35 cadmiumtoepassingen in verschillende industrieën (feiten die u moet weten!)

by

Cadmium is een overgangsmetaal uit de 4e periode met een gevulde d-orbitaal en het atoomgewicht is 112.414 g/mol. Laten we ons concentreren op het gebruik van Cd in verschillende industrieën.

Het gebruik van cadmium op verschillende gebieden wordt hieronder vermeld -

  • Metalen batterij
  • Legeringen
  • Kleurstoffen en pigmenten
  • Zonnecel
  • Spectroscopie
  • Nucleaire industrie
  • Elektrochemie
  • Polymeerindustrie
  • Elektronica
  • Laboratoriumgebruik

Cd is de hogere soortgenoot van het element zinkmetaal en borderline-metaal. Vanwege een gevulde orbitaal ondergaat het geen enkele reactie zonder bepaalde voorwaarden. Nu bespreken we het gebruik van cadmium in verschillende industrieën met een gedetailleerde uitleg in het volgende deel van het artikel.

Metalen batterij

  • Cadmium werd gebruikt in batterijen, voornamelijk in oplaadbare nikkel-cadmium-batterijen.
  • Nikkel-cadmium-cellen hebben een nominaal celpotentiaal van 1.2 V. De cel bestaat uit een positieve nikkelhydroxide-elektrode en een negatieve cadmium-elektrodeplaat, gescheiden door een alkalisch elektrolyt (kaliumhydroxide).
  • Een ander type batterij op basis van cadmium is de zilver-cadmium batterij.

Legeringen

  • De toevoeging van een minderjarige (0.8–1.2%) hoeveelheid cadmium in op koper gebaseerde legeringen zal de thermische en elektrische geleidbaarheid verhogen.
  • De zilver-cadmiumoxide elektrische contactlegeringen gebruiken 10% tot 15% cadmium of cadmiumoxide voor zware elektrische toepassingen zoals relais, schakelaars en thermostaten.
  • De aanwezigheid van cadmium onderdrukt elektrische vonken en verbetert de weerstand tegen elektrische erosie en materiaaloverdracht.
  • Cadmium wordt in veel soorten gebruikt soldeer en lagerlegeringen omdat het laag is wrijvingscoëfficiënt en vermoeidheidsweerstand.
  • In sommige van de laagst smeltende legeringen, zoals Wood's metaal cadmium wordt gebruikt.

Kleurstoffen en pigmenten

  • In verfpigmenten worden verschillende cadmiumzouten gebruikt, met CdS als een geel pigment de meest voorkomende.
  • Cadmiumselenide is een rood pigment, gewoonlijk cadmiumrood genoemd. Het wordt gebruikt voor artistiek schilderen. ze worden gemalen met oliën en bindmiddelen of gemengd in aquarellen, gouaches, acrylverf en andere verf- en pigmentformuleringen.

Zonnecel

  • Cadmiumtelluride (CdTe) en cadmiumsulfide (CdS) worden beide gebruikt in fotovoltaïsche of zonneceltoepassingen die zonlicht rechtstreeks in energie omzetten.
  • Cadmiumsulfide fotogeleidende cellen worden gebruikt in fotografische belichtingsmeters.
  • Cadmiumsulfide is ook gebruikt als een zeer gevoelige fotoreceptor in de elektrofotografische systemen in fotokopieerapparaten.

Spectroscopie

  • Andere cadmiumverbindingen, waaronder die met sulfide, wolframaat, boraat en silicaat, zijn essentieel bij de bereiding van lichtgevende fosforen die worden geactiveerd door elektronenstralen.
  • Cadmiumkwiktelluride wordt gebruikt in infraroodbeeldvormingssystemen en andere cadmiumseleniden worden gebruikt in dunnefilmtransistors voor schakeltoepassingen.
  • De bereiding van lichtgevend cadmium dat wordt geactiveerd door elektronenstralen. Deze fosforen worden gebruikt in kleurenschermen, röntgeninstrumenten, lichtgevende wijzerplaten, fluorescentielampen en kathodestraalbuizen.
  • Helium-cadmiumlasers zijn een gebruikelijke bron van blauw of ultraviolet laserlicht. Hiermee worden lasers met golflengten van 325, 354 en 442 nm gemaakt medium winnen; Ze worden met name gebruikt in fluorescentiemicroscopie evenals verschillende laboratoriumtoepassingen die laserlicht bij deze golflengten vereisen.
  • Cadmiumselenide quantum dots stralen helder uit luminescentie onder UV-excitatie (bijvoorbeeld He-Cd-laser). 
  • De kleur van deze luminescentie kan groen, geel of rood zijn, afhankelijk van de deeltjesgrootte. Colloïdale oplossingen van die deeltjes worden gebruikt voor het afbeelden van biologische weefsels en oplossingen met een fluorescentie microscoop.

