Cadmium
Le cadmium est l'élément chimique de numéro atomique 48, de symbole Cd. Le corps simple cadmium est un métal.
Cadmium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cristal et cube de cadmium pur | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Position dans le tableau périodique | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Symbole | Cd | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nom | Cadmium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numéro atomique | 48 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Groupe | 12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Période | 5e période | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bloc | Bloc d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Famille d'éléments | métal pauvre ou métal de transition | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuration Ă©lectronique | [Kr] 4d10 5s2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ălectrons par niveau dâĂ©nergie | 2, 8, 18, 18, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propriétés atomiques de l'élément | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masse atomique | 112,414 ± 0,004 u[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon atomique (calc) | 155 pm (161 pm) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon de covalence | 144 ± 9 pm[2] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon de van der Waals | 158 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ătat dâoxydation | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ĂlectronĂ©gativitĂ© (Pauling) | 1,69 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxyde | base faible | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ănergies dâionisation[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1re : 8,993 82 eV | 2e : 16,908 31 eV | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3e : 37,48 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopes les plus stables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Propriétés physiques du corps simple | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ătat ordinaire | solide | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masse volumique | 8,69 g·cm-3 (20 °C)[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SystĂšme cristallin | Hexagonal compact | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dureté (Mohs) | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Couleur | gris argenté métallique | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Point de fusion | 321,07 °C[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Point dâĂ©bullition | 767 °C[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ănergie de fusion | 6,192 kJ·mol-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ănergie de vaporisation | 99,87 kJ·mol-1 (1 atm, 767 °C)[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume molaire | 13,00Ă10-3 m3·mol-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pression de vapeur | 14,8 Pa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vitesse du son | 2 310 m·s-1 à 20 °C | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chaleur massique | 233 J·kg-1·K-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ConductivitĂ© Ă©lectrique | 13,8Ă106 S·m-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivité thermique | 96,8 W·m-1·K-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Solubilité | sol. dans HCl[4] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Divers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
No CAS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
No ECHA | 100.028.320 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
No CE | 231-152-8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Précautions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH[5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ătat pulvĂ©rulent : Danger |
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SIMDUT[6] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D1A, D2A, |
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Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Un alliage contenant du cadmium ou un objet recouvert d'une fine couche de cadmium (métal) est dit cadmié.
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[7] ; en pratique cependant, il est trÚs souvent assimilé aux métaux de transition dans les manuels et de trÚs 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 complÚte. La configuration électronique du cadmium est [Kr] 4d10 5s2. Zinc et cadmium sont des métaux électropositifs assez semblables.
L'Ă©lĂ©ment a Ă©tĂ© dĂ©couvert en pionnier vers 1809 par le chimiste suĂ©dois Magnus Martin af Pontin (de) ou Magnus Martin Pontin (de), grĂące aux premiĂšres Ă©tudes d'Ă©lectrochimie. Mais l'Ă©lĂ©ment a Ă©tĂ© redĂ©couvert dans le cadre de la chimie minĂ©rale classique : il est dĂ©nommĂ© en allemand « das Cadmium » ou « das Kadmium » dĂ©finitivement en 1817 par le professeur de chimie analytique de l'universitĂ© de Goettingen Friedrich Stromeyer qui prĂ©pare le corps simple, mĂ©tal mou et blanc, pour la premiĂšre fois Ă partir de carbonate de zinc ZnCO3 impur, couvert de taches jaunĂątres[8]. Ces travaux concernant la chimie de l'Ă©lĂ©ment cadmium sont confirmĂ©s dĂšs 1818 par les travaux de trois chimistes allemands, le pharmacien-chimiste et industriel Carl Hermann Ă partir des oxydes de zinc, Karl Johann Bernhard Karsten et Paul Meissner ou Paul Traugott MeiĂner (de) pour confirmer, de façon indĂ©pendante, la premiĂšre hypothĂšse savante.
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 ThÚbes 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 maniÚre érudite, et dans la tradition technique, les cadmia fornacum ou cadmies, ces dépÎts de poussiÚres et d'oxydes métalliques, formés sur les parois des fours métallurgiques[9]. Par exemple, dans le dictionnaire Larousse du XXe siÚcle paru aprÚs 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 dépÎt résiduel, se fonde sur ce que le cadmium métal produit par l'industrie en Haute-Silésie dÚs 1852 provenait de la réduction des poussiÚres zincifÚres et cadmifÚres, autrement dit des cadmies, recueillies dans les allonges des cornues jouant le rÎle 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[10], 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)[10]. Certains engrais (phosphatés) sont la source la plus fréquente de contamination des sols dont en Europe[11].
Isotopes
Le cadmium possĂšde 38 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 95 et 132, et 12 isomĂšres nuclĂ©aires. Parmi ces isotopes, six sont stables, 106Cd, 108Cd, 110Cd, 111Cd, 112Cd et 114Cd, et constituent avec deux radionuclĂ©ides primordiaux, 113Cd et 116Cd la totalitĂ© du cadmium naturel. Le plus abondant est 114Cd (28,73 % du cadmium naturel) et le moins abondant 108Cd (0,89 %). On soupçonne 106Cd, 108Cd et 114Cd d'ĂȘtre radioactifs, avec des demi-vies de l'ordre de dix millions de fois l'Ăąge de l'univers ou mĂȘme supĂ©rieures, mais leur dĂ©sintĂ©gration n'a pour l'instant jamais Ă©tĂ© observĂ©e. On attribue au cadmium une masse atomique standard de 112,411(8) u.
Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie, gßtes et gisements
Le cadmium est un élément relativement rare. Le clarke s'élÚve à 0,15 g/t[12].
Le cadmium existe trÚs rarement à l'état natif. Le cadmium natif n'a été découvert, par des géologues russes dans les trapps de Sibérie orientale, qu'en 1979.
Le cadmium est souvent associé au zinc, au cuivre et au plomb dans les minerais.
Gisements
Les minerais assez rares, comme trĂšs souvent mĂȘlĂ©s Ă la blende, la greenockite CdSÎČ contenant potentiellement 77,8 % ou l'otavite ou carbonate naturel de cadmium, restent en pratique inexploitĂ©s ou peu exploitables, car le cadmium est prĂ©sent dans presque tous les minerais de zinc (la teneur en cadmium varie de 0,01 % Ă 0,05 %). Le cadmium mĂ©tal est obtenu industriellement comme sous-produit de la mĂ©tallurgie du zinc, Ă partir des poussiĂšres mĂȘlĂ©es au gaz de grillage des minerais sulfurĂ©s comme les blendes ZnS, mais aussi parfois du cuivre et du plomb. Il est aussi rĂ©cupĂ©rĂ© Ă partir des lessives de la production Ă©lectrolytique du zinc.
