Università degli Studi di Napoli S.I.C.S.I.-VII Ciclo SCUOLA INTERUNIVERSITARIA CAMPANA DI SPECIALIZZAZIONE ALL’ INSEGNAMENTO Chimica degli Elementi nell’Ambiente Docente: Prof. Andini

OBIETTIVI Conoscere:  proprietà, modalità di preparazione, utilizzo dell'elemento e relativo impatto ambientale;  l’importanza del cadmio per le attività produttive;  in che modo l’inquinamento ambientale da Cd possa influire sulla salute dell’uomo. Prerequisiti Stati di aggregazione della materia e passaggi di stato Il sistema periodico Struttura elettronica e Proprietà chimiche I legami chimici classificazione dei composti: struttura e proprietà delle sostanze Destinatari: seconda classe di I.T.I.S.

1907: - La Farmacopea Britannica (British Pharmaceutical Codex) elenca lo ioduro di cadmio tra i medicinali per curare "le giunture ingrossate, la scrofola e i geloni". latinocadmia = calamina grecokadmeia 1817: Friedrich Stromeyer lo individuò nelle incrostazioni presenti all’interno di una fornace di Zn. Un po’ di storia… Lo sapevate che…  Lo sapevate che…

Il Cd è un metallo di transizione di colore bianco-argenteo con riflessi azzurrognoli. E’ malleabile, duttile e tenero Assomiglia allo Zinco Raggio atomico: 1.49 Å Stato di aggregazione (20 °C e 1 atm): solido Densità (20 °C): 8650 (g dm -3 ) Temperatura di fusione: °C Temperatura di ebollizione: 767 °C Abbondanza nella crosta terrestre: 0.2ppm  CARATTERISTICHE ….qualche proprietà:

In tutti i composti (generalmente di tipo ionico) il Cd ha numero di ossidazione +2 (CdS, CdSO 4, CdO, CdF 2 etc). Il Cd reagisce facilmente con gli acidi, ma non si scioglie nelle basi. A temperatura ambiente si conserva inalterato per lungo tempo, ma riscaldato all’aria si incendia formando CdO (questo si ottiene anche per pirolisi dai carbonati e nitrati). Lo ione Cd 2+ tende a formare complessi con lo ione cianuro, l’ammoniaca e gli ioni alogenuri [Cd(NH 3 ),Cd(CN) etc. ], alcuni dei quali possono essere isolati come sali cristallini.  CARATTERISTICHE 2-2+

 DISPONIBILITA’  I minerali di Cd sono rari e si trovano in piccole quantità nei minerali di Zn (blenda, ZnS, calamina, ZnCO3) e più raramente di Pb e Cu.  La greenockite (CdS) Zn(s) + Cd 2+ (soluz.) → Zn 2+ (soluz.) + Cd(s) E°=0.36 V  Estrazione…  Lo si ottiene per elettrolisi o per distillazione frazionata

Cadmiatura dei metalli (ferro, acciaio e rame); Fabbricazione di leghe di Wood che contengono cadmio, piombo, zinco e bismuto utili per bocchettoni di estintori automatici, per valvole fusibili ecc.;  APPLICAZIONI Leghe del cadmio con l'acciaio nella fabbricazione di cuscinetti a sfere e nella saldatura;

Fabbricazione delle piastre negative degli accumulatori elettrici al nichel-cadmio: Cd (s) + 2 OH - = Cd(OH) 2 (s) + 2 e - E°= -0.81V NiO 2 (s)+2 H 2 O (l) + 2 e - = Ni(OH) 2 (s) + 2 OH - (aq) E°= -0.26V  APPLICAZIONI Leghe del cadmio con il rame e lo zinco (cavi elettrici);

Uso del cadmio metallico come costituente delle barre di controllo nelle pile atomiche (reattori nucleari); Pigmenti per vernici (impiego del solfuro o giallo di cadmio);  APPLICAZIONI Uso di alcuni Sali di cadmio come stabilizzatori nell’industria delle materie plastiche (PVC), nella fabbricazione di fuochi artificiali, vetri, vernici fluorescenti, porcellane;

 Industria dello zinco ed estrazione del cadmio a partire dai suoi residui;  Incenerimento di rifiuti contenenti Cd;  Riciclaggio dell’acciaio placcato con cadmio;  CONTAMINAZIONE AMBIENTALE  Il cadmio è spesso presente come contaminante nei concimi fosfati, nei pesticidi, nei funghicidi;  Polveri, vapori e fumi di ossido di cadmio che si formano nel corso di lavorazioni industriali;

 Apporto alimentare Prodotti agricoli (riso, grano, patate), frutti di mare (molluschi) e gli organi interni di animali ( fegato e reni), possiedono la concentrazioni più elevate ( 100mg/Kg) rispetto agli altri alimenti;  CONTAMINAZIONE delle acque e dei cibi…  Fumo delle sigarette

L'ASSORBIMENTO del cadmio e dei suoi composti…. Il cadmio assorbito si distribuisce in tutto l'organismo con forte tendenza preferenziale all'accumulo nel fegato e nel rene, che vengono a contenere il 50% del carico tossico totale. La metallotioneina è una piccola proteina con una forma allungata “a sigaro”, ricca di zolfo, che serve a bloccare in forma inerte il cadmio, rendendolo così meno tossico.

Intossicazione acuta: - Per ingerimento Può avere un'origine alimentare, ma è stata osservata anche nell’industria; - Per inalazione Il quadro clinico è quello di una grave irritazione polmonare con dispnea, cianosi, tosse, talora precedute da un periodo di latenza successivo all'esposizione (polmonite chimica). SINTOMI CLINICI

Intossicazione cronica: - Denti gialli da cadmio - Alterazione respiratoria Sono state descritte con una certa frequenza ipoosmia, riniti, bronchiti ed enfisema dovuti all'azione irritante del cadmio sulle mucose respiratorie. La funzione respiratoria continua a peggiorare dopo la fine dell'esposizione. - Alterazioni renali Precedono di solito le alterazioni funzionali respiratorie.  SINTOMI CLINICI

Compare una osteomalacia con dolori violenti del bacino e degli arti inferiori che costringono il soggetto a camminare a piccoli passi (sindrome di ITAI-ITAI nel 1946 in Giappone da contaminazione di cibi). Osso osteoporotico - Azione cancerogena - Alterazioni nel sistema cardio-vascolare - Alterazioni ossee

- Raccolta differenziata delle pile Ni-Cd sempre più presenti sul mercato. -Evitare l'esposizione acuta ai fumi di cadmio, Durante queste operazioni devono essere applicate le seguenti regole di prevenzione: Aspirare le polveri e i fumi (nel punto dove si formano), Se questo provvedimento e impraticabile o insufficiente, portare un casco a condotta d'aria sotto pressione. Avvertire del rischio i lavoratori.  PREVENZIONE E LIMITI DI RISCHIO CONSIGLIATI

Nell'ambiente Per monitorare la variazione di cadmio nel sottosuolo, un sistema affidabile risulterebbe l'analisi della presenza di questo metallo pesante nel fegato di beccaccia. Nell'organismo - Livello del cadmio nel sangue e nelle urine. - Contenuto del cadmio nei capelli.  ANALISI DELLE TRACCE DI Cd TEST DI CHELAZIONE, che consiste nel confronto tra i valori di metallo tossico presente nelle urine prima e dopo la somministrazione di un agente chelante (EDTA).