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Acesso em 12/07/2024 às 23h03.

Elementos Químicos – Cádmio

Elementos Químicos – Cádmio

O cádmio está nas baterias de celulares, mas é um metal pesado que se acumula no meio ambiente e no corpo humano

4 de abril de 2024, às 9h19 - Tempo de leitura aproximado: 8 minutos

 

 

Ele está nas baterias de celulares, mas é um metal que se acumula no meio ambiente e no corpo humano

 

Imagem: Heinrich Pniok/ Wikipedia

 

O cádmio tem número atômico 48 e seu símbolo é Cd. É um metal macio, maleável, dúctil, branco azulado e muito tóxico, que foi descoberto na Alemanha em 1817. Seu nome deriva da palavra latina cadmia e do grego kadmeia, a denominação antiga para calamina, ou carbonato de zinco. [Cadmium2]

O cádmio tem muitas semelhanças com o chumbo e o mercúrio, seu vizinho na tabela periódica: ele se acumula no meio ambiente e no organismo, provocando danos de longo prazo à vida, em qualquer lugar onde for encontrado. [Gray]

A maior parte do cádmio utilizada no mundo é obtida normalmente dos minerais de onde se extrai o zinco e seus concentrados. A esfalerita, mineral economicamente significativo para a obtenção do zinco, normalmente contém pequenas quantidades de cádmio. Os dois metais têm certas propriedades químicas similares, e por este motivo a maior parte do cádmio produzida atualmente é obtida como subproduto da mineração e do refino do zinco. [Cadmium, The Element]

Existe apenas um mineral com teores significativos de cádmio, a grenoquita (CdS), ou sulfeto de cádmio, mas o metal não é encontrado em quantidades comercialmente viáveis para mineração. Um percentual significativo de cádmio utilizado no mundo inteiro é recuperado das baterias de níquel cádmio que são recicladas. [The Element, Statistics}

Em 2022 foram produzidas 24 mil toneladas de cádmio em todo o mundo, especialmente na Ásia, sendo a China, a República da Coreia, Japão e Canadá os maiores produtores. [Cadmium]

 Vídeo sobre as propriedades do cádmio produzido pela Universidade de Nottingham. Com legendas do Prof. Luís Brudna, da Universidade Federal do Pampa.

 

 

Uso – O cádmio é um componente de algumas das ligas de mais baixo ponto de fusão. Ele é utilizado em ligas de rolamentos com baixo coeficiente de atrito e grande resistência à fadiga, para proteger, por exemplo, componentes críticos de aeronaves e de plataformas de petróleo. Ele é amplamente utilizado em galvanoplastia, que responde por cerca de 60% de seu uso. Também é usado em muitos tipos de solda. [Cadmium2] 

A fabricação de células solares se tornou recentemente outro grande mercado para o cádmio: as células fotovoltaicas de película fina de telureto de cádmio são uma alternativa às células solares tradicionais à base de silício, e se transformaram na tecnologia preferida para aplicações comerciais em telhados e para sistemas de grande escala montados no solo. [Statistics]

 

Células solares com novas tecnologias utilizam o cádmio – Photo credit: RecondOil on VisualHunt.com

 

O cádmio é muito conhecido por ser usado na produção de baterias recarregáveis de níquel-cádmio, presentes em celulares e equipamentos médicos. Essas baterias, no entanto, estão sendo substituídas gradualmente por baterias de níquel-metal hidreto e baterias de íon de lítio, por serem mais leves, terem maior potência e apresentarem menor toxicidade. Como o cádmio é tóxico, deve-se encaminhar as baterias níquel-cádmio gastas para lojas ou pontos de coleta para reciclagem, em vez de descartá-las no lixo, para evitar que o conteúdo perigoso de cádmio atinja o meio ambiente. [Cadmium3, Gray]

O cádmio absorve nêutrons facilmente e por isso está presente nas varetas de reatores nucleares para controlar a fissão atômica. Ele também forma sais, dos quais o sulfato é o mais comum; o sulfeto é usado como pigmento amarelo. Antigamente o metal era utilizado em televisores coloridos de tubos de raios catódicos e para a fabricação de pigmentos amarelos, laranja e vermelhos utilizados por artistas para produzir suas tintas. [Cadmium3, Cadmium2]

Quando as propriedades tóxicas do cádmio ainda não eram conhecidas, os trabalhadores eram expostos inadvertidamente à fumaça perigosa. A solda metálica que contém cádmio deve ser manuseada com cuidado por este motivo. Problemas graves de toxicidade foram detectados em pessoas expostas por longo prazo em atividades relacionadas ao uso de cádmio e também nos banhos para revestimento de peças com cádmio.

Cores que cativaram os impressionistas

A Ponte japonesa, de Claude Monet: tons intensos com o amarelo cádmio eram usados pelos impressionistas – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Monet_w1917.jpg

 

O cádmio teve papel importante na produção de pigmentos: algumas das cores mais brilhantes resultam dos sais de cádmio, e grandes artistas tiraram vantagem disso no passado. O sulfeto de cádmio (CdS) é um pó amarelo usado como pigmento. O pintor impressionista Claude Monet, indagado sobre as cores que usava, respondeu: “Eu uso branco de chumbo, amarelo de cádmio, vermillion (que é um pigmento vermelho), madder (um corante à base de plantas), azul de cobalto e verde de crômio.” [Cadmium3, Gray]

Henri Matisse foi outro adepto dos pigmentos à base de cádmio. Influenciado pelos impressionistas, o pintor francês deu imenso destaque ao vermelho cádmio, inventado no século 19, em sua tela “O Ateliê Vermelho” e em vários outros trabalhos.