Sa production dépend de celle du zinc, dans une proportion variable de 1,8 à 6 kg de cadmium/tonne de Zn élaboré (3 kg/t de zinc en moyenne).
Le cadmium est également présent dans des minerais de plomb et de cuivre, ainsi que dans des phosphates naturels (34 ppm pour les phosphates jordaniens, 380 ppm pour les phosphates tunisiens).
Propriétés physiques et chimiques, préparation du corps simple, alliages
Propriétés physiques
Le corps simple cadmium est un métal blanc argent brillant, légÚrement bleuté, tendre et mou, trÚs malléable et ductile, avec un éclat blanc d'étain. Il est plus mou que le zinc et l'étain. Son réseau hexagonal compact est déformé par allongement, expliquant une anisotropie des propriétés cristallines. Le métal cadmium se courbe facilement, il crisse à la flexion[13]. Il graisse les limes. Frotté sur le papier, il laisse une trace grise.
La résistivité électrique du cadmium est quatre fois plus élevée que celle du cuivre.
ExposĂ© Ă l'air, il perd son Ă©clat. Avec le temps il ternit au contact de l'air. Il est peu altĂ©rĂ© Ă l'air humide. Il est insoluble dans l'eau et les bases. L'eau pure est sans action, mĂȘme Ă Ă©bullition.
Le cadmium est un mĂ©tal blanc argentĂ© ayant des propriĂ©tĂ©s physiques proches de celle du zinc. Sa masse molaire atomique est de 112,4 g/mol. Sa masse spĂ©cifique est de 8 650 kg/m3. Son coefficient de dilatation linĂ©aire est de l'ordre de 30,6 ĂâŻ10â6. Par Ă©crouissage, sa densitĂ© apparente peut passer de 8,6 Ă 8,69, et sa duretĂ© Mohs se stabilise Ă 2.
Il est ductile (capacitĂ© Ă lâĂ©tirement), mallĂ©able (capacitĂ© Ă la mise en forme) et rĂ©siste Ă la corrosion atmosphĂ©rique, ce qui en fait un revĂȘtement de protection pour les mĂ©taux ferreux. C'est pourquoi il est employĂ© dans les revĂȘtements galvanoplastiques, par exemple le cadmiage des aciers pour la protection en milieu eau de mer. C'est ainsi un mĂ©tal d'Ă©lectro-galvanisation, le revĂȘtement protecteur de l'acier pouvant ĂȘtre un dĂ©pĂŽt par voie Ă©lectrolytique.
Le corps simple métal cadmium est plus volatil que le zinc. Il fond à 320,9 °C et bout vers 767 °C à une pression d'une atmosphÚre. Lors de l'ébullition du cadmium, il se dégage des vapeurs jaunes, orange ou jaune orangé, à la fois toxiques et suffocantes. Sa densité de vapeur avoisinerait 3,94 selon Henri Sainte-Claire Deville et sa pression de vapeur est importante dÚs 400 °C. Refroidie lentement, cette matiÚre à l'état de vapeur cristallise en octaÚdres réguliers.
Une lampe à vapeur de cadmium (Cd confiné sous vide) éclaire fortement, mais avec une couleur de base bleu-vert à l'équilibre.
Propriétés chimiques
Les propriétés chimiques du cadmium sont semblables à celles du zinc.
Le cadmium est chalcophile. Il réagit directement avec le corps simple soufre. Le test classique est la précipitation du sulfure de cadmium jaune par le gaz sulfure d'hydrogÚne ou divers autres sulfures alcalins.
- Cd mĂ©tal solide + H2S gaz hygrogĂšne sulfurĂ© â H2 gaz + CdS poudre solide jaune
Il s'oxyde trĂšs peu Ă la tempĂ©rature ambiante et chauffĂ©, il brĂ»le avec une flamme orange dans l'air en donnant une fumĂ©e brune toxique, qui apparaĂźt ĂȘtre de l'oxyde anhydre jaune brun CdO, insoluble dans un excĂšs d'hydroxyde de sodium. La rĂ©action est exothermique :
- 2 Cd mĂ©tal solide + O2 gaz oxygĂšne de l'air â 2 CdO solide jaune brun avec = â513 kJ/mol
La vapeur de cadmium décompose l'eau au rouge, produisant un dégagement de gaz dihydrogÚne et laissant CdO.
- Cd vapeur + H2O vaporisĂ© â H2 gaz + CdO poudre solide jaune brun
Le cadmium est soluble dans les acides forts concentrés et parfois dilués. Réagissant avec les acides forts, il est facilement soluble dans l'acide nitrique fort et dilué, il reste peu soluble dans les acides chlorhydrique et sulfurique concentrés à moins de procéder à chaud. Le métal cadmium est dissous avec dégagement d'hydrogÚne dans les précédents acides décrits, mais aussi dans l'acide acétique, un acide faible.
Les sels de cadmium obtenus, incolores, parfois diversement hydratés, sont solubles dans l'eau. Placé sur une lame de zinc, un sel quelconque génÚre l'activation du couple redox suivant, qui explique le dépÎt cristallin de cadmium métal.
- Zn0 + Cd2+ â Zn2+ + Cd0mĂ©tal avec ÎΔ0 â 0,36 V
Il est soluble dans les solutions aqueuses de nitrate d'ammonium et dans celles de l'acide sulfureux, sans dégagement de gaz hydrogÚne. Dans ce dernier cas, la dissolution donne un mélange de sulfite de cadmium soluble, et de sulfure de cadmium qui précipite.
Le cadmium réagit également directement avec les corps simples halogÚnes, sélénium, phosphore, etc.
MĂ©tallurgie
La métallurgie du cadmium est intégrée à celle du zinc, du plomb ou plus rarement du cuivre. Dans tous les cas, une partie du cadmium est récupérée par filtration du gaz provenant du grillage.
Voici deux cas de récupération, la pyrométallurgie et l'hydrométallurgie du zinc :
Pyrométallurgie
Le cadmium est récupéré lors du raffinage du zinc. L'« éponge de cadmium » obtenue est raffinée thermiquement par fusion (à 450 °C) en présence de soude pour éliminer zinc et plomb sous forme de zincate et plombate puis par distillation à 770 °C[14].
