Cadmio - Cadmium
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| Cadmio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Pronunciación |
/ K æ d m i ə m / ( KAD -mee-əm ) |
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| Apariencia | plateado gris azulado metalizado | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar A r, estándar (Cd) | 112.414 (4) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cadmio en la tabla periódica | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Número atómico ( Z ) | 48 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo | grupo 12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Período | período 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cuadra | bloque d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electronica | [ Kr ] 4d 10 5s 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrones por capa | 2, 8, 18, 18, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fase en STP | sólido | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 594,22 K (321,07 ° C, 609,93 ° F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullición | 1040 K (767 ° C, 1413 ° F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca de rt ) | 8,65 g / cm 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| cuando es líquido (a mp ) | 7,996 g / cm 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | 6,21 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de vaporización | 99,87 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | 26.020 J / (mol · K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor
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| Propiedades atómicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | −2, +1, +2 (un óxido levemente básico ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | Escala de Pauling: 1,69 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio atómico | empírico: 151 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 144 ± 9 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio de Van der Waals | 158 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Otras propiedades | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ocurrencia natural | primordial | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | hexagonal compacta (hcp) |
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| Velocidad de sonido varilla fina | 2310 m / s (a 20 ° C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Expansión térmica | 30,8 µm / (m⋅K) (a 25 ° C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 96,6 W / (m⋅K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Resistividad electrica | 72,7 nΩ⋅m (a 22 ° C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Orden magnético | diamagnético | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Susceptibilidad magnética molar | −19,8 × 10 −6 cm 3 / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| El módulo de Young | 50 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de corte | 19 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de volumen | 42 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Relación de Poisson | 0,30 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Mohs | 2.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Brinell | 203–220 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Número CAS | 7440-43-9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Historia | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento y primer aislamiento | Karl Samuel Leberecht Hermann y Friedrich Stromeyer (1817) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombrado por | Friedrich Stromeyer (1817) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos principales de cadmio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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El cadmio es un elemento químico con el símbolo Cd y número atómico 48. Este metal blando de color blanco plateado es químicamente similar a los otros dos metales estables del grupo 12 , zinc y mercurio . Al igual que el zinc, muestra un estado de oxidación +2 en la mayoría de sus compuestos y, al igual que el mercurio, tiene un punto de fusión más bajo que los metales de transición de los grupos 3 a 11 . Cadmio y sus congéneres en el grupo de 12 a menudo no se consideran metales de transición, en que no tienen parcialmente lleno d o f capas de electrones en los estados de oxidación elementales o comunes. La concentración promedio de cadmio en la corteza terrestre está entre 0,1 y 0,5 partes por millón (ppm). Fue descubierto en 1817 simultáneamente por Stromeyer y Hermann , ambos en Alemania, como una impureza en el carbonato de zinc .
El cadmio se presenta como un componente menor en la mayoría de los minerales de zinc y es un subproducto de la producción de zinc. El cadmio se utilizó durante mucho tiempo como revestimiento resistente a la corrosión sobre acero , y los compuestos de cadmio se utilizan como pigmentos rojos, naranjas y amarillos , para colorear el vidrio y estabilizar el plástico . El uso de cadmio generalmente está disminuyendo porque es tóxico (está específicamente incluido en la Directiva europea de restricción de sustancias peligrosas ) y las baterías de níquel-cadmio se han reemplazado por baterías de níquel-hidruro metálico y de iones de litio. Uno de sus pocos usos nuevos es en paneles solares de telururo de cadmio .
Aunque el cadmio no tiene una función biológica conocida en los organismos superiores, se ha encontrado una anhidrasa carbónica dependiente de cadmio en las diatomeas marinas .
Caracteristicas
Propiedades físicas
El cadmio es un metal divalente blando, maleable , dúctil , de color blanco plateado . Es similar en muchos aspectos al zinc pero forma compuestos complejos . A diferencia de la mayoría de los otros metales, el cadmio es resistente a la corrosión y se utiliza como placa protectora en otros metales. Como metal a granel, el cadmio es insoluble en agua y no es inflamable ; sin embargo, en su forma en polvo puede arder y liberar humos tóxicos .