Nucleaire industrie

  • Cadmium wordt gebruikt in de regelstaven van kernreactoren en werkt als een zeer effectief neutron deactivator om te controleren neutronenstroom in kernsplijting.
  • Wanneer cadmiumstaven in de kern van een kernreactor worden geplaatst, absorbeert cadmium neutronen, waardoor wordt voorkomen dat ze extra splijtingsgebeurtenissen veroorzaken, waardoor de hoeveelheid reactiviteit wordt gecontroleerd.
  • Zilver-indium-cadmiumlegeringen worden gebruikt als regelstaven in sommige kernreactoren met water onder druk, en cadmiumplaat wordt gebruikt voor nucleaire afscherming vanwege de hoge neutronenabsorptie-eigenschappen.

Elektrochemie

  • Cadmium wordt gebruikt als galvaniseermiddel dat in de vliegtuigindustrie wordt gebruikt om de corrosie van stalen onderdelen te verminderen.
  • Een beperking van cadmiumplating is de waterstofbrosheid van hoogwaardig staal uit het galvaniseerproces. Daarom moeten stalen onderdelen met een treksterkte van meer dan 1300 MPa worden gecoat door middel van speciale cadmiumgalvaniseringsprocessen met lage brosheid.

Polymeerindustrie

  • Cadmiumzouten van organische zuren zijn ook gebruikt als polymerisatiekatalysatoren bij de productie van een grote verscheidenheid aan organische verbindingen als ethyleringsmiddelen en als antislijtageadditieven.
  • Diethylcadmium is een polymerisatiekatalysator voor de productie van vinylchloride, vinylacetaat en methylmethacrylaat.
  • Toegevoegd met titaantetrachloride, katalyseert cadmium de polymerisatie van de respectievelijke monomeren om polyethyleen te vormen en een zeer kristallijn polypropyleen dat geschikt is voor filamenten, textiel, lijmen en coatings.

Elektronica

  • Cadmium wordt gebruikt als n-type halfgeleider in nanotechnologie vanwege zijn kneedbaarheid en ductiliteitseigenschappen. 
  • CdSe wordt gebruikt in verschillende toepassingen, zoals de productie van industriële verven en batterijen.
  • CdHgTe detectoren zijn gevoelig voor mid-infrarood licht en worden gebruikt in sommige bewegingsdetectoren.
  • In sommige worden cadmiumsulfide, cadmiumselenide en cadmiumtelluride gebruikt fotodetectoren en zonnepanelen.

Laboratoriumgebruik

  • In de moleculaire biologie wordt cadmium gebruikt om te blokkeren spanningsafhankelijke calciumkanalen van stromende calciumionen.
  • Cadmium-selectieve sensoren op basis van de fluorofoor LICHAAM zijn ontwikkeld voor het afbeelden en detecteren van cadmium in cellen.
Schermafbeelding 2022 12 25 001018
Gebruik van cadmium in verschillende industrieën

Cadmiumchloride gebruikt

CdCl2 of cadmiumchloride heeft een CCP-roosterstructuur die bestaat uit een octaëdrische geometrie rond Cd2+ ionen. Laten we ons concentreren op enkele toepassingen van cadmiumchloride.

Het gebruik van cadmiumchloride in verschillende industrieën wordt hieronder vermeld:

  • Cadmiumchloride wordt gebruikt voor de bereiding van cadmiumsulfide, gebruikt als "cadmiumgeel", een briljantgeel stabiel anorganisch kleurstof.

CdCl2 + H2S → CdS + 2 HCl

  • Watervrij CdCl2 kan worden gebruikt voor de bereiding van organocadmiumverbindingen van het type R2Cd, waarin R een aryl of een primaire alkyl is. Deze werden ooit gebruikt bij de synthese van ketonen uit acylchloriden.
  • Cadmiumchloride wordt gebruikt voor fotokopiëren, verven en galvaniseren.

Conclusie

Cadmium is een d-blokelement en wordt in verschillende industrieën op verschillende manieren gebruikt. Maar nu wordt op Zn gebaseerde katalysator gebruikt omdat ze reactiever en kostenefficiënter zijn.