Γενικά για το Cd Το θειούχο κάδμιο αποτέλεσε τη βάση πολλών "χρωμάτων καδμίου" (κίτρινων / πορτοκαλόχρωμων) εξαιρετικής σταθερότητας. Η χρήση τους έχει περιοριστεί λόγω της τοξικότητας του μετάλλου. • Μέταλλο που συνοδεύει τον ψευδάργυρο σε όλα τα ορυκτά του σε μικρή αναλογία. Ανακάλυψη: F. Stromeyer (στο Goettingen της Γερμανίας, 1817). Ονομασία ελληνικής προέλευσης: "καδμία", αρχαία ονομασία του ορυκτού καλαμίνα, ZnCO3 [F01] στο οποίο βρίσκεται πάντοτε σε μικρές ποσότητες. Αργυρόλευκο με ελαφριά γαλάζια απόχρωση και εύτηκτο μέταλλο, το οποίο μοιάζει πολύ με τον ψευδάργυρο. Σε καθαρή μορφή είναι αρκετά μαλακό και μπορεί να κοπεί με τη βοήθεια λεπίδας. Οξειδώνεται επιφανειακά στον αέρα. • Διαλύεται εύκολα σε αραιό (1:1) νιτρικό οξύ [βλ. V01], όπως και σε H2SO4 και HCl. • Οι ενώσεις του καδμίου είναι τοξικότατες. • Το κάδμιο δεν έχει δικά του ορυκτά με μόνη ίσως εξαίρεση τον σπάνιο γρηνοκίτη, CdS [F02]. Ωστόσο, το μέταλλο λαμβάνεται εύκολα από τα συνηθισμένα ορυκτά του ψευδαργύρου, όπως ο σφαλερίτης, ZnS [F03], στα οποία βρίσκεται πάντοτε σε μικρά ποσοστά (συνήθως μικρότερα του 1%). • Το 2021 παρήχθησαν παγκοσμίως ποσότητες καδμίου και ενώσεών του, που αντιστοιχούν σε 24 χιλ. τόνους μετάλλου, ως παραπροϊόν παραγωγής ψευδαργύρου και χαλκού. Κυριότερες παραγωγοί χώρες: Ν. Κορέα, Κίνα, Ιαπωνία, Καναδάς, Καζακστάν, Μεξικό, Ρωσία. • Εφαρμογές: Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες (μπαταρίες Ni-Cd), πραστατευτικές επικαλύψεις σιδηρών αντικειμένων (επικαδμιώσεις), εύτηκτα κράματα, χρώματα (το θειούχο κάδμιο θεωρείται ως ένα από τα πολυτιμότερα κίτρινα χρώματα), πυρηνικοί αντιδραστήρες (οι ράβδοι ασφαλείας με τις οποίες ελέγχεται η πορεία της πυρηνικής αντίδρασης αποτελούνται από καθαρό κάδμιο, λόγω της ιδιότητάς του να απορροφά νετρόνια). Λόγω της τοξικότητάς του γίνεται προσπάθεια περιορισμού της χρήσης του ιδίου και των ενώσεών του και αντικατάστασής του, όπου είναι δυνατόν, από μη τοξικά μέταλλα με παραπλήσιες ιδιότητες (όπως π.χ. ο κασσίτερος). Xρώματα καδμίου (CdS: κίτρινο, CdS+CdSe: πορτοκαλί, CdSe: κόκκινο) Φωτοαντιστάσεις CdS+CdSe: Η ηλεκτρική αντίσταση αυτών των υλικών μειώνεται όταν φωτίζονται. Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-καδμίου F01. Σμιθσονίτης ή Καλαμίνα, ZnCO3 + ίχνη Cd F02. Γρηνοκίτης, CdS F03. Σφαλερίτης, Zn(Fe)S + ίχνη Cd         Γενικές χημικές ιδιότητες των ενώσεων του Cd   Οξειδωτικές καταστάσεις • Η μόνη σταθερή οξειδωτική κατάσταση του Cd σε υδατικά διαλύματα είναι η Cd(II). Τα ιόντα Cd2+ όπως και τα σύμπλοκα ιόντα του είναι άχρωμα, σε αντίθεση με το κυανό χρώμα των ιόντων Cu2+.   Διαλυτοποίηση του μετάλλου • Το Cd διαλυτοποιείται αργά σε ΗCl και H2SO4 με έκλυση υδρογόνου: Cd + 2H+    Cd2+ + H2 πολύ ευκολότερα διαλύεται σε HNO3: 3Cd + 2NO3− + 8H+    3Cd2+ + NO + 4H2O • Το Cd δεν προσβάλλεται από διαλύματα ισχυρών βάσεων.  