Propiedades químicas
Aunque el cadmio generalmente tiene un estado de oxidación de +2, también existe en el estado de +1. El cadmio y sus congéneres no siempre se consideran metales de transición, ya que no tienen capas de electrones dof parcialmente llenas en los estados de oxidación elemental o común. El cadmio se quema en el aire para formar óxido de cadmio amorfo marrón (CdO); la forma cristalina de este compuesto es un rojo oscuro que cambia de color cuando se calienta, similar al óxido de zinc . El ácido clorhídrico , el ácido sulfúrico y el ácido nítrico disuelven el cadmio formando cloruro de cadmio (CdCl 2 ), sulfato de cadmio (CdSO 4 ) o nitrato de cadmio (Cd (NO 3 ) 2 ). El estado de oxidación +1 se puede producir disolviendo cadmio en una mezcla de cloruro de cadmio y cloruro de aluminio , formando el catión Cd 2 2+ , que es similar al catión Hg 2 2+ en el cloruro de mercurio (I) .
- Cd + CdCl 2 + 2 AlCl 3 → Cd 2 (AlCl 4 ) 2
Se han determinado las estructuras de muchos complejos de cadmio con nucleobases , aminoácidos y vitaminas .
Isótopos
El cadmio natural está compuesto por ocho isótopos . Dos de ellos son radiactivos y se espera que tres se descompongan, pero no lo han hecho en condiciones de laboratorio. Los dos isótopos radiactivos naturales son 113 Cd ( desintegración beta , la vida media es7,7 × 10 15 y ) y 116 Cd (de dos neutrinos doble desintegración beta , la vida media es2,9 × 10 19 y ). Los otros tres son 106 Cd, 108 Cd (ambos de doble captura de electrones ) y 114 Cd (doble desintegración beta); sólo se han determinado límites inferiores a estas vidas medias. Al menos tres isótopos, 110 Cd, 111 Cd y 112 Cd, son estables. Entre los isótopos que no ocurren naturalmente, los más longevos son 109 Cd con una vida media de 462,6 días y 115 Cd con una vida media de 53,46 horas. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias de menos de 2,5 horas y la mayoría tienen vidas medias de menos de 5 minutos. El cadmio tiene 8 meta estados conocidos , siendo el más estable 113 m Cd ( t 1⁄2 = 14,1 años), 115 m Cd ( t 1⁄2 = 44,6 días) y 117 m Cd ( t 1⁄2 = 3,36 horas).
Los isótopos conocidos de cadmio varían en masa atómica de 94,950 u ( 95 Cd) a 131,946 u ( 132 Cd). Para isótopos más ligeros que 112 u, el modo de desintegración primario es la captura de electrones y el producto de desintegración dominante es el elemento 47 ( plata ). Los isótopos más pesados se desintegran principalmente a través del elemento 49 ( indio ), productor de emisiones beta .
Un isótopo de cadmio, 113 Cd, absorbe neutrones con alta selectividad: con muy alta probabilidad, se absorberán neutrones con energía por debajo del límite de cadmio ; se transmitirán los superiores al cut-off . El límite de cadmio es de aproximadamente 0,5 eV, y los neutrones por debajo de ese nivel se consideran neutrones lentos , distintos de los neutrones intermedios y rápidos .
El cadmio se crea mediante el proceso s en estrellas de masa baja a media con masas de 0,6 a 10 masas solares , durante miles de años. En ese proceso, un átomo de plata captura un neutrón y luego sufre una desintegración beta .
Historia
El cadmio (en latín cadmia , griego καδμεία que significa " calamina ", una mezcla de minerales con cadmio que lleva el nombre del personaje mitológico griego Κάδμος, Cadmo , el fundador de Tebas ) fue descubierto en compuestos de zinc contaminados vendidos en farmacias en Alemania en 1817 por Friedrich Stromeyer . Karl Samuel Leberecht Hermann investigó simultáneamente la decoloración en el óxido de zinc y encontró una impureza, que al principio se sospechó que era arsénico , debido al precipitado amarillo con sulfuro de hidrógeno . Además, Stromeyer descubrió que un proveedor vendía carbonato de zinc en lugar de óxido de zinc. Stromeyer encontró el nuevo elemento como una impureza en el carbonato de zinc (calamina) y, durante 100 años, Alemania siguió siendo el único productor importante del metal. El metal recibió su nombre de la palabra latina para calamina, porque se encontró en este mineral de zinc. Stromeyer notó que algunas muestras impuras de calamina cambiaban de color cuando se calentaban, pero la calamina pura no lo hacía. Fue persistente en el estudio de estos resultados y finalmente aisló el cadmio metálico tostando y reduciendo el sulfuro . El potencial del amarillo de cadmio como pigmento se reconoció en la década de 1840, pero la falta de cadmio limitó esta aplicación.
