鎘（Cadmium）

鎘（Cadmium）
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

鎘的元素符號是Cd，原子序48，鎘是一種柔軟、可塑性高有毒的藍白色金屬。許多特性與鋅類似，但可形成更多複雜的化合物。最常見的價數是+2價，但也有極少數+1價被發現，主要產於閃鋅礦中。鎘主要用於電池及塑料製品的顏料，已知鎘會導致癌症。

鎘在地殼中的含量比同族元素鋅、汞要少，且少有鎘的專門礦物，一般都是附雜在鋅礦中。鎘是鋅金屬中常見的雜質，常是鋅生產過程被分離出來的副產品。在鋅的冶煉過程中，鋅礦石先轉變成氧化物，再以碳還原。而鎘是在鋅還原產物中以低壓蒸餾法，自熔融態鋅中分離（鎘的沸點765℃）。或者使用電化學還原法生產鋅時，在硫酸中電解硫酸鋅時，鎘離子會形成硫酸鎘沉澱而分離。

鎘和鋅一樣是常見的電鍍材料，因鎘的活性比鋅更差，因此鍍鎘比鍍鋅更耐腐蝕，特別耐鹼的腐蝕。而在原子爐中，因鎘吸收中子的效率高，是製造原子反應爐控制棒的材料。

約有3/4的鎘產量是消耗在電池（尤其是鎳-鎘電池），其餘用在顏料、塗料、電鍍及塑料穩定劑。其他用途包括低熔點合金、軸承、螢光顏料、半導體（CdS）等。

化合物：
主要有氫氧化鎘和氧化鎘、硫化鎘。氫氧化鎘Cd(OH)₂不溶於強鹼，可溶於強酸、氨水中（形成Cd(NH₃)₄²⁺）。氫氧化鎘受熱時易脫水生成棕色CdO。硫化鎘是一種黃色的金屬硫化物，可作為黃色顏料，俗稱鎘黃，具良好的耐光、熱、耐鹼性，可作顏料和油漆。

發現史：
鎘是1817年德國Friedrich Strohmeyer在碳酸鋅的雜質中發現，往後100年間德國仍是此金屬的重要生產者，因為新發現的金屬存在於鋅礦（碳酸鋅calamine），便把此金屬命名為Cadmium，元素符號為Cd。在2001年報告指出，中國出產了約全球1/6的鎘，其次是韓國及日本。

鎘是工業製程中常見的職業危害毒物，化合物的毒性較大，尤以在電鍍工廠、生產鎳－鎘電池、顏料、塑料等。主要的途徑是藉由工業環境中直接的吸入，吸入含鎘的煙霧可能會導致肺炎、肺水腫甚至死亡。鎘是一種潛在的環境危害物質，最著名的實例是二次戰後，在日本的採礦作用導致鎘及其他微量有毒金屬污染了下游河川及飲用水，導致人體內鎘的累積；因鎘能取代骨骼中的鈣，造成骨骼損傷為主的中毒症狀，如痛痛病及腎功能異常。鎘是歐盟（RoHS）公告禁止在電腦製造中使用的六種致癌物質之一。鎘及數種含有鎘的化合物都是著名的致癌物質，可誘發多種類型的癌症。鎘的廢水處理通常是使用中和沉澱法形成氫氧化鎘沉澱，或用離子交換法置換。

參考資料：
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Cadmium
2. 車雲霞、申泮文，2005年，化學元素周期系（Huaxue Yuansu Zhouqi Xi），南開大學出版社。
3. Geoff Rayner-Canham, Tina Overton, 2006, Descriptive Inorganic Chemistry, 4th ed., Freeman.