Caractéristiques
Utilisations [1-9]
Les usages du cadmium et de ses composés sont sévèrement réglementés vu leurs effets dangereux sur l'homme et sur l'environnement. Le règlement (CE) n° 552/2009 de la Commission du 22 juin 2009, le règlement (UE) n° 494/2011 de la Commission du 22 mai 2011 et le règlement (UE) n° 835/2012 de la Commission du 18 septembre 2012 modifiant l'annexe XVII du règlement (CE) n° 1907/2006 (REACH), relative aux restrictions applicables au cadmium et à ses composés, restreignent notamment l'emploi du cadmium et de ses composés pour la coloration des matières plastiques et des peintures, pour la stabilisation des polymères et copolymères du chlorure de vinyle, pour le cadmiage des métaux, pour la fabrication des bijoux et des métaux d'apport pour le brasage fort. Par dérogation, l'utilisation du cadmium et de ses composés reste possible dans les secteurs où leur emploi demeure techniquement indispensable : secteurs de l'aéronautique, l'aérospatiale, l'exploitation minière, secteurs « off shore », du nucléaire, de la défense et fabrication des contacts électriques.
- Utilisation du cadmium métal dans les secteurs autorisés :
- Fabrication de poudre d'oxyde de cadmium à partir de cadmium métallique, catalyseur de réactions de polymérisation ;
- Électrode négative dans les accumulateurs électriques rechargeables au nickel-cadmium ; (au cours de ces dernières années, les deux utilisations mentionnées ci-dessus ont consommé la majorité de la production mondiale de cadmium alors que les autres utilisations sont en forte diminution) ;
- Revêtement anticorrosion des métaux (acier, fonte, alliages de cuivre, aluminium...) ; le cadmiage est généralement réalisé par électrolyse, mais le trempage et la pulvérisation sont possibles ;
- Constituants de nombreux alliages : à bas point de fusion (alliage d'étain-plomb-bismuth-cadmium) ; cependant l'utilisation de cadmium comme composant d'alliages tend à diminuer au profit d'alliages exempts de cadmium.
- Utilisation des composés minéraux du cadmium dans les secteurs autorisés :
- Source de cadmium pour le cadmiage électrolytique (oxyde, chlorure, cyanure) ;
- Matières premières pour la préparation d'autres composés du cadmium, notamment des sels d'acides organiques utilisés comme stabilisants pour plastiques (oxyde, chlorure, nitrate) ;
- Pigments pour peintures, plastiques, encres, émaux (sulfure, sulfoséléniure), utilisations en nette diminution ;
- Constituants de nombreux matériels électriques : batteries (CdO), cellules solaires ou photoélectriques, redresseurs, contacteurs, semi-conducteurs (oxyde, hydroxyde, sulfate, sulfure, séléniure).
Propriétés physiques [1, 3-7, 9-18]
Le cadmium est un métal blanc-bleuâtre, mou, très malléable et très ductile. Malgré une tension de vapeur faible, il se sublime dans l'air où il se transforme rapidement en oxyde. Il est insoluble dans l'eau et les solvants organiques usuels. Il se dissout lentement dans les acides chlorhydrique et sulfurique dilués et rapidement dans l'acide nitrique dilué à chaud.
L'oxyde, qui existe sous deux formes aux propriétés très voisines (poudre amorphe incolore ou cristaux rouges ou bruns), est presque insoluble dans l'eau, la soude et la potasse, mais soluble dans les acides et dans l'ammoniaque (formation d'un sel complexe). Il est également soluble dans l'éthanol et l'acétone.
Le chlorure, le nitrate et le sulfate, qui se présentent sous forme de cristaux incolores à blancs, sont très solubles dans l'eau, les acides dilués et l'ammoniaque. Le chlorure et le nitrate sont aussi très solubles dans l'éthanol.
Le sulfure existe sous deux formes cristallines, dont la coloration (de jaune citron à orange rouge-brun) dépend des conditions de préparation et de la dimension des particules. C'est l'un des sulfures les plus insolubles dans l'eau. Il est décomposé par les acides concentrés avec libération de sulfure d'hydrogène, mais insoluble dans l'ammoniaque.
| Nom Substance | N° CAS | Solubilité | Masse molaire | Point de fusion | Point d'ébullition | Densité | Pression de vapeur |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cadmium métal | 7440-43-9 |
Insoluble |
112,41 |
321 °C |
765 - 767 °C |
8,65 à 25 °C |
1 Pa à 257 °C 10 Pa à 310 °C 10 kPa à 594 °C |
| Oxyde de cadmium | 1306-19-0 |
Insoluble |
128,41 |
Infusible |
Décomposition à partir de 900 °C |
(a) 6,95 (b) 8,15 |
1 Pa à 770 °C 10 Pa à 866 °C 10 kPa à 1314 °C |
| Chlorure de cadmium | 10108-64-2 |
140 g à 20 °C pour 100 mL |
183,32 |
568 °C |
960 - 969,6 °C |
4,047 à 25 °C |
1,3 kPa à 656 °C |
| Dinitrate de cadmium | 10325-94-7 |
330 g à 60 °C pour 100 mL |
236,42 |
350 - 360 °C |
- |
3,6 |
- |
| Sulfate de cadmium | 10124-36-4 |
75,5 g à 20 °C pour 100 mL |
208,46 |
1000 °C |
- |
4,69 |
- |
| Sulfure de cadmium | 1306-23-6 |
0,13 mg à 18 °C pour 100 mL |
144,47 |
1480 - 1750 °C |
Sublimation : 980 °C dans N 2 |
Forme α 4,82 Forme β 4,50 |
- |
(a) Poudre amorphe
(b) Cristaux
Propriétés chimiques [4, 6, 10, 14, 19]
À température ordinaire et à sec, le cadmium n'est pas attaqué par l'oxygène ; il s'oxyde lentement en présence d'humidité. Chauffé à des températures élevées, il brûle en émettant des vapeurs jaune-rougeâtre d'oxyde de cadmium.
Le cadmium métallique est facilement attaqué par les acides, même les plus faibles, comme par exemple les acides organiques présents dans les substances alimentaires. Il se dissout lentement dans les acides chlorhydrique et sulfurique dilués, avec dégagement d'hydrogène. Avec l'acide nitrique dilué, il se forme des oxydes d'azote.
Sous forme finement divisée, le cadmium peut réagir vivement avec divers produits : oxydants puissants, soufre, cérium, sélénium, tellure, sulfate de sodium...
Le cadmium et ses composés catalysent un grand nombre de réactions en chimie organique, en particulier des réactions de polymérisation.
Le nitrate de cadmium est un oxydant puissant qui peut réagir avec les substances organiques facilement combustibles et les produits réducteurs.