Cádmio
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O cádmio é um elemento químico de símbolo Cd de número atômico 48 ( 48 prótons e 48 elétrons ) e de massa atómica igual a 112,4 uma. À temperatura ambiente, o cádmio encontra-se no estado sólido.
Está situado no grupo 12 ( 2 B ) da Classificação Periódica dos Elementos. É um metal branco azulado, relativamente pouco abundante. É um dos metais mais tóxicos, apesar de ser um elemento químico essencial, necessário em quantidades muito pequenas, entretanto, sua função biológia não é muito clara. Normalmente é encontrado em minas de zinco, sendo empregado principalmente na fabricação de pilhas. Foi descoberto em 1817 por Friedrich Strohmeyer.
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nome, símbolo, número | Cadmio, Cd, 48 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Classe , Série química | metal , metal de transição | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, periodo, bloco | 12, 5 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade, dureza | 8650 kg/m3, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cor e aparência | Cinza prateado metálico |
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| Propriedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atómica | 112,411(8) u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio médio† | 155 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atómico calculado | 161 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio covalente | 148 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio de van der Waals | 158 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuração electrónica | [Kr]4d10 5s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado de oxidação (óxido) | 2 (levemente básico) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estrutura cristalina | Hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado da matéria | Sólido (_) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 594,22 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 1040 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de vaporização | 100 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de fusão | 6,192 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | 14,8 Pa a 597 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som | 2310 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informações diversas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividade | 1,69 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor específico | 233 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividade eléctrica | 13,8 x 106 m-1·Ω-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividade térmica | 96,8 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1° Potencial de ionização | 867,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2° potencial de ionização | 1631,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3° potencial de ionização | 3616 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Unidades SI e CNPT exceto onde indicado o contrário. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Índice |
[editar] Características principais
O cádmio é um metal branco azulado, dúctil e maleável. Pode-se cortá-lo facilmente com uma faca. Em alguns aspectos é similar ao zinco.
A toxidade que apresenta é similar a do mercúrio; possivelmente se liga a resíduos de cisteína. A metalotioneina, que apresenta resíduos de cisteína, se liga seletivamente com o cádmio.
Seu estado de oxidação mais comum é o +2. Pode apresentar o estado de oxidação +1, mas que é muito instável.
[editar] Aplicações
- Aproximadamente três quartas partes de cádmio produzido é empregado na fabricação de baterias, especialmente nas baterias de níquel-cádmio.
- Uma parte importante é empregada em galvanoplastia ( como revestimento ).
- Alguns sais são utilizados como pigmentos. Por exemplo, o sulfato de cádmio é empregado como pigmento amarelo.
- É usado em algumas ligas metálicas de baixo ponto de fusão.
- Devido ao seu baixo coeficiente de fricção é muito resistente a fadiga, sendo utilizado em ligas para almofadas.
- Muitos tipos de solda contém este metal.
- Em barras de controle em fissão nuclear.
- Alguns compostos fosforescentes de cádmio são empregados em televisores.
- É empregado em alguns semicondutores.
- Alguns compostos de cádmio são empregados como estabilizantes de plásticos como, por exemplo, no PVC.
[editar] História
O cádmio ( do latim, cadmia, e do grego kadmeia, que significa "calamina", o nome que recebia antigamente o carbonato de zinco ) foi descoberto na Alemanha em 1817 por Friedrich Strohmeyer, observando que algumas amostras de calamina com impurezas mudavam de cor quando aquecidos, o que não ocorria com a calamina pura. O novo elemento, cádmio, foi encontrado como impureza neste composto de zinco. Durante uns cem anos a Alemanha foi o principal produtor deste metal.
Na Conferência Internacional de Pesos e Medidas ocorrida em 1927 se redefiniu o metro segundo uma linha espectral do cádmio. Entretanto, esta definição foi mudada posteriomente.
