Cadmium

Cadmium
image illustrative de l’article Cadmium
Cristal et cube de cadmium pur
ArgentCadmiumIndium
Zn
 Structure cristalline hexagonale compacte
 
48
Cd
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Cd
Hg
Tableau completTableau étendu
Position dans le tableau périodique
SymboleCd
NomCadmium
Numéro atomique48
Groupe12
Période5e période
BlocBloc d
Famille d'élémentsmétal pauvre ou métal de transition
Configuration électronique[Kr] 5s2 4d10
Électrons par niveau d’énergie2, 8, 18, 18, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique112,414 ± 0,004 u[1]
Rayon atomique (calc)155 pm (161 pm)
Rayon de covalence144 ± 9 pm[2]
Rayon de van der Waals158 pm
État(s) d’oxydation2
Électronégativité (Pauling)1,69
Oxydebase faible
Énergies d’ionisation[3]
1re : 8,99382 eV2e : 16,90831 eV
3e : 37,48 eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
106Cd1,25 %stable avec 58 neutrons
108Cd0,89 %stable avec 60 neutrons
109Cd{syn.}1,2665 aε0,214109Ag
110Cd12,49 %stable avec 62 neutrons
111Cd12,8 %stable avec 63 neutrons
112Cd24,13 %stable avec 64 neutrons
113Cd12,26 %7,7×1015 a
[[réf. souhaitée]
β-0,316113In
113mCd{syn.}14,1 a
[[réf. souhaitée]
β-
——
TI
0,580
——
0,264
113In
———
113Cd
114Cd28,73 %stable avec 66 neutrons
116Cd7,49 %2,3×1019 a2β-
Propriétés physiques du corps simple
État ordinairesolide
Masse volumique8,69 g·cm-3 (20 °C)[1]
Système cristallinHexagonal compact
Dureté2
Couleurgris argenté métallique
Point de fusion321,07 °C[1]
Point d’ébullition767 °C[1]
Énergie de fusion6,192 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation99,87 kJ·mol-1 (1 atm, 767 °C)[1]
Volume molaire13,00×10-3 m3·mol-1
Pression de vapeur14,8 Pa
Vitesse du son2 310 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique233 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique13,8×106 S·m-1
Conductivité thermique96,8 W·m-1·K-1
Solubilitésol. dans HCl[4]
Divers
No CAS7440-43-9[5]
No EINECS231-152-8
Précautions
SGH[6]
SGH06 : ToxiqueSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxiqueSGH09 : 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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