Hydrométallurgie
Le cadmium est en solution (0,2 à 0,3 g de Cd/L) dans le bain d'électrolyse. Il est récupéré, aprÚs épuisement de Zn2+, par cémentation à l'aide de zinc. On obtient des boues bleues contenant au moins environ 6 % de cadmium et 15 % de cuivre.
Les autres poussiÚres réutilisables sont enrichies à 7 à 10 %.
Boues et/ou poussiÚres sont ensuite attaquées en milieu acide sulfurique. Les ions Cd2+ sous forme de CdSO4aq sont à nouveau réduits en métal par cémentation avec de la poussiÚre de zinc. Le cadmium métallique cémente ou précipite.
Le cadmium se sépare du cément ou phase de cémentation qui contient différents sulfates et impuretés (Zn, As, Sb, Cu, Ni) par distillation ou vaporisation à 400 °C.
Procédé électrochimique pour obtenir le cadmium à 99,97 %
Le raffinage a lieu par lixiviation ou lessivage à l'acide sulfurique avec des produits purifiés, venant du procédé électrolytique menant à la production de zinc. La solution est neutralisée, les impuretés essentielles comme le Pb, le Cu ou l'As sont précipitées.
L'électrolyse est conduite dans des petites unités, soient des récipients en matiÚre plastique, avec des anodes en plomb et cathodes en aluminium, rotatives. La tension du bain est de l'ordre de 3,5 V avec une densité de courant de 200 A/m2. Les dépÎts électrolytiques de cadmium sont retirés et fondus.
Le cadmium est commercialisé sous forme de tiges, plaques, barres, boules ou granules.
Alliages
Il existe de nombreux alliages, notamment avec le Zn, Cu, Ag, Pb, Bi, Sn. Les alliages avec le plomb, l'étain, l'argent sont trÚs ductiles et malléables, alors que les alliages du cadmium avec l'or, le cuivre, le platine et autres platinoïdes sont cassants.
La présence de cadmium apporte des propriétés antifriction et souvent contribue à un abaissement du point de fusion. Ce métal est présent dans les alliages de friction, les alliages d'imprimerie, dans les alliages pour soudures et brasures, dans l'alliage de Wood, autrefois du type Cd2Pb2Sn4, excellent pour le moulage, etc.
Les alliages CdZn étaient utilisés pour la soudure d'aluminium.
Un alliage pour brasure typique, fondant Ă 615 °C, est Ag30Cu45Zn30Cd5. L'alliage Ag30Cu26Zn21Cd18 nettement plus cadmiĂ© et moins cuivrĂ© a mĂȘme un point de fusion de l'ordre de 607 °C.
L'alliage or cadmium AuCd est un des premiers alliages à mémoire de forme connus. Rappelons qu'un faible apport de cadmium confÚre à l'or un éclat particulier.
L'amalgame HgCd est le matériau de la cathode de l'élément ou pile de Weston, en contact avec une solution de CdSO4 comme électrolyte.
Chimie du cadmium, propriétés physiques et chimiques des corps composés et complexes
La chimie du cadmium est proche de celle du zinc, et dans une moindre mesure, du plomb. Le principal nombre d'oxydation est II. Le cadmium monovalent reste assez rare, mais l'hydrure de cadmium (I), le tétrachloroaluminate de cadmium (I) ne sont pas confidentiels.
L'ion cadmium divalent est déplacé par le zinc métallique en solution : il est moins réactif que le zinc. Ainsi les solutions salines de cadmium II mises au contact de Zn0 ou Al0 relarguent le métal cadmium qui précipite.
Les sels de cadmium (II) sont moins hydratés que les sels de zinc. Les halogénures de cadmium sont aussi moins ionisables, et, mis à part le fluorure de cadmium à structure ionique, ils peuvent former plus facilement des complexes en solution.
La tendance des sels Ă former des complexes, souvent de coordination 4, est forte. Ainsi les anions ou cations complexes le plus souvent incolores Zn(Cl)42â, Zn(CN)42â, mais aussi Cd(NH3)62+, Cd(C2O4)22â, Cd(C4H4O6)22â, Cd(EDTA)2â, etc. Le cadmium forme d'importants complexes avec le dithiocarbamateâŠ
Les corps composés les mieux connus sont :
- hydrures
- hydrure de cadmium I Cd2H2
- hydrure de cadmium II CdH2
- fluorures
- chlorures
- chlorure de cadmium CdCl2
- CdCl2. 5/2 H2O
- chlorure de cadmium et de césium CdCsCl3
- bromures
- bromure de cadmium CdBr2[16]
- CdBr2. 4 H2O
- bromure de cadmium et de césium CdCsBr3
- iodures
- iodure de cadmium CdI2
- oxydes
- oxyde de cadmium CdO amorphe
- oxyde de cadmium CdO cubique (naturel alias montéponite (de))
- hydroxydes
- hydroxyde de cadmium Cd(OH)2 blanc gélatineux peu soluble en milieu aqueux (pKs ~ 14,4)
- sulfures
- sulfure de cadmium CdS amorphe (artificiel)
- sulfure de cadmium CdS hexagonal (naturel alias greenockite, pKs ~ 26)
- sulfure de cadmium CdS cubique (naturel alias hawleyite)
- sulfure de cadmium et d'indium CdIn2S4 (naturel alias cadmoindite)
- séléniures
- séléniure de cadmium CdSe (naturel alias cadmosélite (en))
- sélénio-sulfures
- Cd2SSe ?
- tellurures
- tellurure de cadmium CdTe
- tellurure de mercure et de cadmium HgCdTe ou alliage mercatel
- tellurure de cadmium et de zinc CdZnTe ou CZT
- nitrures
- Cd3N2
- arséniures
- Cd3As2
- phosphures
- Cd3P2, CdP2, CdP2, Cd7P10, Cd6P7
- carbonates
- carbonate de cadmium CdCO3 (pKs ~ 11,3 ; corps naturel nommé otavite)
- iodates
- iodate de cadmium (de) Cd(IO3)2 (pKs ~ 7,6)
- sulfates
- sulfate de cadmium CdSO4 orthorhombique
- sulfate de cadmium hydraté CdSO4. 4 H2O monoclinique
- sulfate de cadmium hydraté CdSO4. 7 H2O monoclinique
- sulfate de cadmium hydraté 3 CdSO4. 8 H2O
- sulfate double de cadmium et d'ammonium
- sulfate double de cadmium et de potassium
- sulfate double de cadmium et de magnésium
- hydroxysulfates
- hydroxysulfate de cuivre et de cadmium hydraté Cu4Cd(SO4)2(OH)6. 4 H2O (corps naturel verdùtre nommé nidermayrite)
- séléniates
- CdSeO4
- nitrates
- nitrate de cadmium Cd(NO3)2
- nitrate de cadmium hydraté Cd(NO3)2. 4 H2O
- arséniates
- arséniate de cadmium Cd3(AsO4)2 trÚs peu soluble (pKs ~ 32,4)
- arséniate de cuivre (II), de zinc (II) et de cadmium (II) hydraté Cu3Zn2Cd2(AsO4)6. 2 H2O (corps naturel bleuté nommé keyite (en))
- chloroarséniate de plomb et de cadmium Pb4Cd(AlO4)6. Cl3 (corps naturel bleuté nommé vanckerite)
- etc.
