Cadmium

Cadmium
Cadmium-crystal bar.jpg
Cristal et cube de cadmium pur
ArgentCadmiumIndium
Zn
   
 
48
Cd
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
Cd
Hg
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Cadmium, Cd, 48
Famille d'éléments métal pauvre ou métal de transition
Groupe, période, bloc 12, 5, d
Masse volumique 8,69 g·cm-3 (20 °C) [1]
Dureté 2
Couleur gris argenté métallique
No CAS 7440-43-9 [2]
No EINECS 231-152-8
Propriétés atomiques
Masse atomique 112,414 ± 0,004 u [1]
Rayon atomique (calc) 155 pm (161 pm)
Rayon de covalence 144 ± 9 pm [3]
Rayon de van der Waals 158 pm
Configuration électronique [ Kr] 5 s2 4 d10
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 18, 2
État(s) d’oxydation 2
Oxyde base faible
Structure cristalline hexagonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 321,07 °C [1]
Point d’ébullition 767 °C [1]
Énergie de fusion 6,192 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 99,87 kJ·mol-1 (1 atm, 767 °C) [1]
Volume molaire 13,00×10-3 m3·mol-1
Pression de vapeur 14,8 Pa
Vitesse du son 2 310 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité ( Pauling) 1,69
Chaleur massique 233 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 13,8×106 S·m-1
Conductivité thermique 96,8 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans HCl [4]
Énergies d’ionisation [5]
1re : 8,99382 eV 2e : 16,90831 eV
3e : 37,48 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
106Cd 1,25 % stable avec 58 neutrons
108Cd 0,89 % stable avec 60 neutrons
109Cd {syn.} 1,2665 a ε 0,214 109 Ag
110Cd 12,49 % stable avec 62 neutrons
111Cd 12,8 % stable avec 63 neutrons
112Cd 24,13 % stable avec 64 neutrons
113Cd 12,26 % 7,7×1015 a
[[réf. souhaitée]
β- 0,316 113 In
113 mCd {syn.} 14,1 a
[[réf. souhaitée]
β-
——
TI
0,580
——
0,264
113 In
———
113Cd
114Cd 28,73 % stable avec 66 neutrons
116Cd 7,49 % 2,3×1019 a 2β-
Précautions
SGH [6]
SGH06 : Toxique SGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique SGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Danger
H330, H341, H350, H361fd, H372, H410,
SIMDUT [7]
D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves
D1A, D2A,
Directive 67/548/EEC [8]
Très toxique
T+
Dangereux pour l’environnement
N



Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le cadmium est l' élément chimique de numéro atomique 48, de symbole Cd.

Généralités et histoire de la découverte du cadmium

Le cadmium est un élément du groupe 12 et de la période 5. Stricto sensu, c'est un métal pauvre, qui ne répond pas à la définition des éléments de transition par l' IUPAC [9] ; en pratique cependant, il est très souvent assimilé aux métaux de transition dans les manuels et de très nombreux ouvrages. Il fait partie du «  groupe du zinc », ou groupe IIB, qui comprend, par numéro atomique croissant, 30Zn, 48Cd et 80Hg, éléments caractérisés par deux électrons sur la sous-couche s au-delà d'une sous-couche d complète. La configuration électronique du cadmium est [Kr] 4d10 5s2. Zinc et cadmium sont des métaux électropositifs assez semblables.

Pièce de cadmium centimétrique

L'élément a été découvert en pionnier vers 1809 par le chimiste suédois Magnus Martin af Pontin  (de) ou Magnus Martin Pontin  (de), grâce aux premières études d'électrochimie. Mais l'élément a été redécouvert dans le cadre de la chimie minérale classique ː il est dénommé en allemand "das Cadmium" ou "das Kadmium" définitivement en 1817 par le professeur de chimie analytique de l' université de Goettingen Friedrich Stromeyer qui prépare le corps simple, métal mou et blanc, pour la première fois à partir de carbonate de zinc ZnCO3 impur, couvert de tâches jaunâtres [10]. Ces travaux concernant la chimie de l'élément cadmium sont confirmés dès 1818 par les travaux de trois chimistes allemands, le pharmacien-chimiste et industriel Carl Hermann à partir des oxydes de zinc, Carl Karsten  (de) et Paul Meissner ou Paul Traugott Meißner  (de) pour confirmer, de façon indépendante, la première hypothèse savante.

Smithsonite jaunâtre contenant du cadmium

Le mot cadmium vient du latin médiéval cadmia ou du gréco-latin kadmeia, ancien nom donné au carbonate de zinc, avant la dénomination définitive de smithsonite, attribuée en 1832 par François Sulpice Beudant. Les mineurs des environs de la cité antique de Thèbes extrayaient déjà ce minerai pour fabriquer divers "laitons" et "bronzes". Rappelons que la cité thébaine en Béotie est fondée selon la légende par le guerrier étranger Cadmos ou Cadmus, dont la citadelle et le royaume portent ainsi le nom de Kadmeia, en français Cadmée.

Ce nom est donc apparenté par sa racine à celui du mélange dénommé «  calamine», mais aussi du minéral défini calamine. Le terme gréco-latin cadmia désignait en Europe à la fois tous les types de minerais de zinc oxydé, que sont les calamines décrites de manière érudite, et dans la tradition technique, les cadmia fornacum ou cadmies, ces dépôts de poussières et d'oxydes métalliques, formés sur les parois des fours métallurgiques [11]. Par exemple, dans le dictionnaire Larousse du XXe siècle paru après 1920, la cadmie désigne en premier lieu le résidu qui s'attache au paroi du gueulards des hauts-fourneaux, et dans une autre dénomination qualifié par l'adverbe autrefois, correspond à la calamine, au sens de minéral défini et/ou de roche minerai, c'est-à-dire en rapport avec le corps "carbonate de cadmium" qui à l'état pur, se nomme smithsonite. L'adjectif "cadmique" mentionne ce qui a rapport au cadmium (élément ou corps simple), ou qualifie ce qui contient du cadmium.

L'interprétation commune que le cadmium provient du mot "cadmie", parfois pris au sens de dépôt résiduel, se fonde sur ce que le cadmium métal produit par l'industrie en Haute-Silésie dès 1852 provenait de la réduction des poussières zincifères et cadmifères, autrement dit des cadmies, recueillies dans les allonges des cornues jouant le rôle de creusets horizontaux des fours à zinc, le métal cadmium étant obtenu finalement par une distillation garantissant le moins d'impuretés possibles. Ce procédé s'est répandu dans le monde jusqu'à sa disparition vers 1920.

Le cadmium est un élément toxique (notamment responsable de la maladie Itai-itai) et écotoxique, parmi les plus problématiques sur le plan de la santé environnementale parmi les éléments traces métalliques et métaux lourds. Des analyses géostatistiques ont montré que dans certaines régions du monde, dont la France [12], certains sols (sédimentaires marins) présentent naturellement une teneur élevée en cadmium (avec des risques de contamination de végétaux ou d'animaux et de l'eau) [12]. Certains engrais (phosphatés) sont aussi une source possible de contamination des sols.

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