟缓，低血色素性贫血，中性粒细胞增加，血浆白蛋白降低，血浆球蛋白特别是β1球蛋白增高，尿中有蛋白和管型。病理解剖发现肾间质纤维化伴有肾小球纤维化和肾皮质凝固性坏死，肝坏死及炎症细胞浸润，脾大，肺气肿，心脏肥大。 [8]
检测方法
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环境工程领域中的镉绝大多数淡水的含镉量低于1微克/升，海水中镉的平均溶度为0.15微克/升。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。 [10]
重大事件
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广西龙江镉污染事件
2012年1月15日，广西龙江河拉浪水电站网箱养鱼出现少量死鱼现象被网络曝光，龙江河宜州市拉浪乡码头前200米水质重金属超标80倍，龙江河段检测出重金属镉含量超标，造成龙江河水质受到重度污染，龙江河下游的柳州市上百万人的饮水安全受到严重威胁。 [10]
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