- borates
- borate de cadmium Cd(BO2)2 (corps fluorescent et phosphorescent, pKs ~ 8,6))
- tétrafluoroborate de cadmium Cd(BF4)2
- aluminates
- tétrachloroaluminate de cadmium (I) Cd2(AlCl4)2
- chromates
- phosphates
- phosphate de cadmium (de) Cd3(PO4)2 (pKs ~ 32,6)
- silicates
- silicate de cadmium (corps fluorescent et phosphorescent)
- molybdates de cadmium
- Cd(MoO4) (pKs ~ 7,2)
- tungstates
- thiocyanates
- thiocyanate de cadmium Cd(SCN)2
- mercurithiocyanate de cadmium CdHg(SCN)4
- formiates
- formiate de cadmium Cd(HCO2)2
- acétates
- acétate de cadmium Cd(OCOCH3)2[19]
- acétate de cadmium hydraté Cd(OCOCH3)2. 2 H2O
- oxalates de cadmium
- oxalate de cadmium (zh) Cd(C2O4) (pKs ~ 7,8)
- carboxylates Ă longues chaĂźnes
- carboxylate de cadmium Cd(RCO2)2 dont le Stéarate de cadmium (en) Cd(C18H32CO2)2
- pyridine-2 carboxylate de cadmium
- polymĂšres monodirectionnels avec fonction carboxylate de cadmiumâŠ
- cyanures
- cyanure de cadmium (en) Cd(CN)2
- ferrocyanure de cadmium Cd2Fe(CN)6 (pKs ~ 15)
- amides
- amide de cadmium (de) Cd(NH2)2
- thiocarboxylates
- composés organo-cadmien
- cristaux liquides
DĂ©tection du cadmium par mesures analytiques physiques
Il existe une dizaine de mesures physiques par spectrométrie, précises jusqu'à parfois quelques ppb. L'analyse chimique traditionnelle passe par exemple par la gravimétrie ou pesée aprÚs précipitation en milieu H2S du sulfure de cadmium CdS.
Utilisations et applications du corps simple, des alliages et des composés
Le cadmium a de multiples utilisations : pour le cadmiage ou plaquage protecteur de cadmium sur des mĂ©taux ou alliages potentiellement oxydables, en galvanoplastie, pour les soudures spĂ©ciales (circuit Ă©lectriques ou Ă©lectroniques, alliages Ă tempĂ©ratures de fusion basseâŠ), en Ă©lectrochimie (fabrication de cathode type pour accumulateur au cadmium et/ou au plomb, pour batteries rechargeables nickel cadmium) mais aussi notamment dans les Ă©crans de tĂ©lĂ©vision, les barres de contrĂŽles des rĂ©acteurs ou piles nuclĂ©aires, les colorants (Ă©mail, glaçure rouge-orange en cĂ©ramique), etc.
Alliages fusibles, dĂ©formablesâŠ
Il entre dans la composition de nombreux alliages à bas point de fusion (soudures, brasures). Les alliages à bas point de fusion sont fabriqués par exemple pour les brasures de conducteurs électriques (Ag 50 %, Cd 18 %, Zn 16 %, Cu 15 %) et pour fusibles (Bi 50 %, Pb 27 %, Sn 13 %, Cd 10 %, fond à 70 °C) ; d'autres alliages à bas point de fusion sont utilisés dans le systÚme de protection incendie, comme les systÚmes Sprinkler.
Certains alliages de cadmium avec l'or font partie de la famille des mĂ©taux « intelligents » (Ă mĂ©moire de forme) et servent donc Ă fabriquer des lunettes incassables, des tuyaux dans les centrales nuclĂ©airesâŠ
Accumulateurs
Il sert à la fabrication de certaines batteries d'accumulateurs (« piles rechargeables »), du type nickel cadmium Ni/Cd, HgO/Cd, ou encore ONi(OH)/Cd et Ag2O /Cd.
Les accumulateurs électriques comme les « piles » rechargeables Ni-Cd, peuvent se caractériser par la matiÚre constituant l'électrode positive, un mélange pulvérulent d'hydroxyde de nickel et de graphite et celle constituant l'électrode négative à base de cadmium avec 20 à 25 % de fer. Les matiÚres actives sont placées dans des pochettes en acier nickelé perforées (trous de 0,1 mm) de 10 mm de large. L'électrolyte est une solution aqueuse de KOH : 6 à 8 moles/litre. Voici l'équation-type dans le sens de la décharge (et inversement de la recharge)
- Cd corps simple mĂ©tal Ă l'anode + 2 NiO(OH)aqueux fortement basique + 2 H2O â Cd(OH)2 aqueux fortement basique + 2 Ni(OH)2 hydroxyde de nickel de la cathode
Il existe un « effet mémoire » au niveau des électrodes, ce qui impose une discipline minimale de charge et de décharge.
Quoique supplantĂ©s actuellement par des dispositifs de type Lithium-ion ou nickel-hydrure de mĂ©tal Ni-MH, les accumulateurs Ni-Cd restent employĂ©s, malgrĂ© leur effet mĂ©moire, dans les applications oĂč la rĂ©sistance interne doit rester faible (appels de courant important) : moteurs Ă©lectriques, talkies-walkies, etc.
En 1992, la production d'accumulateurs Ni-Cd était de 1,3 milliard d'unités dont 60 % par des producteurs japonais et 15 % par des français ; le cadmium est ainsi également utilisé dans la collecte de l'énergie solaire.