Videο 01: Διαλυτοποίηση Cd με ΗΝΟ3   Σταθερότητα των διαλυμάτων του • Τα ιόντα Cd2+ δεν υδρολύονται εύκολα και και τα υδατικά διαλύματά τους παραμένουν διαυγή κατά την αραίωση, ωστόσο είναι απαραίτητη η οξίνιση των διαλυμάτων τους για να περιοριστεί η έστω και σε μικρό βαθμό υδρόλυσή τους. • Σε αλκαλικά διαλύματα σχηματίζεται ζελατινώδες λευκό ίζημα Cd(OH)2, αδιάλυτο σε περίσσεια ισχυρής βάσης (χαρακτηριστική διαφορά από τα ιόντα Zn2+).   Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων • Το Cd(II) σχηματίζει σύμπλοκα με την NH3, τα ιόντα CN−, όπως και σειρά σχετικώς σταθερών συμπλόκων με τα αλογονοϊόντα, π.χ. [CdX]+, [CdX2]0, [CdX3]−, [CdX4]2− (όπου Χ: Cl, Br, I). Ειδικά χαρακτηριστικά • Τα ιόντα Cd2+ διαχωρίζονται σχετικώς δύσκολα από τα ιόντα Cu2+. Κύριες διαφορές μεταξύ τους είναι το ότι παρέχουν θειούχες ενώσεις διαφορετικού χρώματος: το CdS είναι κίτρινο έως πορτοκαλόχρωμο, ανάλογα με τις συνθήκες καθίζησης, ενώ ο CuS είναι μαύρος. Το CdS δεν διαλύεται σε διάλυμα ιόντων CN−, σε αντίθεση με τον CuS. [V03]   Τυπικές αντιδράσεις Cd2+   1. Iόντα S2− Cd2+ + S2−   CdS  /  Με S2− σχηματίζεται από όξινα, ουδέτερα ή αλκαλικά διαλύματα κίτρινο ίζημα από CdS αδιάλυτο σε αλκαλικό διάλυμα περίσσειας S2−, που είναι και η χαρακτηριστική διαφορά του CdS από τα θειούχα άλατα των As, Sb και Sn. Το χρώμα και η μορφή του ιζήματος εξαρτώνται σε κάποιο βαθμό από τις συνθήκες κάτω από τις οποίες πραγματοποιείται η καθίζηση και κυρίως από την οξύτητα του διαλύματος. Video 02: Αντίδραση Cd2+ με S2−   2. Διαφοροποίηση CuS/CdS 2CuS + 8CN−     2[Cu(CN)3]− + 2S2− + (CN)2  /  Χαρακτηριστική διαφορά μεταξύ του CuS (μαύρο ίζημα) και CdS (κίτρινο ίζημα), είναι ότι μόνο το πρώτο διαλυτοποιείται με επίδραση περίσσειας CN−. CdS + CN−     καμία αντίδραση  /  'Ετσι, προσθήκη KCN [ΠΡΟΣΟΧΗ: ποτέ σε όξινα διαλύματα!] σε μαύρο μείγμα των δύο θειούχων αλάτων, διαλυτοποιεί το μαύρο CuS και αποκαλύπτει το κίτρινο χρώμα του CdS, το οποίο όμως μπορεί να αποκτά και άλλες αποχρώσεις ανάλογα με τις συνθήκες καθίζησης. Ατυχώς, ο μόνος απλός τρόπος ανίχνευσης Cd2+ παρουσία Cu2+ απαιτεί τη χρήση των τοξικότατων κυανιούχων ιόντων και πρέπει να πραγματοποιείται αποκλειστικά και μόνο στους εργαστηριακούς απαγωγούς.  Video 03: Αντίδραση Cu2+ με S2− / διάλυση του CuS με CN-   3. Iόντα OH− Cd2+ + 2 OH−    2Cd(OH)2  /  Με διάλυμα ισχυρής βάσης καθιζάνει λευκό ζελατινώδες ίζημα Cd(OH)2, αδιάλυτο σε περίσσεια βάσης, που είναι και η χαρακτηριστική διαφορά από το Zn(OH)2.   4. Αμμωνία Cd2+ + 2NH3 + 2Η2Ο    Cd(OH)2 + 2NH4+  /  Με αμμωνία καθιζάνει λευκό ζελατινώδες ίζημα από Cd(OH)2, ... Cd(OH)2 + 4NH3    [Cd(NH3)4]2+ + 2 OH−  /  ...το οποίο διαλύεται σε περίσσεια αμμωνίας σχηματίζοντας αμμωνιοσύμπλοκο. Η αντίδραση αυτή διακρίνει το Cd(ΟΗ)2 από τα Pb(OH)2 και Bi(OH)3 τα οποία παραμένουν αδιάλυτα. Video 04: Αντίδραση Cd2+ με NH3   5. Ιόντα [Fe(CN)6]4− 2Cd2+ + [Fe(CN)6]4−    Cd2[Fe(CN)6]  /  Με ιόντα [Fe(CN)6]4− (σιδηροκυανιούχα) σχηματίζεται λευκό ίζημα Cd2[Fe(CN)6]. Η αντίδραση είναι αρκετά χαρακτηριστική για τα ιόντα Cd2+, εφόσον όμως στο δείγμα δεν υπάρχουν ιόντα Cu2+. Video 05: Αντίδραση Cd2+ με [Fe(CN)6]4−     Επιστροφή στον πίνακα επιλογών