Aunque el cadmio y sus compuestos son tóxicos en ciertas formas y concentraciones, el Codex Farmacéutico Británico de 1907 establece que el yoduro de cadmio se usaba como medicamento para tratar "articulaciones agrandadas, glándulas escrofulosas y sabañones".
En 1907, la Unión Astronómica Internacional definió el ångström internacional en términos de una línea espectral de cadmio rojo (1 longitud de onda = 6438,46963 Å). Esto fue adoptado por la 7ª Conferencia General de Pesas y Medidas en 1927. En 1960, las definiciones de metro y ångström se cambiaron para usar criptón .
Después de que comenzara la producción de cadmio a escala industrial en las décadas de 1930 y 1940, la principal aplicación del cadmio fue el revestimiento de hierro y acero para evitar la corrosión; en 1944, el 62% y en 1956, el 59% del cadmio en los Estados Unidos se utilizó para enchapado . En 1956, el 24% del cadmio en los Estados Unidos se utilizó para una segunda aplicación en pigmentos rojos, naranjas y amarillos de sulfuros y seleniuros de cadmio.
El efecto estabilizador de los productos químicos de cadmio como los carboxilatos de laurato de cadmio y estearato de cadmio en el PVC llevó a un mayor uso de esos compuestos en las décadas de 1970 y 1980. La demanda de cadmio en pigmentos, recubrimientos, estabilizadores y aleaciones disminuyó como resultado de las regulaciones ambientales y de salud en los años ochenta y noventa; en 2006, solo el 7% del consumo total de cadmio se utilizó para galvanoplastia y solo el 10% se utilizó para pigmentos. Al mismo tiempo, estas disminuciones en el consumo fueron compensadas por una creciente demanda de cadmio para baterías de níquel-cadmio, que representó el 81% del consumo de cadmio en los Estados Unidos en 2006.
Ocurrencia
El cadmio constituye aproximadamente 0,1 ppm de la corteza terrestre . Es mucho más raro que el zinc, que constituye alrededor de 65 ppm. No se conocen depósitos significativos de minerales que contengan cadmio. El único mineral de cadmio de importancia, la greenockita (Cd S ), casi siempre se asocia con la esfalerita (ZnS). Esta asociación se debe a la similitud geoquímica entre el zinc y el cadmio, sin que ningún proceso geológico los separe. Por lo tanto, el cadmio se produce principalmente como subproducto de la minería, la fundición y el refinado de minerales sulfurosos de zinc y, en menor grado, de plomo y cobre . Pequeñas cantidades de cadmio, alrededor del 10% del consumo, se producen a partir de fuentes secundarias, principalmente a partir del polvo generado por el reciclaje de chatarra de hierro y acero. La producción en los Estados Unidos comenzó en 1907, pero el uso generalizado comenzó después de la Primera Guerra Mundial.
El cadmio metálico se puede encontrar en la cuenca del río Vilyuy en Siberia .
Las rocas extraídas para fertilizantes fosfatados contienen cantidades variables de cadmio, lo que da como resultado una concentración de cadmio de hasta 300 mg / kg en los fertilizantes y un alto contenido de cadmio en los suelos agrícolas. El carbón puede contener cantidades significativas de cadmio, que termina principalmente en el polvo de la chimenea. El cadmio del suelo puede ser absorbido por cultivos como el arroz. El ministerio de agricultura chino midió en 2002 que el 28% del arroz que muestreó tenía exceso de plomo y el 10% tenía exceso de cadmio por encima de los límites definidos por la ley. Se ha descubierto que algunas plantas, como los sauces y los álamos, limpian tanto el plomo como el cadmio del suelo.
Las concentraciones de fondo típicas de cadmio no superan los 5 ng / m 3 en la atmósfera; 2 mg / kg en suelo; 1 μg / L en agua dulce y 50 ng / L en agua de mar. Las concentraciones de cadmio superiores a 10 μg / l pueden ser estables en agua con concentraciones bajas de soluto total y p H y pueden ser difíciles de eliminar mediante procesos convencionales de tratamiento de agua.
