原子序数 48 · 过渡金属
镉 Cd
别名: Cadmium
镉是一种柔软的蓝白色金属,与锌一起存在于锌矿中。它曾被用于镍镉电池、鲜艳的黄色和红色颜料以及薄膜太阳能电池板,但其毒性使管控日益严格。日本的痛痛病至今仍是镉污染的沉痛警示。
主要性质
| 原子序数 | 48 |
|---|---|
| 原子量 | 112.41 (CIAAW 2024 简化标准原子量) |
| 分类 | 过渡金属 |
| 族 | 12 |
| 周期 | 5 |
| 区 | d |
| 物态(25 °C,1 atm) | 固态 |
| 熔点 | 594.22 K (321.1 °C) |
| 沸点 | 1040 K (766.9 °C) |
| 密度 | 8.69 g/cm³ |
| 电负性(鲍林标度) | 1.69 |
| 原子半径(范德华半径) | 158 pm |
| 第一电离能 | 8.994 eV |
| 电子亲和能 | — |
| 氧化态 | +2 |
| 发现 | 1817 |
电子排布
- 简写
- [Kr]5s2 4d10
- 完整
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2
- 各电子层电子数
- 2 · 8 · 18 · 18 · 2
轨道表示式
在周期表中的位置
发现历史
1817年,哥廷根大学教授、同时兼任药房检查官的弗里德里希·施特罗迈尔注意到一件怪事:碳酸锌加热后应变成白色的氧化锌,但有些样品即使不含铁,加热后也会变黄。
在追查颜色成因的过程中,他分离出了一种新金属。几乎同一时期,其他德国化学家也在锌的化合物中发现了这种元素,但一般认为发现者是施特罗迈尔。
20世纪,镉在电镀、颜料和镍镉电池方面的用量大幅扩大。从20世纪60年代起,随着其对健康的影响逐渐明朗,许多国家开始限制它的使用。
名称由来
名称来自拉丁语 cadmia,指锌矿石菱锌矿,源于希腊语 kadmeia。这个词常与传说中底比斯的建城者卡德摩斯联系在一起。元素符号为 Cd。中文“镉”以金字旁加“鬲”字,取其读音。
主要用途
- 电池:镍镉可充电电池曾是无绳工具和电器的标准配置,但如今已基本被镍氢电池和锂离子电池取代。
- 颜料:硫化镉和硒化镉能产生鲜艳且耐光的黄色、橙色和红色,至今仍用于美术颜料。
- 太阳能:碲化镉薄膜电池板被用于大型太阳能电站。
- 反应堆控制:镉对热中子的吸收能力极强,被用于控制棒和屏蔽材料。
- 电镀:它为某些钢制零件(例如航空航天领域的零件)提供防腐保护。
同位素
天然镉有八种同位素:镉-106、-108、-110、-111、-112、-113、-114和-116,其中镉-114含量最多。镉-113和镉-116具有放射性,但半衰期长达千万亿年甚至更久,实际上可视为稳定。镉-113对热中子的“胃口”极大,这就是镉能充当中子吸收剂的原因。半衰期约1.3年的镉-109是手持式X射线荧光分析仪的放射源。
日常生活中
镉一旦被吸收,主要积聚在肾脏中,并在体内停留数十年。长期接触会损害肾功能,并使骨骼变脆弱。
从20世纪10年代起,日本富山县神通川上游矿山排出的镉污染了沿岸的稻田。当地居民骨骼变脆、疼痛剧烈,这种被称为“痛痛病”(日语itai-itai,意为“好痛好痛”)的疾病于1968年被日本政府正式认定为公害病。
如今,烟草烟雾是吸烟者接触镉的主要来源。欧盟RoHS指令等法规限制电子产品中的镉,废旧镍镉电池一定要单独回收。
小知识
- 从19世纪后期起,镉颜料就深受画家喜爱。
- 镉的熔点约为321 °C,低于其邻居锌(约420 °C)。
- 痛痛病是日本四大公害病之一。
同族元素 (12)
数据来源 · 性质:PubChem Periodic Table(美国 NIH/NLM 公开数据)· 原子量:CIAAW 2024 简化标准原子量 · 名称:Wikidata(CC0),韩文名称遵循大韩化学会。获取日期 2026-09-23。