[editar] Abundância e obtenção
O cádmio é um elemento escasso na crosta terrestre. As reservas são difíceis de serem encontradas e existem em pequenas quantidades. Nos minerais normalmente é substituído pelo zinco devido à semelhança química. O cádmio é geralmente obtido como subproduto da obtenção do zinco. É separado do zinco pela precipitação com sulfatos ou mediante destilação. Geralmente o zinco e o cádmio estão nos minerais na forma de sulfetos que queimados originam uma mistura de óxidos e sulfatos, e o cádmio é separado aproveitando-se a maior facilidade que apresenta para sofrer redução.
O mineral mais importante de zinco é a esfalerita, (Zn, Fe)S, semelhante ao mineral de cádmio denominado greenockita, CdS. O cádmio, além de ser obtido da mineração e metalurgia do sulfeto de zinco, também é obtido, em menor quantidade, das de chumbo e cobre. Existem outras fontes secundárias de obtenção do cádmio, uma delas é a partir de sucatas recicladas de ferro e aço, donde se obtém aproximadamente 10% do cádmio consumido.
[editar] Toxicidade do cádmio
O cádmio é um metal pesado que produz efeitos tóxicos nos organismos vivos, mesmo em concentrações muito pequenas.
A exposição ao cádmio nos humanos ocorre geralmente através de duas fontes principais: a primeira é por via oral (por água e ingestão de alimentos contaminados), e a segunda por inalação. Os fumantes são os mais expostos ao cádmio porque os cigarros contêm este elemento.
Alguns órgãos vitais são alvos da toxidade do cádmio. Em organismos intensamente expostos, o cádmio ocasiona graves enfermidades ao actuar sobre estes órgãos. Existem actualmente algumas descrições de possíveis mecanismos de toxidade do cádmio, entretanto, o modo real pelo qual este elemento age como agente tóxico tem sido pouco estudado.
O cádmio é um elemento encontrado de forma natural na crosta terrestre. É um metal macio com um brilho muito semelhante ao da prata, porém dificilmente encontrado na forma elementar. Em geral, este metal é encontrado ligado a outros elementos, tais como oxigênio, cloro ou enxofre, formando compostos. Todos estes compostos são sólidos estáveis que não se evaporam. Somente o óxido de cádmio é encontrado na atmosfera na forma de pequenas partículas.
Uma grande parte do cádmio utilizado com fins industriais é obtido como produto da fundição de rochas que contêm zinco, cobre ou chumbo. O cádmio apresenta várias aplicações industriais, porém é frequentemente usado para a produção de pigmentos, pilhas elétricas e plásticos.
Pequenas quantidades de cádmio são encontradas naturalmente no ar, na água, no solo e nos alimentos. Para a maioria das pessoas, a comida é a principal fonte de exposição ao cádmio porque muitos alimentos tendem a absorve-lo e retê-lo. As plantas absorvem este elemento principalmente do solo e da água.
A aplicação de certos fertilizantes ou de excrementos de animais no solo destinado ao cultivo de alimentos pode aumentar o nível de cádmio que, por sua vez, causa um aumento no nível deste elemento nos produtos cultivados. O cádmio não é encontrado em quantidades preocupantes na água, entretanto pode ser contaminada quando flui através de encanamentos soldados com materiais que contêm este metal ou quando entra em contato com lixos químicos.
A fonte mais importante de descarga do cádmio para o meio ambiente é através da queima de combustíveis fósseis (como carvão e petróleo) e pela incineração de lixo doméstico. O cádmio também contamina o ar quando se fundem rochas para extrair zinco, cobre ou chumbo. Trabalhar ou viver à proximidade de uma destas fontes contaminantes pode resultar numa exposição significativa ao cádmio.
Fumar é outra importante fonte de exposição ao cádmio. Como as demais plantas, o tabaco contém cádmio que é inalado pelo fumante. Muitos fumandores contêm o dobro de cádmio em seus organismos comparado aos não fumadores.