Producción
El cadmio es una impureza común en los minerales de zinc y, con mayor frecuencia, se aísla durante la producción de zinc . Algunos concentrados de minerales de zinc a partir de minerales de sulfato de zinc contienen hasta un 1,4% de cadmio. En la década de 1970, la producción de cadmio era de 6,5 libras por tonelada de zinc. Los minerales de sulfuro de zinc se tuestan en presencia de oxígeno , convirtiendo el sulfuro de zinc en óxido . El zinc metálico se produce fundiendo el óxido con carbono o mediante electrólisis en ácido sulfúrico . El cadmio se aísla del zinc metálico mediante destilación al vacío si el zinc se funde o se precipita sulfato de cadmio de la solución de electrólisis.
El Servicio Geológico Británico informa que en 2001, China fue el principal productor de cadmio con casi una sexta parte de la producción mundial, seguida de cerca por Corea del Sur y Japón.
Historia de la producción mundial de cadmio
Producción de cadmio en 2005
Aplicaciones
El cadmio es un componente común de baterías eléctricas, pigmentos , revestimientos y galvanoplastia.
Pilas
En 2009, el 86% del cadmio se utilizó en baterías , principalmente en baterías recargables de níquel-cadmio . Células de níquel-cadmio tienen un potencial de celda nominal de 1,2 V . La celda consta de un electrodo de hidróxido de níquel positivo y una placa de electrodo de cadmio negativo separados por un electrolito alcalino ( hidróxido de potasio ). La Unión Europea estableció un límite de cadmio en la electrónica en 2004 del 0,01%, con algunas excepciones, y en 2006 redujo el límite del contenido de cadmio al 0,002%. Otro tipo de batería basada en cadmio es la batería de plata-cadmio .
Galvanoplastia
La galvanoplastia de cadmio , que consume el 6% de la producción mundial, se utiliza en la industria aeronáutica para reducir la corrosión de los componentes de acero. Este recubrimiento está pasivado por sales de cromato . Una limitación del revestimiento de cadmio es la fragilización por hidrógeno de los aceros de alta resistencia del proceso de galvanoplastia. Por lo tanto, las piezas de acero tratadas térmicamente a una resistencia a la tracción superior a 1300 MPa (200 ksi) deben recubrirse mediante un método alternativo (como procesos especiales de galvanoplastia de cadmio de baja fragilización o deposición física de vapor).
La fragilización del titanio de los residuos de herramientas recubiertas de cadmio resultó en el destierro de esas herramientas (y la implementación de pruebas de herramientas de rutina para detectar la contaminación por cadmio) en el A-12 / SR-71, U-2 y los programas de aeronaves posteriores que usan titanio.
Fisión nuclear
El cadmio se utiliza en las barras de control de los reactores nucleares, actuando como un veneno de neutrones muy eficaz para controlar el flujo de neutrones en la fisión nuclear . Cuando se insertan barras de cadmio en el núcleo de un reactor nuclear, el cadmio absorbe neutrones, evitando que creen eventos de fisión adicionales, controlando así la cantidad de reactividad. El reactor de agua presurizada diseñado por Westinghouse Electric Company utiliza una aleación que consta de 80% de plata, 15% de indio y 5% de cadmio.
Televisores
Los televisores QLED han comenzado a incluir cadmio en la construcción. Algunas empresas han buscado reducir el impacto ambiental de la exposición humana y la contaminación del material de los televisores durante la producción.
Medicamentos contra el cáncer
Los complejos basados en metales pesados tienen un gran potencial para el tratamiento de una amplia variedad de cánceres, pero su uso suele ser limitado debido a los efectos secundarios tóxicos. Sin embargo, los científicos están avanzando en el campo y se han descubierto nuevos compuestos complejos de cadmio prometedores con toxicidad reducida.
Compuestos
El óxido de cadmio se utilizó en los fósforos de televisión en blanco y negro y en los fósforos azules y verdes de los tubos de rayos catódicos de la televisión en color. El sulfuro de cadmio (CdS) se utiliza como revestimiento de superficie fotoconductor para los tambores de fotocopiadoras.