RevĂȘtements (mĂ©tal, pigments de peinture), colorants et/ou stabilisants
Mais ses principales utilisations en masse restent celles de ses composĂ©s qui concernent les revĂȘtements anticorrosion (appliquĂ© en couche mince sur l'acier par cadmiage, le cadmium protĂšge contre la corrosion, en particulier saline) ou encore la fabrication de pigments stables de couleurs (jaune et rouge). Le cadmiage se justifie par le fait que le cadmium est inaltĂ©rable Ă l'air et a un bon comportement en milieu marin. Le cadmiage est effectuĂ© par Ă©lectrolyse. UtilisĂ©, en particulier pour protĂ©ger les rivets d'assemblage en aĂ©ronautique.
Les pigments de cadmium sont essentiellement Ă base de sulfure de cadmium et parfois de sulfure de zinc. Ce sont des cristaux mixtes de CdS jaune et ZnS blanc, associĂ© Ă CdSe rouge, ce qui explique Cd(S,Se) de couleur orange par mĂ©lange. Ces mĂ©langes de corps purs facilement dispersables prĂ©sentent une bonne rĂ©sistance Ă la lumiĂšre et aux UV, Ă la chaleur et aux intempĂ©ries et ont Ă©tĂ© utilisĂ©s Ă grande Ă©chelle dans les peintures (couleur jaune des taxis de New-York), dans les matiĂšres plastiques (casques, verres, cĂ©ramiquesâŠ).
Van Gogh utilisait du CdS pour faire le jaune de ses tournesols.
Ainsi le jaune 35 ou le jaune 37 Ă base de mĂ©lange prĂ©cis de ZnS et CdS, l'orange 20 Ă base de Cd(S,Se), le rouge 108 x CdS.y CdSe ont Ă©tĂ© des colorants usuels des matiĂšres plastiques, type polyolĂ©fines et polystyrĂšniques, des annĂ©es 1960 et 1970. Mais le cadmium a Ă©tĂ© reconnu progressivement par les autoritĂ©s comme un mĂ©tal lourd, hautement toxique, par lui-mĂȘme et ses composĂ©s, libĂ©rables des peintures, plastiques et mĂ©langes de polymĂšres, par dĂ©composition thermique ou lente dĂ©gradation. D'oĂč le dĂ©clin de cette gamme de pigments minĂ©raux, amorcĂ© Ă partir des annĂ©es 1990.
Des composĂ©s de cadmium, comme les carboxylates de cadmium ou parfois le sulfure de cadmium, peuvent ĂȘtre utilisĂ©s comme stabilisateurs ou stabilisants, avec d'autres composĂ©s mĂ©talliques Ă base de Zn, Ba, Sr de matĂ©riaux polymĂšres communs, comme le PVC. Des composĂ©s obtenus avec des organo-cadmiens pouvaient ĂȘtre employĂ©s comme agent de moulage ou pour stabiliser le PVC.
La CommunautĂ© europĂ©enne a adoptĂ© une directive limitant l'utilisation des pigments de cadmium aux seuls cas oĂč ils ne peuvent ĂȘtre remplacĂ©s (polymĂšres).
Divers
Les autres usages de l'élément sont :
- l'absorption de neutrons : la section efficace du cadmium pour l'absorption des neutrons thermiques étant particuliÚrement élevée, avec une section de capture de l'ordre de 2 400 barn pour le mélange d'isotope, le cadmium sert à éviter l'emballement de la réaction de fission, il est employé pour la réalisation de barres de contrÎle dans les réacteurs nucléaires, et est utilisé en tant que protection biologique vis-à -vis de sources de neutrons ;
- l'éponge de cadmium est un mélange de cadmium et de sulfate de zinc obtenu généralement par la réaction entre du zinc et du sulfate de cadmium ; elle peut servir en catalyse hétérogÚne.
Toxicité et écotoxicité, toxicologie du cadmium
L'élément cadmium est trÚs toxique, comme l'avait pressenti Friedrich Stromeyer, aussi toxique que le plomb et le mercure. Par ingestion de produits solubilisés par l'organisme ou par inhalation via les sites alvéolées des bronches, passe dans le sang, s'accumule dans le foie tout en provoquant des troubles rénaux graves. Il forme des composés métalliques avec l'urée, qui joue le rÎle d'un complexant.
Les fumĂ©es d'oxydes de cadmium ont un potentiel de dangerositĂ© Ă©quivalent Ă celui du phosgĂšne. L'inhalation Ă faible concentration provoque une fiĂšvre persistante, connue sous l'appellation de « fiĂšvre des fonderies », « fiĂšvre des fondeurs » ou encore « fiĂšvre des mĂ©taux ». L'inhalation Ă haute concentration entraĂźne un ĆdĂšme du poumon. La limite autorisĂ©e sur le lieu de travail est fixĂ©e Ă 0,004 mg de CdO par m3.
Le cadmium a un cation bivalent de rayon ionique trÚs proche de celui du calcium. Ainsi, comme le strontium, le cadmium interagit avec le calcium des os. Du fait de sa forte et longue rétention dans les organismes vivants, il peut se substituer facilement au calcium dans le cristal osseux et en modifie les propriétés mécaniques. Ainsi le cadmium en excÚs présent dans l'organisme cause une porosité osseuse, une déformation des os, des fractures multiples, un ratatinement progressif du corps, impossible à réparer ou à soigner comme le prouvent les derniers stades de la maladie « Itai-itai » décrite en 1955 par le corps médical nippon. La maladie se dénomme simplement par le cri répété de douleur des patients, souffrant de terribles souffrances aux articulations, avant d'agoniser par atrophie osseuse et paralysie complÚte.
Les dĂ©versements volontaires ou accidentels de matiĂšre cadmiĂ©e dans les riviĂšres ont des effets dĂ©sastreux sur la faune aquatique[20]. Une pollution mĂȘme modeste entraĂźne la mortalitĂ© aiguĂ« d'une multitude de poissons. Mais la dispersion de boues contenant des mĂ©taux lourds (plomb, mercure et cadmium) explique que l'Ă©lĂ©ment cadmium se retrouve, plus qu'Ă l'Ă©tat de traces insignifiantes, dans les filiĂšres alimentaires (riz, chocolatâŠ). Les huĂźtres peuvent contenir dans les eaux les moins polluĂ©es une quantitĂ© de cadmium minimale de l'ordre de 0,05 mg/kg de matiĂšre sĂšche. Mais dans les eaux de mer en partie cadmiĂ©es, elles peuvent en contenir jusqu'Ă 5 mg/kg, sans dĂ©pĂ©rir du fait de la prĂ©sence plus importante en zinc[21].