O vermelho-cádmio é obtido artificialmente a partir de um sulfosseleneto de cádmio, e pigmentos vermelhos menos intensos são obtidos de um mineral, o cinábrio, que é um sulfeto de mercúrio. O pigmento amarelo-cádmio é obtido a partir da greenockita, ou sinteticamente, o que é mais comum hoje em dia. [Pigmentos]

Problema de saúde pública

O cádmio é tóxico, carcinogênico e teratogênico, ou seja, pode causar câncer e provoca distúrbios no desenvolvimento de embriões ou fetos. Em média, cada pessoa consome tão pouco quanto 0,05 miligramas por dia. Mas ele se acumula no corpo humano, que guarda cerca de 50 miligramas do metal aproximadamente. [Cadmium3]

A Organização Mundial da Saúde classifica a exposição ao cádmio como um grande problema de saúde pública. Segundo a organização, o cádmio tem efeito tóxico sobre os rins, o sistema esquelético e o sistema respiratório e causa câncer. Ele geralmente se encontra no meio ambiente em baixos coeficientes, mas a atividade humana aumentou drasticamente os níveis de exposição ambiental a que as populações estão submetidas. [Exposure]

O cádmio pode viajar grandes distâncias a partir da fonte de emissão pelo transporte atmosférico. Ele prontamente se acumula em muitos organismos, especialmente em moluscos e crustáceos. Concentrações menores são encontradas em vegetais, cereais e raízes. A contaminação humana ocorre principalmente pelo consumo de alimentos contaminados, pela inalação ativa ou passiva da fumaça de cigarro e a inalação por parte dos trabalhadores em uma ampla gama de indústrias.  [Exposure]

Descoberta do elemento

Frascos e equipamentos de um apotecário, antiga farmácia onde se produziam medicamentos – Highsmith, Carol M.Library of Congress, <www.loc.gov/item/2017882654/

 

No início dos anos 1800 os apotecários (como eram chamados os farmacêuticos na época) de Hanover, na Alemanha, produziam óxido de zinco (ZnO) ao aquecer uma forma de carbonato de zinco (ZnCO3) que ocorria naturalmente, chamada cadmia. Friedrich Stromeyer, professor de química na Universidade de Göttingen, que também era responsável pela fiscalização dos apotecários no reino de Hannover, começou a analisar o óxido de zinco e sua matéria-prima, carbonato de zinco, proveniente da região de Salzgitter. A calcinação do ZnCO3 fornecia às vezes um produto de coloração amarelo-alaranjada, indicando a presença de uma impureza. Stromeyer começou a estudar o problema, e relacionou-o a um componente que não podia identificar, daí deduzindo que seria um elemento desconhecido até então. [Cadmium3, Maar]

Ao fim de suas pesquisas, Stromeyer constatou realmente a presença de um novo metal, ao qual deu o nome de cádmio, a partir de cadmeia fornacum, nome latino do carbonato de zinco, fonte do novo metal. Isso ocorreu em 1817. Enquanto isso, dois outros químicos alemães, Karls Meissner, em Halle, e Karls karsten, em Berlim, trabalhavam no mesmo problema, e anunciaram a descoberta do cádmio quase que simultaneamente. [Cadmium3]

 

Referências:

Cadmium3. Disponível em https://www.rsc.org/periodic-table/element/48/cadmium. Acesso em 21/03/2023.

The Element Cadmium. Disponível em https://education.jlab.org/itselemental/ele048.html. Acesso em 21/11/2023.

Cadmium Statistics and Information. Disponível em https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/cadmium-statistics-and-information. Acesso em 21/11/2023.

Cadmium. Disponível em https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2023/mcs2023-cadmium.pdf Acesso em 21/11/2023.

Exposure to Cadmium: a Major Public Health Concern. Disponível em

https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/329480/WHO-CED-PHE-EPE-19.4.3-eng.pdf. Acesso em 21/11/2023.

Maar, J. H. (2011). História da Química – Segunda parte: de Lavoisier ao sistema periódico. Florianópolis: Papa-Livro.

Gray, T. (2011). Os elementos – uma exploração visual dos átomos conhecidos no universo. São Paulo: Edgard Blücher.

Pigmentos minerais http://www.cprm.gov.br/publique/SGB-Divulga/Canal-Escola/Pigmentos-Minerais-1263.html. Acesso em 21/11/2023.

 

ATENÇÃO! Os experimentos com substâncias químicas mostrados nos vídeos aqui incluídos só devem ser reproduzidos na presença de um profissional ou professor de química, e em ambiente controlado. Não tente reproduzir esses experimentos por conta própria.

 

Texto produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV/SP, sob  supervisão de Márcia Guekezian,
coordenadora do curso de Engenharia Química da Faculdade de São Bernardo do Campo.
Publicado em 03/04/2024

 

 

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