Se utilizan varias sales de cadmio en los pigmentos de pintura, siendo el CdS como pigmento amarillo el más común. El seleniuro de cadmio es un pigmento rojo, comúnmente llamado rojo de cadmio . Para los pintores que trabajan con el pigmento, el cadmio proporciona los amarillos, naranjas y rojos más brillantes y duraderos, tanto que durante la producción, estos colores se atenúan significativamente antes de que se muelen con aceites y aglutinantes o se mezclen en acuarelas , gouaches , acrílicos y otras formulaciones de pinturas y pigmentos. Debido a que estos pigmentos son potencialmente tóxicos, los usuarios deben usar una crema protectora en las manos para evitar la absorción a través de la piel, aunque se informa que la cantidad de cadmio absorbido por el cuerpo a través de la piel es inferior al 1%.
En el PVC , el cadmio se utilizó como estabilizador del calor, la luz y la intemperie. Actualmente, los estabilizadores de cadmio se han reemplazado por completo con estabilizadores de bario-zinc, calcio-zinc y organo-estaño. El cadmio se utiliza en muchos tipos de soldaduras y aleaciones de cojinetes, porque tiene un bajo coeficiente de fricción y resistencia a la fatiga. También se encuentra en algunas de las aleaciones de menor punto de fusión , como el metal de Wood .
Semiconductores
El cadmio es un elemento de algunos materiales semiconductores . El sulfuro de cadmio, el seleniuro de cadmio y el telururo de cadmio se utilizan en algunos fotodetectores y células solares . Los detectores de HgCdTe son sensibles a la luz del infrarrojo medio y se utilizan en algunos detectores de movimiento.
Usos de laboratorio
Los láseres de helio-cadmio son una fuente común de luz láser azul o ultravioleta. Los láseres en longitudes de onda de 325, 354 y 442 nm se fabrican utilizando este medio de ganancia ; algunos modelos pueden cambiar entre estas longitudes de onda. Se utilizan principalmente en microscopía de fluorescencia , así como en varios usos de laboratorio que requieren luz láser en estas longitudes de onda.
Los puntos cuánticos de seleniuro de cadmio emiten luminiscencia brillante bajo excitación UV (láser de He-Cd, por ejemplo). El color de esta luminiscencia puede ser verde, amarillo o rojo dependiendo del tamaño de partícula. Las soluciones coloidales de esas partículas se utilizan para obtener imágenes de tejidos biológicos y soluciones con un microscopio de fluorescencia .
En biología molecular, el cadmio se utiliza para bloquear los canales de calcio dependientes de voltaje de los iones de calcio que fluyen, así como en la investigación de la hipoxia para estimular la degradación dependiente del proteasoma de Hif-1α .
Se han desarrollado sensores selectivos de cadmio basados en el fluoróforo BODIPY para obtener imágenes y detectar cadmio en las células. Un método poderoso para monitorear el cadmio en ambientes acuosos involucra la electroquímica . Empleando una monocapa autoensamblada, se puede obtener un electrodo selectivo de cadmio con un nivel de sensibilidad de ppt .
Papel e investigación biológica
El cadmio no tiene función conocida en organismos superiores y se considera tóxico. El cadmio se considera un contaminante ambiental que causa un peligro para la salud de los organismos vivos. La administración de cadmio a las células causa estrés oxidativo y aumenta los niveles de antioxidantes producidos por las células para proteger contra el daño macromolecular.
Sin embargo, se ha encontrado una anhidrasa carbónica dependiente de cadmio en algunas diatomeas marinas . Las diatomeas viven en ambientes con concentraciones de zinc muy bajas y el cadmio realiza la función que normalmente desempeña el zinc en otras anhidrasas. Esto se descubrió con espectroscopía de absorción de rayos X cerca de la estructura del borde (XANES).
El cadmio se absorbe preferentemente en los riñones de los seres humanos. Por lo general, se inhalan hasta aproximadamente 30 mg de cadmio durante la infancia y la adolescencia humanas. El cadmio está bajo investigación con respecto a su toxicidad en humanos, lo que potencialmente eleva los riesgos de cáncer , enfermedades cardiovasculares y osteoporosis .
Medio ambiente
La biogeoquímica del cadmio y su liberación al medio ambiente ha sido objeto de revisión, al igual que la especiación del cadmio en el medio ambiente.
La seguridad
| Riesgos | |
|---|---|
| Pictogramas GHS |
  
|
| Palabra de señal GHS | Peligro |
| H330 , H341 | |
| P201 , P202 , P260 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P284 , P304 , P340 , P310 , P308 , P313 , P403 , P233 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
Los individuos y las organizaciones han estado revisando los aspectos bioinorgánicos del cadmio por su toxicidad. La forma más peligrosa de exposición ocupacional al cadmio es la inhalación de polvo fino y vapores o la ingestión de compuestos de cadmio altamente solubles. La inhalación de vapores de cadmio puede resultar inicialmente en fiebre por vapores metálicos , pero puede progresar a neumonitis química , edema pulmonar y muerte.
