|  | ||||||
1,5.10-5 % van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit cadmium; het is het 66e element in rangorde van voorkomen.
De belangrijkste mineralen zijn greenockiet (CdS) en otaviet (CdCO3). De meeste zinkertsen bevatten eveneens cadmium.
De belangrijkste wingebieden liggen in Rusland, Kazachstan, China, Japan, Namibië, Canada, Mexico en Australië. In Duitsland en Frankrijk wordt op zeer bescheiden schaal cadmium gewonnen; vroeger ook in België, samen met de exploitatie van zinkerts.
Het merendeel van de geproduceerde cadmium is afkomstig uit zink-, lood- en koperertsen, en uit vliegas.
De naam is afgeleid van het Griekse kadmeia of het Latijnse cadmia, de oude naam voor calamien of galmei, een zinkerts, dat gedolven werd in de buurt van de stad Thebe, gesticht door Kadmos. In zinkerts werd cadmium voor het eerst aangetroffen.
Deze naam komt ook terug in La Calamine, een Belgische gemeente waar vroeger zinkerts werd gewonnen.
Cadmium werd in 1817 door F. Stromeijer ontdekt in het mineraal calamien, toen ook wel cadmia genoemd. Omdat de kleur van sommige kristallen wat afweek, (lichtgeel i.p.v. wit) vermoedde men dat er sporen ijzer aanwezig waren. Bij onderzoek bleek het mineraal geen ijzer te bevatten, maar een tot dan onbekend element.
Cadmium werd bereid door uit calamien met ammoniumcarbonaat en zinkcarbonaat eerst cadmiumoxide te isoleren en dit vervolgens te reduceren met koolstof (bij ca. 900 °C).
Cadmium wordt bereid uit zinkertsen, die ook wat cadmiumverbindingen bevatten. Na roosten wordt de verkregen stof gesmolten en worden cadmium- en zinkverbindingen gescheiden.
Cadmium wordt verkregen door elektrolyse van cadmiumsulfaat, opgelost in zwavelzuur, met een loden anode en een roterende aluminium kathode.
De wereldproductie bedraagt ongeveer 20.000 ton per jaar; waarvan een steeds belangrijker deel door hergebruik.
Oplaadbare batterij
Oplaadbare batterijen bevatten veelal cadmium. De meest bekende batterij is de nikkel-cadmiumcel. In deze cel, met kaliloog als elektrolyt, bevindt zich een nikkelelektrode met een laagje NiOOH en een cadmiumelektrode. De stroomlevering vindt plaats via de volgende reactie:
+pool: Cd + 2 OH- → Cd(OH)2 + 2 e-
-pool: NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
totaal: Cd + 2 NiO(OH) + 2 H2O → Cd(OH)2 + 2 Ni(OH)2 (in 20 % KOH)
De spanning bedraagt ca. 1,2 V.
De cel kan ongeveer 1.000 maal opgeladen worden en wordt o.a. gebruikt in rekenmachines, kleine elektronische apparatuur zoals walkmans, speelgoed, scheerapparaten en elektrisch gereedschap.
Omdat nikkel-cadmiumcellen langdurig ongebruikt bewaard kunnen worden, worden ze ook toegepast in vliegtuigen, telefoon- en radarstations, computers en flitslampen. Er bestaan ook oplaadbare cadmium-zilverbatterijen. 70 % van de totaal geproduceerde hoeveelheid cadmium wordt gebruikt voor oplaadbare batterijen.
Kernreactor regelstaaf
Cadmium (113Cd) heeft een goed adsorptievermogen voor neutronen en is daardoor - gelegeerd met andere metalen, o.a. indium, zilver en seleen - geschikt als regelstaaf voor de neutronendichtheid in kernreactoren. Ook staven van cadmiumfluoride (CdF2) worden hiervoor gebruikt.
Lichtmeter
In lichtmeters wordt materiaal toegepast, waaruit door opvallend licht elektronen worden vrijgemaakt of waarvan de weerstand verandert. Cadmiumsulfide (CdS), -selenide (CdSe) en -telluride (CdTe) zijn als halfgeleidermateriaal hiervoor geschikt.
Pigment: email, keramiek, olieverf
Cadmiumsulfide (alfa-CdS) is een geel pigment. Het is in hoge mate lichtecht. Het kan in diverse verhoudingen gemengd worden met cadmiumselenide (CdSe; rood), kwik(II)sulfide (HgS; vermiljoen), zinksulfide (ZnS; wit) en bariumsulfaat (BaSO4; wit) waardoor veel mengkleuren mogelijk zijn.
Deze pigmenten worden toegepast in verf, glas (bijv. verkeerslichten), textiel, papier, rubber, kunststof (bijv. in reddingsvesten en werkhelmen), email en keramiek. Vanwege de milieueisen wordt het toepassingsgebied voor deze pigmenten echter steeds kleiner.
Voor glas en porselein wordt ook cadmiumnitraat of -oxide {Cd(NO3)2 resp. CdO} gebruikt.
Toepassingen als niet -ontleedbare stof (element) of als legering):
bepaling goudgehalte sieraden (109Cd in halfgeleiders van detectoren voor röntgenstralenfluorescentie)
corrosiebeschermer, dunne (0,008 mm!) laag op metaal
elektrische contacten (met Ag, Cu of Zn)
laagsmeltende legeringen voor soldeer (cadmium is een zeer zacht metaal; het is gemakkelijk met een mes te snijden)
sprinklerinstallaties (Cd/Bi)
tandheelkunde (Cd/Hg)
telefoonkabels (Toevoegen van ca. 1% cadmium aan koper verbetert de mechanische eigenschappen - o.a. verdubbeling van het breekgewicht - zonder de geleidbaarheid te verminderen)
Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):
fosforescerende stof voor beeldbuis | ZnCdSe2 (rood) | |
met Ag-dotering | ZnCdS2 (rood) | |
met Cu-dotering | ZnCdS2 (groen) | |
CdBO3 (rood) | ||
halfgeleiders | CdO, CdSe, CdTe | |
katalysator voor het hydrogeneren onverzadigde vetten | CdO | |
zonnecellen | CdTe |