Cadmium – Steckbrief
- Symbol
- Cd
- Ordnungszahl
- 48
- Atommasse
- 112,414 u
- Periode
- 5
- Gruppe
- 12
- Kategorie
- Metall
- Elektronenkonfiguration
- [Kr] 4d¹⁰ 5s²
- Elektronegativität
- 1,69
- Atomradius
- 161 pm
- Valenzelektronen
- 12
- Aggregatzustand (Standardbedingungen)
- fest
- Schmelzpunkt
- 321,07 °C
- Siedepunkt
- 767 °C
- Dichte
- 8,69 g/cm³
- Entdeckt
- 1817
Cadmium ist ein weiches, bläulich weißes Metall mit der Ordnungszahl 48. Es ist chemisch dem Zink ähnlich und kommt in der Natur fast nur zusammen mit Zink vor. Cadmium und seine Verbindungen sind giftig und krebserzeugend, deshalb wird die Verwendung in der EU stark beschränkt. Früher steckte Cadmium in Geräteakkus, Pigmenten und Rostschutzschichten. Heute dient es vor allem noch in Industrieakkus, in Solarmodulen und als Neutronenabsorber in Kernreaktoren.
Stellung im Periodensystem
Vorkommen und Gewinnung
Cadmium ist in der Erdkruste selten und bildet kaum eigene Erze. Es steckt in kleinen Mengen in Zinkerzen, vor allem in Zinkblende. Gewonnen wird es deshalb als Nebenprodukt bei der Zinkherstellung, außerdem aus dem Recycling von Nickel-Cadmium-Akkus. Wichtige Erzeugerländer sind China, Südkorea und Japan.
Entdeckt wurde das Element im Jahr 1817 von Friedrich Stromeyer in Göttingen. Er untersuchte Zinkcarbonat aus einer Apotheke, das sich beim Erhitzen unerwartet gelb färbte, und fand darin ein neues Metall. Den Namen leitete er vom lateinischen cadmia ab, einem alten Wort für Zinkerz.
Cadmium gelangt auch über Phosphatdünger, Abgase und den Bergbau in die Umwelt. Pflanzen nehmen es aus dem Boden auf. Dadurch kann es in Nahrungsmitteln wie Getreide, Kartoffeln und Innereien in Spuren vorkommen. Auch Tabakrauch enthält Cadmium.
Eigenschaften und Reaktionen
Cadmium steht in Periode 5 und Gruppe 12, unter dem Zink und über dem Quecksilber. Die Elektronenkonfiguration ist [Kr] 4d¹⁰ 5s², die Elektronegativität beträgt 1,69. Das Metall hat eine Dichte von 8,69 g/cm³, schmilzt bei 321,07 °C und siedet bei 767 °C. Der Schmelzpunkt und der Siedepunkt sind für ein Metall niedrig. Cadmium ist weich und lässt sich mit dem Messer schneiden.
Im Vergleich zu vielen anderen Metallen ist Cadmium recht beständig. An der Luft bildet sich eine dünne Oxidschicht. In Verbindungen tritt es fast immer mit der Oxidationszahl plus zwei auf. Das Cadmium-Ion bildet farblose Salze. Cadmiumsulfid dagegen ist gelb, Mischkristalle aus Cadmiumsulfid und Cadmiumselenid sind orange bis rot.
Cadmium und seine Verbindungen sind giftig und gelten als krebserzeugend. Besonders gefährlich ist das Einatmen von Staub und Dämpfen. Im Körper reichert sich Cadmium vor allem in den Nieren an und wird nur sehr langsam wieder ausgeschieden. Eine chronische Belastung schädigt die Nieren und die Knochen.
Ein bekanntes Beispiel ist die Itai-Itai-Krankheit in Japan. Cadmium aus dem Bergbau gelangte dort über Fluss und Reisfelder in die Nahrung und führte zu schweren Nierenschäden und schmerzhaften Knochenerweichungen. Wegen dieser Gefahren gehören Cadmium und seine Verbindungen nicht in Schulversuche.
Verwendung in Alltag und Technik
Lange Zeit war die wichtigste Anwendung der Nickel-Cadmium-Akku. Er verträgt viele Ladezyklen und starke Belastung, wurde aber wegen der Giftigkeit in der EU für Gerätebatterien verboten. Industrieakkus, etwa für Notstrom, Bahn und Luftfahrt, sind weiter erlaubt. Im Alltag haben Lithium-Ionen-Akkus den NiCd-Akku weitgehend ersetzt. Alte Akkus gehören in die Rücknahmesammlung und nie in den Hausmüll.
Cadmiumsulfid und Cadmiumselenid dienten als leuchtende Pigmente. Cadmiumgelb und Cadmiumrot sind lichtecht und deckend. Sie finden sich in Gemälden und in Künstlerfarben, in Kunststoffen sind sie weitgehend verboten. Auch Cadmiumschichten als Rostschutz auf Stahl sind in der EU stark eingeschränkt.
Eine wichtige Anwendung ist die Dünnschicht-Solarzelle aus Cadmiumtellurid. Außerdem absorbiert Cadmium Neutronen sehr stark. Deshalb steckt es in Regelstäben von Kernreaktoren, die die Kettenreaktion bremsen, etwa in einer Legierung aus Silber, Indium und Cadmium. Für den Umgang mit dem Metall, das Recycling und die Entsorgung gelten strenge gesetzliche Regeln.
Moleküle mit diesem Element
- Cadmiumsulfid CdS
- Cadmiumoxid CdO
- Cadmiumchlorid CdCl2
Kurz gefragt
Welche Ordnungszahl hat Cadmium (Cd)?
Häufige Fragen
Ist Cadmium giftig?
Ja. Cadmium und seine Verbindungen sind giftig und gelten als krebserzeugend. Es reichert sich vor allem in Nieren und Leber an und wird nur sehr langsam ausgeschieden. Deshalb wird es in der EU stark beschränkt, und es gehört nicht in Schulversuche.
Was war die Itai-Itai-Krankheit?
Eine Cadmiumvergiftung in einer Region Japans im zwanzigsten Jahrhundert. Cadmium aus dem Bergbau gelangte in Fluss und Reisfelder. Wer das belastete Wasser und den Reis über Jahre aufnahm, bekam Nierenschäden und sehr schmerzhafte, brüchige Knochen.
Wofür wurde Cadmium verwendet?
Für wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Akkus, für gelbe und rote Pigmente, als Rostschutz auf Stahl und in Regelstäben von Kernreaktoren. Viele dieser Anwendungen sind in der EU verboten oder stark eingeschränkt. Heute steckt es vor allem noch in Industrieakkus, in Solarmodulen aus Cadmiumtellurid und in Regelstäben von Kernreaktoren.