Cadmium

Het metaal is zacht en blauwig wit. Cadmiumchemie wordt beheerst door de elektronenconfiguratie van het tot de zinkgroep behorende element: 4d5s. De d-elektronen zijn in deze groep een binnenschil geworden, zodat alleen de twee 5s elektronen belangrijk zijn. Het element vormt daarom vrijwel uitsluitend Cd ionen. Het metaal heeft een relatief laag kookpunt van 765 °C. Dit weerspiegelt het feit dat de afstand (in energie) tot de 5p niveaus al vrij groot is, zodat de 5s configuratie al enigszins als een gesloten schil fungeert. Bij kwik is dat nog meer het geval. Cadmium wordt ook wel gebruikt in een legering met goud, zodat groen goud ontstaat.

Cadmiumhoudende ertsen zijn relatief zeldzaam. Het enige mineraal dat noemenswaardige hoeveelheden cadmium bevat is greenockiet, waarin het als cadmiumsulfide (CdS) voorkomt. Het wordt vrijwel altijd aangetroffen in combinatie met sfaleriet, dat uit zinksulfide (ZnS) bestaat. Cadmium is een bijproduct van de zinkwinning en in mindere mate van lood- en koperwinning. Daarnaast is zo'n 10% van het wereldwijd gebruikte cadmium afkomstig uit de recycling van batterijen en andere cadmiumhoudende consumentengoederen.

Cadmium maakt ongeveer 0,1 ppm van de aardkorst uit. Het is veel zeldzamer dan zink, dat ongeveer 65 ppm uitmaakt. Er zijn geen significante afzettingen van cadmium-bevattende ertsen bekend. Het enige belangrijke cadmiummineraal, greenockiet (CdS), is bijna altijd geassocieerd met sfaleriet (ZnS). Deze associatie wordt veroorzaakt door de geochemische gelijkenis tussen zink en cadmium, met geen geologisch proces dat ze waarschijnlijk zal scheiden. Zo wordt cadmium voornamelijk geproduceerd als bijproduct van de winning, het smelten en verfijnen van sulfidische ertsen van zink en, in mindere mate, lood en koper. Kleine hoeveelheden cadmium, ongeveer 10% van het verbruik, worden geproduceerd uit secundaire bronnen, voornamelijk uit stof dat vrijkomt bij de recycling van ijzer- en schrootstaal. De productie in de Verenigde Staten begon in 1907, maar wijdverbreid gebruik begon na de Eerste Wereldoorlog. Metallisch cadmium kan worden gevonden in het Vilyuy-rivierbekken in Siberië. Gesteenten die worden gedolven voor fosfaatmeststoffen bevatten variërende hoeveelheden cadmium, wat resulteert in een cadmiumconcentratie van wel 300 mg/kg in de meststoffen en een hoog cadmiumgehalte in landbouwgronden. Steenkool kan aanzienlijke hoeveelheden cadmium bevatten, dat meestal in vliegas terechtkomt. Cadmium in de bodem kan worden opgenomen door gewassen zoals rijst. Het Chinese ministerie van landbouw heeft in 2002 gemeten dat 28% van de door hen genomen rijstmonsters een te hoog loodgehalte en 10% een te hoog cadmiumgehalte boven de wettelijk vastgestelde limieten hadden. Sommige planten, zoals wilgenbomen en populieren, zijn in staat om zowel lood als cadmium uit de bodem te verwijderen. Typische achtergrondconcentraties van cadmium overschrijden niet 5 ng/m in de atmosfeer; 2 mg/kg in de bodem; 1 μg/L in zoetwater en 50 ng/L in zeewater. Concentraties van cadmium boven 10 μg/L kunnen stabiel zijn in water met een lage totale concentratie opgeloste stoffen en pH, en kunnen moeilijk te verwijderen zijn met conventionele waterbehandelingsprocessen.

In laagsmeltende legeringen (bijvoorbeeld soldeer) en in legeringen met grote slijtvastheid en weerstand tegen metaalmoeheid wordt cadmium regelmatig gebruikt. Het heeft ook elektrochemische toepassingen, onder andere in ijkcellen met een standaard elektromotorische kracht. Het wordt gebruikt als fosforescent in televisiebuizen en zowel het sulfide CdS als het selenide CdSe zijn belangrijke halfgeleiders. CdS wordt wel als gele of rode verfkleurstof gebruikt en in de lichtgevoelige laag in trommels (drum) van kopieermachines en laserprinters. Cadmium werd ook gebruikt in oplaadbare batterijen, accu's. Sinds januari 2005 is dit verboden door de Europese Unie. Verder wordt cadmium gebruikt in de legering woodsmetaal en voor sommige soorten hobbyverf. Vanwege zijn grote invangvermogen voor neutronen wordt cadmium ook gebruikt in regelstaven voor kernreactoren.