1. Нахождение в природе.
Кадмий относится к редким, рассеянным элементам: он содержится в виде изоморфной примеси во многих минералах и всегда в минералах цинка. Весьма редкими минералами кадмия являются гринокит CdS, отавит CdCO3, монтемпонит CdO и кадмоселит CdSe.
2. Получение.
Способы получения кадмия – пирометаллургический, гидрометаллургический
и комбинированный – обуславливаются характером перерабатываемого сырья.
Пирометаллургический (сухой) способ производства кадмия, основанный на
большой разнице температур кипения кадмия и цинка и на восстановительной
способности окислов этих металлов , применяли с 1829 г. Этим способом
перерабатывали пуссьеры цинковых дистилляционных печей. Кадмий извлекали из
первых порций пуссьеры, богатых кадмием, а пуссьеру, бедную кадмием,
возвращали в шихту дистилляции.
Сухой способ получения кадмия заключается в многократной дистилляции
смеси пуссьеры с восстановителем в ретортных печах при 700-800°[1]. Процесс
дистилляции длится от 12 до 70 часов, и в результате двух-трех перегонок
получается чистый металл. Однако извлечение кадмия не превышает 30-40%.
Данный метод связан с тяжелыми условиями труда и с большими безвозвратными
потерями металла, поэтому теперь не применяется.
Гидрометаллургический способ заключается в следующем .
Кадмийсодержащее сырье выщелачивают раствором серной кислоты или
отработанным электролитом цинкового производства и затем осаждают из
раствора кадмиевую губку цинковой пылью и приготовляют кадмиевый раствор,
обрабатывая губку разбавленной серной кислотой или отработанным кадмиевым
электролитом. Кадмий из полученного раствора осаждают электролизом, а
катодный осадок плавят под слоем каустической соды.
Комбинированный способ состоит из сочетания гидрометаллургических и
пирометаллургических операций. Этим способом перерабатывают пуссьеры и пыли
на некоторых цинковых дистилляционных заводах, а также пыли на свинцовых
заводах.
3. Физические свойства.
Кадмий - серебристо-белый, отливающий синевой металл, тускнеющий на
воздухе из-за образования защитной пленки оксида. Температура плавления –
321(C, температура кипения - 770 (С. Палочка чистого кадмия при сгибании
хрустит подобно олову, но любые примеси в металле уничтожают этот эффект.
Кадмий тверже олова, но мягче чинка – его можно резать ножом. При
нагревании выше 80(C кадмий теряет упругость до такой степени, что его
можно истолочь в порошок.
Кадмий образует сплавы и соединения со многими металлами, хорошо
растворяется в ртути.
4. Электронное строение атома.
4.1. Составьте электронную формулу данного элемента.
1s2|2s22p6|3s23p64s2|3d104p65s24d10
4.2.Дайте объяснение физического смысла всех индексов у данного химического элемента в системе Д. И. Менделеева ( порядковый №, № периода, № группы, принадлежность к группе “А” или “Б”). Определите возможность “Эффекта провала электрона”.
Порядковый номер кадмия Сd=48, следовательно, количество протонов равно: p=48 Количество электронов в атоме равно количеству протонов: p = е = 48 Количество нейтронов равно разности атомной массы и порядкового номера элемента: n = Ar- Z = 112-48= 64. Кадмий расположен: в 5 периоде (имеет пять энергетических слоев), VII ряду, II группе, подгруппе Б
Порядковый номер кадмия в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева – 48. Номер элемента обозначает заряд ярда, следовательно у кадмия заряд ядра - +48, масса ядра – 122.41. Кадмий находится в пятом периоде, в побочной подгруппе. Номер периода указывает на количество электронных слоев. Побочная подгруппа указывает на то, что кадмий относится к d-элементам.
4.3. Выделите валентные подуровни в электронной формуле атома химического элемента, определите принадлежность химического элемента к типу s-, p-, d-, f- элементов.
В электронной формуле Сd 5s24d10 валентными подуровнями являются 4d5s
подуровни, т.к именно на них находятся валентные электроны. Сd относится к d- элементам, т.к последний электрон занимает d- подуровень предвнешнего энергетического уровня.
4.4. Определите принадлежность химического элемента к металлам или неметаллам, прогнозируйте величины степени окисления.
Металлами называют химические элементы, атомы которых способны только терять валентные электроны и проявлять только продолжительную степень окисления.
Сd -это металл, так как он относится к d- элементам, в атомах которых электронами заполняется подуровень d при уже законченном подуровне s последующего электронного уровня.
Прогнозируемая величина степени окисления +2
Приложение 2.
Приложение 3.
Физические свойства вещества — свойства, присущие веществу вне химического взаимодействия: температура плавления, температура кипения, вязкость, плотность, растворимость, диэлектрическая проницаемость, теплоёмкость, теплопроводность, электропроводность, абсорбция, цвет, концентрация, эмиссия, текучесть, индуктивность, радиоактивность.
Электронное строение атома - определяет его свойства, в том числе важнейшую для химии способность атомов образовывать химические соединения.