Cadmium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Cadmium

Le cadmium est un métal mou, blanc bleuâtre, chimiquement similaire aux deux autres métaux stables du groupe 12, le zinc et le mercure. Dans l’industrie nucléaire, le cadmium est couramment utilisé comme absorbeur de neutrons thermiques en raison de la section efficace d’absorption des neutrons très élevée de 113Cd. Le 113Cd a une section efficace d’absorption spécifique.

Résumé

Élément	Cadmium
Numéro atomique	48
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	8,65 g/cm3
Résistance à la traction ultime	75 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	50 GPa
Échelle de Mohs	2
Dureté Brinell	203 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	321,07°C
Point d’ébullition	767°C
Conductivité thermique	97W/mK
Coefficient de dilatation thermique	30,8 µm/mK
Chaleur spécifique	0,23 J/g·K
Température de fusion	6 192 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	99,57 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	72,7
Susceptibilité magnétique	E20e-6 cm^3/mol

Applications du Cadmium

Le cadmium est principalement consommé pour la production de batteries rechargeables au nickel-cadmium. En 2009, 86 % du cadmium était utilisé dans les piles, principalement dans les piles rechargeables au nickel-cadmium. Les autres utilisations finales comprennent les pigments, les revêtements et le placage, et comme stabilisants pour les plastiques. La fabrication de cellules solaires pourrait devenir un autre marché important pour le cadmium à l’avenir. Dans l’industrie nucléaire, le cadmium est couramment utilisé comme absorbeur de neutrons thermiques en raison de la section efficace d’absorption des neutrons très élevée de 113Cd. Le 113Cd a une section efficace d’absorption spécifique.

 

 

Production et prix du Cadmium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Cadmium pur se situaient autour de 60 $/kg.

Le cadmium est généralement récupéré comme sous-produit des concentrés de zinc. Les rapports zinc/cadmium dans les minerais de zinc typiques vont de 200:1 à 400:1. La sphalérite (ZnS), le minéral de zinc le plus important sur le plan économique, contient généralement de petites quantités d’autres éléments ; le cadmium, qui partage certaines propriétés chimiques similaires avec le zinc, remplacera souvent le zinc dans le réseau cristallin de la sphalérite.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Cadmium

Force du Cadmium

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Cadmium

La résistance à la traction ultime du cadmium est de 75 MPa.

Limite d’élasticité du Cadmium

La limite d’élasticité du cadmium est N/A.

Module de Young du Cadmium

Le module de Young du Cadmium est N/A.

Dureté du Cadmium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du cadmium est d’environ 203 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du cadmium est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’ échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le cadmium a une dureté d’environ 2.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Cadmium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du cadmium est une structure  hexagonale compacte.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Cadmium

Propriétés thermiques du Cadmium

Cadmium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du Cadmium est de 321,07°C.

Le point d’ébullition du cadmium est de 767°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Cadmium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du Cadmium est de 97 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Cadmium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du cadmium est  de 30,8 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Cadmium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du cadmium est de 0,23 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du cadmium est de 6,192 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du cadmium est de 99,57 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Cadmium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Cadmium

La résistivité électrique du cadmium est de 72,7 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le cadmium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Cadmium

La susceptibilité magnétique du cadmium est de −20e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du cadmium en réponse à un champ magnétique appliqué.