cadmio - Docenti.unina

Università degli Studi di Napoli
S.I.C.S.I.-VII Ciclo
SCUOLA INTERUNIVERSITARIA CAMPANA DI SPECIALIZZAZIONE
ALL’ INSEGNAMENTO
Chimica degli Elementi nell’Ambiente
Docente: Prof. Andini
Destinatari: seconda classe di I.T.I.S.
Prerequisiti
Stati di aggregazione della materia e passaggi di stato
Il sistema periodico
Struttura elettronica e Proprietà chimiche
I legami chimici classificazione dei composti: struttura
e proprietà delle sostanze
OBIETTIVI
Conoscere:
 proprietà, modalità di preparazione, utilizzo dell'elemento e relativo
impatto ambientale;
l’importanza del cadmio per le attività produttive;
in che modo l’inquinamento ambientale da Cd possa influire sulla salute
dell’uomo.
 Lo sapevate che…
latino cadmia
greco kadmeia
= calamina
Un po’ di storia…
1817:
Friedrich Stromeyer lo individuò nelle incrostazioni presenti
all’interno di una fornace di Zn.
1907:
- La Farmacopea Britannica (British Pharmaceutical Codex)
elenca lo ioduro di cadmio tra i medicinali per curare "le giunture
ingrossate, la scrofola e i geloni".
 CARATTERISTICHE
Il Cd è un metallo di transizione di colore
bianco-argenteo con riflessi azzurrognoli.
E’ malleabile, duttile e tenero
Assomiglia allo Zinco
….qualche proprietà:
Raggio atomico:
Stato di aggregazione (20 °C e 1 atm):
Densità (20 °C):
Temperatura di fusione:
Temperatura di ebollizione:
Abbondanza nella crosta terrestre:
1.49 Å
solido
8650 (g dm-3)
321.07 °C
767 °C
0.2ppm
 CARATTERISTICHE
In tutti i composti (generalmente di tipo ionico) il Cd ha
numero di ossidazione +2 (CdS, CdSO4, CdO, CdF2 etc).
Il Cd reagisce facilmente con gli acidi, ma non si scioglie
nelle basi.
A temperatura ambiente si conserva inalterato per lungo
tempo, ma riscaldato all’aria si incendia formando CdO
(questo si ottiene anche per pirolisi dai carbonati e nitrati).
Lo ione Cd2+ tende a formare complessi con lo ione cianuro,
l’ammoniaca e gli ioni alogenuri [Cd(NH3)2+,Cd(CN)2- etc. ],
alcuni dei quali possono essere isolati come sali cristallini.
 DISPONIBILITA’
 I minerali di Cd sono rari e si trovano in piccole quantità
nei minerali di Zn (blenda, ZnS, calamina, ZnCO3) e più
raramente di Pb e Cu.
