Cadmium

Cadmium werd in 1817 ontdekt door de Duitse chemicus Friedrich Strohmeyer als een onzuiverheid in het mineraal calamiet (zinkcarbonaat). Gedurende zo'n 100 jaar was Duitsland het enige land ter wereld dat op grote schaal cadmium produceerde.

Alhoewel vandaag de dag bekend is dat cadmium en cadmiumverbindingen uiterst giftig zijn, stelde de Britse Pharmaceutical Codex in 1907 dat cadmiumjodide in de geneeskunde toegepast kon worden ter bestrijding van enkele ziekten.

In 1927 is door de International Conference on Weights and Measures de meter geherdefinieerd op basis van de rode spectraallijn van cadmium. In 1960 is de definitie opnieuw herzien (zie krypton).

De naam cadmium is afkomstig van het Latijnse cadmia.

[bewerk] Toepassingen

In laagsmeltende legeringen (bijvoorbeeld soldeer) en in legeringen met grote slijtvastheid en weerstand tegen metaalmoeheid wordt cadmium regelmatig gebruikt. Het heeft ook elektrochemische toepassingen, onder andere in ijkcellen met een standaard Elektromotorische Kracht. Het wordt gebruikt in fosforen in televisiebuizen en zowel het sulfide CdS als het selenide CdSe zijn belangrijke halfgeleiders. CdS wordt wel als verfkleurstof gebruikt. Cadmium wordt ook gebruikt in oplaadbare batterijen, accu's. Sinds januari 2005 is dit verboden door de Europese Unie.

[bewerk] Opmerkelijke eigenschappen

Het metaal is zacht en blauwig wit. Cadmiumchemie wordt beheerst door de elektronenconfiguratie van het tot de zinkgroep behorende element: 4d¹⁰5s². De d-elektronen zijn in deze groep een binnenschil geworden, zodat alleen de twee 5s elektronen belangrijk zijn. Het element vormt daarom vrijwel uitsluitend Cd²⁺ ionen.

Het metaal heeft een relatief laag kookpunt van 765^oC. Dit weerspiegelt het feit dat de afstand (in energie) tot de 5p niveaus al vrij groot is, zodat de 5s² configuratie al enigszins als een gesloten schil fungeert. Bij kwik is dat nog meer het geval.

[bewerk] Verschijning

Cadmium bevattende ertsen zijn relatief zeldzaam. Het enige mineraal dat noemenswaardige hoeveelheden cadmium bevat is greenockiet, waarin het als cadmiumsulfide (CdS) voorkomt. Het wordt vrijwel altijd aangetroffen in combinatie met sfaleriet, dat uit zinksulfide (ZnS) bestaat. Cadmium is een bijproduct van de zinkwinning en in mindere mate van lood- en koperwinning. Daarnaast is zo'n 10% van het wereldwijd gebruikte cadmium afkomstig uit de recycling van batterijen en andere cadmiumhoudende consumentengoederen.

[bewerk] Isotopen

Meest stabiele isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
¹⁰⁶Cd	1,25	stabiel met 58 neutronen
¹⁰⁷Cd	syn	6,50 h	EV	1,417	¹⁰⁷Ag
¹⁰⁸Cd	0,89	stabiel met 60 neutronen
¹⁰⁹Cd	syn	462,6 d	EV	0,214	¹⁰⁹Ag
¹¹⁰Cd	12,49	stabiel met 62 neutronen
¹¹¹Cd	12,80	stabiel met 63 neutronen
¹¹²Cd	24,13	stabiel met 64 neutronen
¹¹³Cd	12,22	7,7×10¹⁵ j	β	0,316	¹¹³In
¹¹⁴Cd	28,73	stabiel met 66 neutronen
¹¹⁵Cd	syn	53,46 h	β	1,446	¹¹⁵In
¹¹⁶Cd	7,49	stabiel met 68 neutronen

Van nature komen er op aarde zes stabiele cadmium isotopen voor. Daarnaast zijn er 27 radioisotopen bekend, waarvan ¹¹³Cd met een halfwaardetijd van 9,3×10¹⁵ jaar het langst leeft en ook nog zo'n 12% van het totaal aanwezige cadmium uitmaakt. De overige radioactieve isotopen hebben halfwaardetijden in de orden van dagen, uren en minuten.

[bewerk] Toxicologie en veiligheid

Cadmium is een van de weinige elementen die totaal geen functie hebben voor levende organismen. Zelfs in zeer lage concentraties zijn metallisch cadmium en cadmiumverbindingen uiterst giftig doordat ze zich opeenhopen in organismen en ecosystemen. Geïnhaleerde cadmiumdampen kunnen grote schade aanrichten met fatale gevolgen in de nieren en luchtwegen. Via orale toediening kan cadmium schade aanrichten in de lever en nieren. Van veel cadmiumverbindingen is bekend of wordt anders sterk vermoed dat ze kankerverwekkend kunnen zijn. Cadmiumvergiftiging kan leiden tot de itai-itaiziekte, dat uit het Japans vertaald kan worden als "pijn-pijn"-ziekte.

Uitgestoten cadmium komt, in tegenstelling tot sommige andere zware metalen als lood, in onze voedselketen terecht doordat het opgenomen wordt door planten. De cadmium wordt opgeslagen in de lever en nier van dieren die deze planten eten. Ook is een directe inname mogelijk; in bladgroenten als sla en spinazie komen snel hoge concentraties cadmium voor. Putwater uit vervuilde gebieden bevat cadmium, en verder zijn sommige stofdeeltjes cadmiumrijk, en deze kunnen door inslikken of inademen opgenomen worden in het lichaam.

Lage blootstelling aan cadmium geeft geen onmiddellijke gezondheidsproblemen, maar schaadt de gezondheid op lange termijn; het verstoort de werking van de nieren, en maakt de beenderen minder sterk (osteoporose en botbreuken). Uit een recent (2006) en grootschalig onderzoek in de Noorderkempen is gebleken dat er een verband is tussen het inademen van grote hoeveelheden cadmium en het voorkomen van longkanker. Het wordt door de IARC dan ook ingedeeld als een "kankerverwekkend voor de mens"

[bewerk] Vervuiling van de bodem

In de Noorderkempen en in Hoboken, is de omgeving historisch vervuild met cadmium. Dit door de uitstoot van de non-ferro industrie (zinksmelters), zoals Union Minière (recent omgedoopt tot Umicore). Ook leverde de fabriek cadmiumrijke metaalslakken, waarmee wegen en opritten werden aangelegd (in de omgeving van de fabrieken werd ongeveer 500 km weg aangelegd met zink en/of lood houdende materialen). Verder wordt cadmium uitgestoten door verbrandingsovens (door het verbranden van cadmiumhoudende batterijen) en crematoria. Momenteel zijn veel oorzaken reeds opgelost, maar is er nog steeds cadmiumuitstoot (onder de wettelijke normen weliswaar) door de bedrijven.

[bewerk] Inname beperken

De volgende tips verkleinen de inname van cadmium (in sterk gecontamineerde gebieden):

Het eten van groenten van eigen streek beperken;
Bladgroenten uit eigen teelt vermijden (zie hoger), veiliger groenten zijn komkommers en pompoenen
Het gebruik van put-en regenwater te beperken
De opname van stof beperken, door
- Met nat te poetsen, of een stofzuiger met speciale filter te gebruiken
- De bodem in de omgeving van de woning te beplanten of te bedekken met houtschors, om opwaaien te voorkomen
- De voeten vegen bij het naar binnen komen