카드뮴(캐더미엄) 원소의 성질과 이용

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카드뮴(캐더미엄 Cadmium, Cd)

원소의 성질과 이용

 

 

󰋯  원자번호：48

󰋯  족：12족(5주기) 전이원소)

󰋯  원자량：112.411

󰋯  밀도：8.65 g·cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 18, 2

󰋯  mp：321.07℃ / 󰋯  bp：767℃

 

카드뮴(영어 발음은 캐더미엄)은 칼로 자르면 잘라질 정도로 무른 은빛 금속이다. 카드뮴의 화학적 성질은 같은 족에 속하는 아연(Zn)과 많이 닮았다. 지각(地殼)에 존재하는 카드뮴의 양은 매우 적어, 아연의 약 1,000분의 1 정도이다. 카드뮴은 아연광에 많이 포함되어 있기 때문에, 아연을 재련할 때 부산물로 생산한다.

 

카드뮴은 독일의 화학자 스트로메이어(Friedrich Strohmeyer 1776-1835)와 헤르만(Karl Samuel  Leberecht Hermann 1765-1846)이 1817년에 탄산아연(ZnCO₃)의 불순물에서 발견했다. 과학의 역사에서 보면 같은 시기에 동일한 연구를 독립적으로 한 경우가 매우 많았다. 카드뮴이라는 명칭은 카드뮴을 함유한 ‘칼라민’(calamine)이라는 광물의 라틴어 cadmia 에서 유래했다.

 

카드뮴은 부식에 강하므로 철의 녹을 방지하는 전기도금에 중요하게 이용된다. 철의 전기도금에는 카드뮴보다 아연을 많이 사용하는데, 이는 카드뮴의 생산양이 부족하여 가격이 비싸고, 인체 건강에 심각한 피해를 줄 위험이 있기 때문이다. 철을 도금한 카드뮴의 두께는 0.05mm에 불과하지만, 아연보다 부식에 대한 내성(耐性)이 강하다.

 

 

도금공장으로부터 배출되는 카드뮴 폐기물은 강과 호수를 심각하게 오염시킨다. 카드뮴은 담배 잎에도 포함되어 있으므로 흡연자는 물론 주변 사람에게도 피해를 입힐 수 있다. 1912년에 일본에서 문제가 된 유명한 ‘이타이-이타이’(아파-아파)병은 카드뮴이 오염된 광산에서 나오는 물로 재배한 쌀을 먹은 사람들의 몸에 카드뮴이 축적되어 발병한 공해병이었다. 이 병은 뼈를 녹이고, 신장에 이상을 일으켜 단백뇨라든가 당뇨병을 유발한다.

 

무한 재충전 니카드 전지

 

카드뮴은 니켈-카드뮴 전지(니카드전지 nicad battery)에 이용된다. 니카드전지는 무한정 재충전할 수 있으므로 편리하다. 또한 니카드전지는 일반 건전지 모습으로 만들 수 있으며, 전압은 1.4볼트이다(일반 건전지는 1.5볼트).

 

카드뮴은 중성자를 흡수하는 성질이 있으므로 원자로에서 제어봉으로 이용한다. 원자로에서 핵반응이 일어나고 있을 때는 제어봉을 격납장치 안에 넣어두지만, 연쇄반응 속도를 조절할 때는 카드뮴 제어봉을 노심 속으로 내려 중성자를 흡수함으로써 중성자 충돌을 줄인다.

 

‘우즈금속’(Wood’s metal) 또는 ‘시로벤드’(cerrobend)라 부르는 합금(비스무스 50%, 납 26.7%, 주석 13.3%, 카드뮴 10%)은 70℃에서 녹기 때문에 화재가 났을 때 열에 녹아 자동으로 물을 뿌리는 스프링클러(sprinkler)에 이용된다. ** 

 

 

은(銀) 원소의 성질과 이용