El cadmio también es un peligro para el medio ambiente. La exposición humana proviene principalmente de la combustión de combustibles fósiles, fertilizantes fosfatados, fuentes naturales, producción de hierro y acero, producción de cemento y actividades relacionadas, producción de metales no ferrosos e incineración de desechos sólidos municipales. El pan, los tubérculos y las verduras también contribuyen al cadmio en las poblaciones modernas.
Ha habido algunos casos de intoxicación de la población en general como resultado de la exposición prolongada al cadmio en alimentos y agua contaminados. La investigación sobre un mimetismo de estrógenos que puede inducir cáncer de mama está en curso. En las décadas previas a la Segunda Guerra Mundial , las operaciones mineras contaminaron el río Jinzū en Japón con cadmio y trazas de otros metales tóxicos. Como consecuencia, el cadmio se acumuló en los cultivos de arroz a lo largo de las riberas de los ríos aguas abajo de las minas. Algunos miembros de las comunidades agrícolas locales consumieron el arroz contaminado y desarrollaron la enfermedad de itai-itai y anomalías renales, incluidas proteinuria y glucosuria . Las víctimas de esta intoxicación fueron casi exclusivamente mujeres posmenopáusicas con poco hierro y reservas corporales bajas de otros minerales. Exposiciones similares al cadmio de la población general en otras partes del mundo no han provocado los mismos problemas de salud porque las poblaciones mantuvieron niveles suficientes de hierro y otros minerales. Por lo tanto, aunque el cadmio es un factor importante en la enfermedad de itai-itai en Japón, la mayoría de los investigadores han concluido que fue uno de varios factores.
El cadmio es una de las seis sustancias prohibidas por la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) de la Unión Europea , que regula las sustancias peligrosas en equipos eléctricos y electrónicos, pero permite ciertas exenciones y exclusiones del alcance de la ley.
La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer ha clasificado el cadmio y los compuestos de cadmio como cancerígenos para los seres humanos. Aunque la exposición ocupacional al cadmio está relacionada con el cáncer de pulmón y de próstata, aún existe incertidumbre sobre la carcinogenicidad del cadmio en situaciones de baja exposición ambiental. Datos recientes de estudios epidemiológicos sugieren que la ingesta de cadmio a través de la dieta se asocia con un mayor riesgo de cáncer de endometrio, mama y próstata, así como con osteoporosis en humanos. Un estudio reciente ha demostrado que el tejido endometrial se caracteriza por niveles más altos de cadmio en mujeres fumadoras actuales y anteriores.
La exposición al cadmio está asociada con una gran cantidad de enfermedades, incluidas la enfermedad renal, la aterosclerosis temprana, la hipertensión y las enfermedades cardiovasculares. Aunque los estudios muestran una correlación significativa entre la exposición al cadmio y la aparición de enfermedades en poblaciones humanas, todavía no se ha identificado un mecanismo molecular. Una hipótesis sostiene que el cadmio es un disruptor endocrino y algunos estudios experimentales han demostrado que puede interactuar con diferentes vías de señalización hormonal . Por ejemplo, el cadmio puede unirse al receptor alfa de estrógeno y afectar la transducción de señales a lo largo de las vías de señalización de estrógenos y MAPK en dosis bajas.
La planta de tabaco absorbe y acumula metales pesados como el cadmio del suelo circundante en sus hojas. Después de la inhalación de humo de tabaco, estos se absorben fácilmente en el cuerpo de los usuarios. El tabaquismo es la fuente individual más importante de exposición al cadmio en la población en general. Se estima que el 10% del contenido de cadmio de un cigarrillo se inhala al fumar. La absorción de cadmio a través de los pulmones es más eficaz que a través del intestino. Se puede absorber hasta el 50% del cadmio inhalado en el humo del cigarrillo. En promedio, la concentración de cadmio en la sangre de los fumadores es de 4 a 5 veces mayor que la de los no fumadores y en el riñón, de 2 a 3 veces mayor que en los no fumadores. A pesar del alto contenido de cadmio en el humo del cigarrillo, parece haber poca exposición al cadmio del tabaquismo pasivo .