Il est aisé de comprendre que le recyclage maßtrisé du métal et surtout de ses sels (souvent oubliés), l'épuration soignée des eaux usées et des gaz de rejets sont un impératif pour l'environnement.
Imprégnation de la population
Il varie selon de nombreux paramĂštres, environnementaux notamment, et dans l'urine il tend Ă augmenter avec l'Ăąge et Ă diminuer avec lâIMC (Indice de masse corporelle).
En 2018 en France, le « Volet pĂ©rinatal » du programme national de biosurveillance a publiĂ© une Ă©valuation de l'imprĂ©gnation des femmes enceintes notamment par le cadmium (et d'autres mĂ©taux et quelques polluants organiques) Ă l'occasion du suivi d'une cohorte de 4 145 femmes enceintes (« Cohorte Elfe ». Cette cohorte comprend des femmes qui ont accouchĂ© en France en 2011 hors Corse et TOM)[22]. Le dosage urinaire de 990 femmes enceintes arrivant Ă la maternitĂ©[22] a rĂ©vĂ©lĂ© du cadmium dans 88 % des Ă©chantillons dâurine analysĂ©es (moyenne gĂ©omĂ©trique : 0,12 ÎŒg/L, avec 0,17 ÎŒg/g de crĂ©atinine, soit un niveau proche des moyennes trouvĂ©es chez la femme enceinte aux Ătats-Unis de 2003 Ă 2010[22]). Pour ces 990 femmes enceintes, une cadmiurie (teneur des urines en cadmium) dĂ©passant le seuil HBM-II[23] 1 de 4 ÎŒg/L augmentait avec lâĂąge des mĂšres et diminuait avec lâIMC et le niveau dâĂ©tude[22]. L'imprĂ©gnation est Ă©galement globalement plus Ă©levĂ©e chez les gros consommateurs de lĂ©gumes racines (poireau, carotte, oignon, etc.) mais pas comme on aurait pu s'y attendre d'aprĂšs la littĂ©rature chez les consommatrices de pomme de terre ou de poisson[22].
Il est difficile de dĂ©duire les effets de ces indices d'imprĂ©gnation des mĂšres par le cadmium sur l'embryon, en raison d'effet potentiels de la grossesse sur lâexcrĂ©tion urinaire du cadmium (littĂ©rature est contradictoire sur ce point) et en raison des recommandations de diminution ou arrĂȘt du tabagisme lors de la grossesse[22].
Toxicité
Les analyses faites sur les ossements préhistoriques et des époques successives montrent que les humains se sont fortement contaminés par le cadmium à partir de la révolution industrielle[24].
L'ĂȘtre humain peut par exemple se contaminer via le tabagisme, certains engrais naturellement riches en cadmium[25], des sources industrielles, certains fruits de mer et la cuisson dans des rĂ©cipients libĂ©rant de faibles doses de cadmium. Des Ă©tudes entreprises surtout dĂšs les annĂ©es 1980 ont confirmĂ© les effets nĂ©gatifs du cadmium sur l'organisme (systĂšme rĂ©nal notamment) et son statut de cancĂ©rigĂšne ; il augmente la tension et est source de troubles musculo-squelettiques entraĂźnant une dĂ©formation lente et importante du corps chez l'homme, notamment l'embryon qui peut ĂȘtre contaminĂ© via le placenta chez les femmes enceintes exposĂ©es Ă un milieu faiblement contaminĂ©. Son inhalation est Ă©galement dangereuse.
La Commission allemande de biosurveillance a retenu comme valeur seuil HBM-IIHBM-II[23] 4 ÎŒg/L (dans l'urine) car au-dessus de ce taux, les connaissances scientifiques disponibles montrent un risque accru dâeffets dĂ©favorables sur la santĂ© pour les individus sensibles au sein de la population gĂ©nĂ©rale[22].
Il a été récemment proposé par des praticiens hospitaliers d'ajouter un profil métallique au bilan de santé individuel[26].
ĂcotoxicitĂ©
Cet élément est toxique à faibles doses pour de nombreuses espÚces animales et végétales, aquatiques et terrestres.
Par exemple :
- il peut fortement dĂ©former le squelette du vairon (Ă la suite de fractures spontanĂ©es de vertĂšbres, souvent Ă proximitĂ© de la queue) dĂšs l'exposition Ă 7,5 ÎŒg de cadmium/L, dose 5 200 fois moins importante que la LC50 pour 96 h, et qui est proche des taux de cadmium des cours d'eau polluĂ©s des rĂ©gions baltes oĂč a eu lieu cette Ă©tude[27] ;
- il est nocif pour les cellules végétales et à plus forte dose pour la plupart des végétaux[28] ;
- il inhibe la germination du pollen des gymnospermes, ainsi que la croissance des tubes polliniques, pour des raisons physiologiques encore mal comprises[28] ;
- il modifie également la morphologie des tubes polliniques d'une maniÚre dose-dépendante. L'endocytose est fortement inhibée chez les plantes contaminées par du cadmium, avec un nombre d'appareils de Golgi réduit, et une formation anormale d'organites acides dans les tubes polliniques[28]. Les pollens de P. wilsonii se montre par exemple trÚs vulnérables au cadmium, qui inhibe fortement la germination des pollens et la croissance des tubes en perturbant les organites endomembranaires, en inhibant les endocytoses et les exocytoses et en formant des vacuoles acides, entraßnant un gonflement des tubes pollinique et des diamÚtres irréguliÚrement élargis de ces tubes[28] ;
- au Japon, au début des années 1950 un usage massif de fertilisants riches en cadmium, dans des sols par ailleurs trÚs pauvres (sableux, acides et fortement déficitaire en zinc et en calcium), expliquent les teneurs inédites du riz produit par les riziÚres locales et le soja cultivé dans ces champs, soient respectivement 0,37 et 3,36 mg/kg sec[29]. C'est l'une des causes cachées de la maladie Itai-itai, aprÚs que les autorités agricoles aient imposé aux nombreux paysans pauvres et parfois affamés, du moins souvent carencés en Zn, une « pseudo-modernisation » impérative de leurs pratiques ancestrales[28].
Le rejet et la dispersion anciens ou rĂ©cents de cadmium (pigments, chargeâŠ) ou la contamination d'eaux pluviales par du cadmium en tant que contaminant frĂ©quent des zingueries anciennes peut ĂȘtre une cause de pollution environnementale diffuse.