 La greenockite (CdS)
 Estrazione…
Zn(s) + Cd2+ (soluz.) → Zn2+(soluz.) + Cd(s)
 Lo si ottiene per elettrolisi o
per distillazione frazionata
E°=0.36 V
 APPLICAZIONI
Cadmiatura dei metalli (ferro, acciaio e rame);
Fabbricazione di leghe di Wood che contengono cadmio,
piombo, zinco e bismuto utili per bocchettoni di estintori
automatici, per valvole fusibili ecc.;
Leghe del cadmio con l'acciaio nella fabbricazione di
cuscinetti a sfere e nella saldatura;
 APPLICAZIONI
Leghe del cadmio con il rame e lo zinco (cavi elettrici);
Fabbricazione delle piastre negative degli
accumulatori elettrici al nichel-cadmio:
Cd (s) + 2 OH- = Cd(OH)2 (s) + 2 e- E°= -0.81V
NiO2 (s)+2 H2O (l) + 2 e- = Ni(OH)2 (s) + 2 OH- (aq) E°= -0.26V
 APPLICAZIONI
Uso del cadmio metallico come costituente delle barre di
controllo nelle pile atomiche (reattori nucleari);
Uso di alcuni Sali di cadmio come stabilizzatori nell’industria
delle materie plastiche (PVC), nella fabbricazione di fuochi
artificiali, vetri, vernici fluorescenti, porcellane;
Pigmenti per vernici
(impiego del solfuro o giallo di cadmio);
 CONTAMINAZIONE AMBIENTALE
 Industria dello zinco ed estrazione del cadmio a partire dai
suoi residui;
 Incenerimento di rifiuti contenenti Cd;
 Riciclaggio dell’acciaio placcato con cadmio;
 Polveri, vapori e fumi di ossido di cadmio che si formano nel
corso di lavorazioni industriali;
 Il cadmio è spesso presente come contaminante nei concimi
fosfati, nei pesticidi, nei funghicidi;
 CONTAMINAZIONE delle acque e dei cibi…
 Apporto alimentare
Prodotti agricoli (riso, grano, patate), frutti di mare (molluschi)
e gli organi interni di animali ( fegato e reni), possiedono la
concentrazioni più elevate ( 100mg/Kg) rispetto agli altri
alimenti;
 Fumo delle sigarette
L'ASSORBIMENTO del cadmio e dei suoi composti….
Il cadmio assorbito si distribuisce in tutto l'organismo con
forte tendenza preferenziale all'accumulo nel fegato e nel
rene, che vengono a contenere il 50% del carico tossico totale.
La metallotioneina è una piccola proteina con una forma allungata
“a sigaro”, ricca di zolfo , che serve a bloccare in forma inerte il
cadmio, rendendolo così meno tossico.
SINTOMI CLINICI
Intossicazione acuta:
- Per ingerimento
Può avere un'origine alimentare, ma è stata osservata anche
nell’industria;
- Per inalazione
Il quadro clinico è quello di una grave irritazione polmonare
con dispnea, cianosi, tosse, talora precedute da un periodo
di latenza successivo all'esposizione (polmonite chimica).
 SINTOMI CLINICI
Intossicazione cronica:
- Denti gialli da cadmio
- Alterazione respiratoria
Sono state descritte con una certa frequenza ipoosmia,
riniti, bronchiti ed enfisema dovuti all'azione irritante del
cadmio sulle mucose respiratorie. La funzione respiratoria
continua a peggiorare dopo la fine dell'esposizione.
- Alterazioni renali
Precedono di solito le alterazioni funzionali respiratorie.
- Alterazioni ossee
Compare una osteomalacia con dolori violenti del bacino e
degli arti inferiori che costringono il soggetto a camminare a
piccoli passi (sindrome di ITAI-ITAI nel 1946 in Giappone da
contaminazione di cibi).
Osso osteoporotico
- Azione cancerogena
- Alterazioni nel sistema cardio-vascolare
 PREVENZIONE E LIMITI DI RISCHIO CONSIGLIATI
- Raccolta differenziata delle pile Ni-Cd sempre più presenti sul
mercato.
-Evitare l'esposizione acuta ai fumi di cadmio,
Durante queste operazioni devono essere applicate le seguenti
regole di prevenzione:
Aspirare le polveri e i fumi (nel punto dove si formano),
Se questo provvedimento e impraticabile o insufficiente, portare
un casco a condotta d'aria sotto pressione.
Avvertire del rischio i lavoratori.
 ANALISI DELLE TRACCE DI Cd
Nell'ambiente
Per monitorare la variazione di cadmio nel sottosuolo, un
sistema affidabile risulterebbe l'analisi della presenza di
questo metallo pesante nel fegato di beccaccia.
Nell'organismo
- Livello del cadmio nel sangue e nelle urine.
- Contenuto del cadmio nei capelli.
TEST DI CHELAZIONE, che consiste nel confronto tra i valori
di metallo tossico presente nelle urine prima e dopo la
somministrazione di un agente chelante (EDTA).