En una población de no fumadores, la comida es la mayor fuente de exposición. Altas cantidades de cadmio se pueden encontrar en crustáceos , moluscos , despojos , ancas de rana , sólidos de cacao , amargo y semi-amargo de chocolate , algas , hongos y algas productos. Sin embargo, los granos, las verduras y las raíces y tubérculos con almidón se consumen en una cantidad mucho mayor en los EE. UU. Y son la fuente de la mayor exposición dietética allí. La mayoría de las plantas bioacumulan toxinas metálicas como el Cd y, cuando se abonan para formar fertilizantes orgánicos, producen un producto que a menudo puede contener grandes cantidades (p. Ej., Más de 0,5 mg) de toxinas metálicas por cada kilo de fertilizante. Los fertilizantes hechos con estiércol de animales (por ejemplo, estiércol de vaca) o desechos urbanos pueden contener cantidades similares de Cd. El Cd agregado al suelo a partir de fertilizantes (fosfatos de roca o fertilizantes orgánicos) se vuelve biodisponible y tóxico solo si el pH del suelo es bajo (es decir, suelos ácidos).
Los iones Zn, Cu, Ca y Fe y el selenio con vitamina C se utilizan para tratar la intoxicación por Cd, aunque no se revierte fácilmente.
Normativas
Debido a los efectos adversos del cadmio en el medio ambiente y la salud humana, el suministro y uso de cadmio está restringido en Europa según el Reglamento REACH .
El Panel de la EFSA sobre contaminantes de la cadena alimentaria especifica que 2,5 μg / kg de peso corporal es una ingesta semanal tolerable para los seres humanos. El Comité Mixto FAO / OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios ha declarado que 7 μg / kg de peso corporal es el nivel de ingesta semanal tolerable provisional. El estado de California exige que la etiqueta de los alimentos lleve una advertencia sobre la posible exposición al cadmio en productos como el cacao en polvo.
La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de los EE. UU . (OSHA) ha establecido el límite de exposición permisible (PEL) para el cadmio en un promedio ponderado en el tiempo (TWA) de 0.005 ppm. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) no ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) y ha designado al cadmio como un carcinógeno humano conocido. El nivel IDLH (peligro inmediato para la vida y la salud) para el cadmio es de 9 mg / m 3 .
| Dosis letal | Organismo | Ruta | Tiempo |
|---|---|---|---|
| LD 50 : 225 mg / kg | rata | oral | n / A |
| LD 50 : 890 mg / kg | ratón | oral | n / A |
| CL 50 : 25 mg / m 3 | rata | n / A | 30 minutos |
Además del mercurio, la presencia de cadmio en algunas baterías ha llevado al requisito de una eliminación (o reciclaje) adecuada de las baterías.
Retiros de productos
En mayo de 2006, se canceló una venta de los asientos del antiguo estadio del Arsenal FC , Highbury en Londres, Inglaterra, cuando se descubrió que los asientos contenían trazas de cadmio. Los informes de altos niveles de uso de cadmio en joyería para niños en 2010 llevaron a una investigación de la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU . La CPSC de EE. UU. Emitió avisos de retirada específicos por el contenido de cadmio en las joyas vendidas por las tiendas Claire's y Wal-Mart .
En junio de 2010, McDonald's retiró voluntariamente más de 12 millones de vasos para beber coleccionables Shrek Forever After 3D promocionales debido a los niveles de cadmio en los pigmentos de pintura de la cristalería. Las gafas fueron fabricadas por Arc International , de Millville, Nueva Jersey , EE. UU.
Ver también
Referencias
Otras lecturas
- Hartwig, Andrea (2013). "Capítulo 15. Cadmio y cáncer". En Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland KO Sigel (eds.). Cadmio: de la toxicología a la esencialidad . Iones metálicos en ciencias de la vida. 11 . Saltador. págs. 491–507. doi : 10.1007 / 978-94-007-5179-8_15 . ISBN 978-94-007-5178-1. PMID 23430782 .
enlaces externos
- Cadmio en la tabla periódica de videos (Universidad de Nottingham)
- Estudios de caso de la ATSDR en medicina ambiental: toxicidad por cadmio Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE . UU .
- Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional - Página de cadmio
- Banco de datos de sustancias peligrosas de la NLM: cadmio, elemental