Face à ces risques et à d'autres contaminations environnementales, les piles NiMH moins polluantes et moins dangereuses pour la santé ont remplacé à partir de 2008 les piles NiCd au sein de l'Union européenne. Les piles NiMH ont en outre été remplacées par des accumulateurs lithium-ion dans la quasi-totalité des appareils nomades.
En Australie mĂ©ridionale, dans les annĂ©es 1970, les agronomes observant les terres sĂšches, soumises Ă de frĂ©quentes remontĂ©es d'eaux salines, craignaient Ă terme le remplacement cationique partiel, mais catastrophique pour la qualitĂ© des cultures, du magnĂ©sium par le zinc, et du calcium par le cadmium. Mais ils ont aussi compris le rĂŽle capital du zinc qui entrave l'action toxique du cadmium, rĂ©duit ou empĂȘche sa fixation, en prenant la bonne place sur les sites de protĂ©ines. En milieu marin ou terrestre, une teneur en zinc plus Ă©levĂ©e, paradoxalement toxique pour certains organismes vivants, rĂ©duit la toxicitĂ© du cadmium et surtout son entrĂ©e souvent irrĂ©versible dans l'organisme. Aussi une prime alimentation Ă haute teneur en cadmium, avec un dĂ©ficit grave en zinc et en calcium, est bien cause de catastrophe dans la chaĂźne trophique.
Il est impératif de proscrire le cadmium des fertilisants, et accepter des teneurs modestes de zinc, d'autant plus que l'irrigation peut parfois utiliser des eaux plus ou moins salines sur des sols pauvres et acides. Les bons sols argileux, riches en complexes argilo-humiques, ou des sols bien amendés, à pH plus élevés, sont beaucoup moins sensibles à cette pollution.
DĂ©toxication
La toxicité du cadmium pour les organismes vivants est liée au fait qu'il déplace des ions métalliques essentiels dans les macromolécules. Tous les systÚmes intracellulaires de détoxification connus reposent sur des protéines aux sites riches en soufre, sites dont en pensait qu'ils peuvent toujours aussi capter d'autres métaux lourds. Liu et al. ont récemment (2019) montré que la bactérie Pseudomonas putida (en) peut ainsi inerter le cadmium qui la pénÚtre, mais via une protéine cette fois spécifique du cadmium, dite CadR (qui répond sélectivement au cadmium) ; elle se lie à l'ADN et régule positivement sa transcription d'autres protéines de détoxification du cadmium. Cette sélectivité serait liée aux types de sites de liaison : le cadmium est d'abord capté par un site riche en cystéine, et par un autre site, riche cette fois en histidine, via une double liaison qui emprisonne le cadmium[30].
Pollution par le cadmium
Elle est en forte diminution dans les mers depuis les années 1980, mais les taux restent localement préoccupants, notamment dans les coquillages et organismes du haut de la chaßne alimentaire. En Europe, la Belgique centre est particuliÚrement touchée, ainsi que les ex-pays de l'Est.
En Chine, le cadmium serait présent dans une partie importante de la production de riz[31].
Les origines de la pollution par le cadmium sont multiples, avec notamment :
- Agricole
- Engrais phosphatés
- Eau
- « Redéposition » des poussiÚres
- Boues d'Ă©pandage
L'apport des engrais phosphatés est de 2 à 6 g de Cd/ha et par an, soit en France, 82 t/an. Dans la chaßne alimentaire, le cadmium se concentre principalement dans les feuilles des plantes (salades, choux mais aussi tabac).
- Atmosphérique
- Combustion de produits pétroliers
- Raffinage de Zn
- Incinération des ordures ménagÚres
- Combustion du charbon
- Sidérurgie
- Production d'accumulateurs
La teneur de Cd dans l'air varie de 1 ng/m3 en zone rurale, à 20 ng/m3 en zone industrielle et 30 ”g/m3 prÚs de l'Etna.
- Aquatique
- Sidérurgie, métallurgie
- Cadmiage
- Fabrication des engrais phosphatés
- Raffinage de Zn
- Fabrication de pigments
Le risque liĂ© au cadmium des engrais phosphorĂ©s en Europe commence Ă ĂȘtre pris en compte. En Europe, la Commission a publiĂ© plusieurs textes et dĂ©cisions concernant les dispositions nationales relatives Ă la teneur maximum admissible en cadmium des engrais[32] - [33].
RĂ©glementation
Le cadmium est limitĂ© ou interdit pour certains usages. Il fait partie des mĂ©taux devant ĂȘtre contrĂŽlĂ©s dans l'eau potable (dans la plupart des pays).
En Europe, depuis le , la directive RoHS (« Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment ») limite son usage dans certains produits commercialisĂ©s en Europe (dont Ă©clairage et Ă©lectronique, hors batteries). Les autres matĂ©riaux concernĂ©s sont le plomb, le mercure, le chrome hexavalent, les polybromobiphĂ©nyles (PBB), les polybromodiphĂ©nylĂ©thers (PBDE), ces derniers sont limitĂ©s Ă 0,1 % du poids de matĂ©riau homogĂšne, mais la limite imposĂ©e pour le cadmium est 10 fois plus basse que pour ces derniers produits 0,01 %. Remarque : cette directive pourra ĂȘtre Ă©largie Ă d'autres produits et Ă d'autres toxiques.
Production et Ă©conomie
La production mondiale de cadmium corps simple métallique avoisine 18 000 t/an au début des années 1990. Les principaux usages économiques dans le monde concernaient le cadmiage (prÚs du tiers), la préparation de pigment et de stabilisants pour matiÚres plastiques (environ un quart pour chacun), l'usage dans les accumulateurs (environ 15 %) et les alliages (3 à 4 %).
La croissance mondiale et généralisée des piles et accumulateurs électrochimiques a bouleversé la répartition des emplois du cadmium.
Zone géographique | Année | Tonnes |
---|---|---|
Monde | 1994 | 18 882 |
Canada | 1994 | 2 129 |
Chine | 1994 | 1 300 |
Belgique | 1994 | 1 557 |
Mexique | 1994 | 1 255 |
ex-URSS | 1994 | 1 407 |
Allemagne | 1994 | 1 145 |
Monde occidental | 1996 | 12 708 |
Europe | 1996 | 5 633 |
Japon | 1996 | 2 357 |
Ătats-Unis | 1996 | 1 238 |
Environ 10 à 15 % de la production mondiale du cadmium se fait à partir de matériaux recyclés.
Le tableau ci-contre donne les productions annuelles de différents pays.