O cádmio entra na corrente sanguínea por absorção no estômago ou nos intestinos logo após a ingestão do alimento ou da água, ou por absorção nos pulmões após a inalação. Muito pouco cádmio entra no corpo através da pele. Usualmente só é absorvido pelo sangue aproximadamente 1 a 5% do cádmio ingerido por via oral, entretanto é absorvido de 30 a 50% quando inalado.
Um fumador que consome um maço de cigarros por dia pode absorver, durante esse tempo, quase o dobro de cádmio absorvido por um não fumador.
De qualquer forma, uma vez que o cádmio é absorvido é fortemente retido, inclusive baixas doses deste metal podem constituir um nível significativo no organismo se a exposição se prolonga durante um longo período de tempo.
Um vez absorvido, o cádmio é transportado pela corrente sanguínea até o fígado, onde se une a uma proteína de baixo peso molecular. Pequenas quantidades desse complexo proteina-cádmio passam continuamente do fígado para a corrente sanguínea, para ser transportado até os rins e filtrado através dos gromérulos, para posteriormente ser reabsorvido e armazenado nas células tubulares dos rins. Este último órgão excreta de 1 a 2% do cádmio obtido diretamente das fontes ambientais. A concentração do metal nos rins é aproximadamente 10 mil vezes mais alta que a da corrente sanguínea. A excreção fecal do metal representa uma mínima quantidade do cádmio não absorvido no sistema gastrointestinal. Por outro lado, se estima que a vida biológica do cádmio nos humanos varia de 13 a 40 anos.
Não se sabe que o cádmio tenha algum efeito benéfico, porém pode causar alguns efeitos adversos para a saúde. Embora as exposições prolongadas sejam extremamente raras atualmente, a ingestão de altas doses é causa de severas irritações no estômago provocando vômitos e diarréias, e sua inalação causa graves irritações nos pulmões.
Causam maior preocupação os efeitos a baixas exposições durante muito tempo. Alguns efeitos de vários níveis e durações de exposição são os seguintes:
- Em pessoas que têm sido expostas a um excesso de cádmio através da dieta ou pelo ar se têm observado danos nos rins. Esta enfermidade renal normalmente não é mortal, porém pode ocasionar a formação de cálculos e seus efeitos no sistema ósseo se manifestam através de dor e debilidade.
- Em trabalhadores de fábricas, onde o nível de concentração de cádmio no ar é alta, têm sido observados severos danos aos pulmões, tais como enfisema pulmonar.
- Em animais expostos durante muito tempo ao cádmio por inalação, se tem observado o aparecimento de câncer de pulmão. Estudos em seres humanos também sugerem que uma inalação prolongada de cádmio pode resultar num aumento do risco de contrair câncer pulmonar, como no caso dos fumantes. Não há evidências de que a ingestão de cádmio por via oral possa causar câncer.
- Também tem sido observada uma alta pressão arterial em animais expostos ao cádmio, embora se desconheça a importância da exposição a este metal na hipertensão humana.
- Outros tecidos também são danificados por exposição ao cádmio em animais ou humanos, incluindo o fígado, os testículos, o sistema imunológico, o sitema nervoso e o sangue. Efeitos na reprodução e no desenvolvimento têm sido observados em animais expostos ao cádmio, porém não foram verificados ainda nos seres humanos.
É importante tomar medidas preventivas para regular as descargas de cádmio ao ambiente. Assim mesmo, devem-se proteger as pessoas que por outros motivos estejam expostas a este metal. Também deve-se considerar aumentar a informação acerca do cádmio para a população em geral.
Apesar de serem claras as evidências da toxidade do cádmio, não foram realizados estudos formais acerca das consequências reais que tem a ação deste metal sobre os organismos vivos, especialmente no humano. É possível que alguns dos nossos males, tais como câncer, enfermidades renais, hepáticas, pulmonares e outras, estejam ligados com a exposição prolongada ao cádmio. A pesquisa ajudaria a aprofundar o conhecimento sobre os mecanismos básicos que determinam os danos causados por este metal, permitindo um maior conhecimento da sua toxidade e o possível tratamento.