Recyclage
Il est réalisé principalement à partir des accumulateurs Ni-Cd et des soudures.
Il est Ă noter quâen France par exemple, prĂšs de la moitiĂ© des besoins en cadmium provient du recyclage (environ mille tonnes de cadmium recyclĂ© par an).
Consommation
Monde occidental | 1996 | 13 803 |
Europe | 1996 | 5 329 |
Monde | 1994 | 16 780 |
Japon | 1994 | 6 527 |
Belgique | 1994 | 2 944 |
France | 1994 | 1 860 |
Ătats-Unis | 1994 | 1 700 |
ex-URSS | 1994 | 900 |
Allemagne | 1994 | 850 |
Royaume-Uni | 1994 | 664 |
Chine | 1994 | 600 |
Le tableau ci-contre montre les consommations par pays par année (en tonne).
Le tableau ci-dessous montre lâimportance de la consommation par secteur d'utilisation dans le monde occidental (en %).
Année | 1996 | 1980 |
---|---|---|
Batteries Cd-Ni | 70 % | 30 % |
Pigments | 13 % | 25 % |
Galvanoplastie | 8 % | 25 % |
Stabilisant | 7 % | 15 % |
Alliages et divers | 2 % | 5 % |
Commerce
En 2014, la France est exportatrice nette de cadmium, d'aprĂšs les douanes françaises. Le prix moyen Ă la tonne Ă l'export Ă©tait de 8 300 âŹ[34].
Notes et références
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- (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
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« Transition element: an element whose atom has an incomplete d sub-shell, or which can give rise to cations with an incomplete d sub-shell. »
- (en) H. Biglow, Orville Luther Holley, The American Monthly Magazine and Critical Review (es), vol. 4, no 1, p. 69, .
- Cadmia en allemand technique, langue germanique des mineurs et métallurgistes au XIXe siÚcle, désigne cette derniÚre « cadmie » encore dénommée trivialement « calamine » en français, soient les incrustations de fourneau, la « suie métallique » qui s'attache aux parois des fourneaux de fusion. Il paraßt évident que le terme minéral stricto sensu appartient à un registre savant latin, et non populaire ou technique.
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- Le cadmium est un peu plus dur que l'étain, mais il donne à entendre, comme ce dernier métal, un craquement typique lorsqu'on le ploie.
- Société chimique de France, « Cadmium » , sur Société Chimique de France (consulté le )
- Il peut ĂȘtre utilisĂ© dans les Ă©crans TV et ordinateurs.
- Il est utilisé en gravure sur métal et en lithographie.
- Usage technique pour teinter couleur bronze des piÚces préalablement zinguées par voie électrolytique, par exemple des carburateurs ou autres piÚces automobiles.
- Il sert dans les Ă©crans pour appareils RX et dans les compteurs de scintillation, mais aussi comme catalyseur en chimie organique.
- Il peut ĂȘtre utilisĂ© dans les peintures irisantes sur cĂ©ramiques et porcelaines, de mĂȘme qu'en galvanoplastie.
- Dans la province du Guangxi, selon les autorités chinoises, ce sont des millions de poissons qui ont péri à la suite de déversements industriels.
- « Teneur en cadmium dans les bivalves du littoral breton entre 2003 et 2007 », sur bretagne-environnement.org (consulté le ).
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- Valeur HBM-II = concentration dâun biomarqueur dâexposition au-delĂ de laquelle il y a un risque accru dâeffets sanitaires dĂ©favorables sur la santĂ© chez les individus sensibles de la population gĂ©nĂ©rale, avec donc la nĂ©cessitĂ© de mesures de rĂ©duction dâexposition et de recours Ă des soins ou conseils sanitaires.
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Voir aussi
Physique/Chimie
- Barbe (cristallographie)
- Cadmium natif
- catalyseur métal Cd ou ZnCd : synthÚse de l'acétate de vinyle
- Isotopes du cadmium
- Jaune de cadmium ou sulfure de cadmium
- Organocadmien
- ĂlĂ©ments traces mĂ©talliques
- MĂ©tal de Wood
- Spéciation chimique du Cd
- Rouge de cadmium ou sélénio-sulfure de cadmium
- Sulfure de cadmium Photoconducteur (pigment jaune de cadmium)
- Tellurure de cadmium semi-conducteur en couche mince pour la capture solaire photovoltaĂŻque
- Tellurure de mercure-cadmium ou alliage mercatel, Photodétecteur infrarouge
- Tréhalase
- Tungstate de cadmium (en), comme scintillateur inorganique et catalyseur en chimie organique.
Technologie/Industrie
Ecotoxicologie
- Cadmium (maladie professionnelle)
- Cancer bronchique provoqué par le cadmium
- Directive RoHS
- Intoxication au cadmium, vulnérabilité spécifiques des équidés, FiÚvre des métaux
- Maladie Itai-itai
- Métallothionéine
- Phytochélatine
- Plante tolĂ©rante au Cd, Pb, Zn : Noccaea caerulescens, Ceratophyllum demersum, Bacopa monnieri, ĂlodĂ©e de Nuttall, bryophytes, bryophyte aquatique, HĂ©patique Ă large thalle, Saule des vanniers, PensĂ©e calaminaire, Cacaoyer, etc.
- Sols pollués, Phytostabilisation
- Stratégie de détoxification : au niveau du Trichome, par les Tubifex, par les cloportes rugueux et les escargots, par les molécules Glutathion ou dithiocarbamate (chélation), polymÚres spécifiques des boues activées
Liens externes
- « Cadmium », Futura-Sciences
- « Cadmium », Société chimique de France
- Fiches sur Cd et ses composés minéraux, INRS
- (en) « Technical data for Cadmium » (consulté le ), avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope
- (en) Images du cadmium sous différents formes
- Rapport du Sénat français Effets des métaux lourds sur l'environnement et la santé, rapport 261 (2000-2001), Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques
- (en) Rapport [PDF] du CSTEE européen sur les risques sanitaires et environnementaux induits par l'utilisation de cadmium comme colorant ou additif stabilisant de certains polymÚres et pour le traitement de surface (« The risks to health and environment by cadmium used as a colouring agent or a stabiliser in polymers and for metal plating », Risk & Policy Analysts Ltd, 2001)
- (en) International lead zinc research organization de New-York. Cette structure dédiée au Zn, Pb et Cd était autrefois associée au centre du zinc français, éditeur du périodique Zinc cadmium et alliages.
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1 | H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
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