| 주기율표 |
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||<tableclass=TAB SLD><tablealign=center><tablebgcolor=#fff,#1c1d1f><rowbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34><colbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34>
카드뮴은 은백색의 금속으로, 금속 자체는 나트륨처럼 칼로도 잘릴 만큼 무르다.
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인체에 굉장히 유독하며, 호흡곤란이나 간기능 장애 등의 증상을 일으킨다. 또한 1군 발암물질이다.
4대 공해병 중 하나인 이타이이타이병을 일으킨 원인이 된 것이 카드뮴이다. 도야마현의 진츠 강(神通川) 유역에서는 다이쇼 시대부터 괴질이 빈발했다. 주로 농가의 고령주부[1]에서 많이 발견된 병으로, 증상은 처음에는 아픔을 호소하다가 점점 걸을 수 없게 되어 마지막에는 '이타이이타이(아파! 아파!)'라고 외치며 죽어가는 것이었다. 이 괴질은 오랜 기간동안 원인을 알 수 없어 풍토병으로 여겨져왔지만 후에 미쓰이 금속 광업 카미오카 사무소에서 흘러나온 광독[2]에 섞인 카드뮴 때문이라는 것이 판명되었다. 카드뮴은 인체에 매우 유해한 금속인데, 인체에 필요한 아연과 성질이 비슷하기 때문에 체내에 유입되면 신장 장애가 일어나거나 칼슘 흡수를 방해하여 골연화증이 발생한다.[3] 이 골연화증이 어느 정도인가 하면 재채기를 하거나 누군가 건드리기만 해도 뼈가 부서질 정도다![4] 그리고 이 병은 1980년대 고도성장기 한국에서도 그대로 나타났다. 울산에 조성된 온산공단의 폐수가 인근 어촌을 오염시켜 이타이이타이병이 수백여 건 발병한 것이다. 당시 이를 보도한 신문 기사 헤드라인이 "온산병, 아파요 아파요" 였을 정도인데 이타이이타이병을 변조한 것이다.
2010년 식약청 발표에 따르면, 한국인의 카드뮴 섭취량은 주당 평균 1.3(ug/kg b.w./week)으로 국제 기준인 7.0의 18.1% 수준으로 나타났다. 카드뮴 섭취량의 67.1%는 해조류로부터 유래한 것이었으며 어패류도 18.3%를 차지했다. 이는 다른 식품에 비해 어패류와 해조류에 중금속이 상대적으로 많기 때문이다. 주요 원인식품은 김과 미역, 다시마, 바지락조개 등이다.한국인 중금속 섭취 원인식품은
2007년 일본 국립의약품식품위생연구소의 추적조사에 따르면 일본인의 카드뮴 섭취량의 40%는 쌀에서 유래한다. #쌀에 포함된 카드뮴의 QnA (일본어)
게, 낙지와 문어의 내장에서 기준치를 초과하는 카드뮴이 들어있다고 한다. “꽃게·대게·낙지 내장서 카드뮴 초과 검출” 다행인 점은 살코기에서는 검출되지 않았다는 것. 건보리새우의 경우도 머리에 기준치의 3배에 달하는 카드뮴이 들어있다고 한다.
담배에도 1개비 당 1~2㎍의 카드뮴이 들어있으며, 흡연 시 1000~3000 ppb의 카드뮴이 연기와 함께 발생되고 이중 40~60%가 체내에 흡수된다. 질병관리본부의 연구에 따르면 흡연자의 카드뮴 혈중 농도는 비흡연자에 비해 23.84배 높게 나타났다. 카드뮴은 10년 이상의 생물학적 반감기를 갖고 있고, 하루에 체내 축적되는 카드뮴의 0.01~0.02%만 배출된다. 이에 흡연자의 연령이 증가함에 따라 카드뮴 축적량이 증가한다. 또한 체내 축적 시 심혈관, 신경계에 악영향을 주고 폐암, 신장암, 전립선암, 유방암을 유발한다.
그나마 납이나 수은과는 달리 아연이 부족한 환경에 사는 규조류는 이걸 아연 대용품으로 쓰인다.
카드뮴 화합물은 인체에 악영향을 끼치기 때문에 엄격하게 이용이 규제되어 있는데, 현재 주 용도는 '니켈-카드뮴(Ni-Cd 혹은 니카드) 충전지'이다. 이 전지는 상대적으로 고전류를 낼 수 있으며 과방전에도 영향이 적고 충전 횟수가 많아 전동공구나 원격조종 장난감 혹은 완전히 전기로 움직이는 자동차에도 사용된다. 하지만 전지의 전력량이 상대적으로 낮은데다가 아무래도 카드뮴 자체를 덜 쓰려는 추세다보니 니켈-금속수화물(NiMH)이나 리튬 이온, 리튬 폴리머 등 다른 형태의 배터리로 대체되는 추세.
그 밖에 항공기의 부식을 방지하는 도금 용도로도 쓰이는데, 카드뮴의 유해성이 널리 알려지기 전에는 내부식성 도금이 안료와 더불어 카드뮴의 주된 용도였으나 카드뮴의 유해성이 널리 알려진 이후에는 항공기 등에만 제한적으로 이용되고 있다. 또한 황 화합물이 노란 색을, 셀레늄화물(Cadmium Selenide)이 빨간 색을 내므로 안료나 물감으로도 쓰인다. 예를 들어 신한 수채화 물감 중에 카드뮴 옐로우가 있다. 19세기에는 개나리색의 크롬옐로우가 많이 쓰였지만 오래되면 갈색으로 퇴색되는 단점이 있어 잘 퇴색되지 않는 카드뮴 옐로가 이를 대체하였다. 노란 차선에도 2006년까지 카드뮴이 쓰였다. 중성자를 잘 흡수하므로 가압경수로의 제어봉[8]으로도 사용된다.
실리콘 태양전지보다 효율이 좋은 태양전지에 쓰이고, 또 CRT에서 청색/녹색 발광체나 양자점 디스플레이의 휘도 증강에 널리 쓰이고 있는데 상술한 환경 문제 때문에 최근에는 카드뮴을 쓰지 않는 양자점 개발이 이루어지고 있다. 또한, 황 화합물인 황화카드뮴(CdS)은 빛을 받아들이면 저항값이 변하기 때문에 포토레지스터의 원료로도 쓰인다. 그러나 이 또한 환경 문제로 인해 카드뮴을 사용하지 않는 광센서의 사용이 늘고 있지만 가격이…
족
주기
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
| 1 | <class=DNM GAS>H 수소 | <class=NBL GAS>He 헬륨 | ||||||||||||||||
| 2 | <class=AKM>Li 리튬 | <class=AEM>Be 베릴륨 | <class=MET>B 붕소 | <class=PNM>C 탄소 | <class=DNM GAS>N 질소 | <class=DNM GAS>O 산소 | <class=DNM GAS>F 플루오린 | <class=NBL GAS>Ne 네온 | ||||||||||
| 3 | <class=AKM>Na 소듐 | <class=AEM>Mg 마그네슘 | <class=PTM>Al 알루미늄 | <class=MET>Si 규소 | <class=PNM>P 인 | <class=PNM>S 황 | <class=DNM GAS>Cl 염소 | <class=NBL GAS>Ar 아르곤 | ||||||||||
| 4 | <class=AKM>K 포타슘 | <class=AEM>Ca 칼슘 | <class=TRM>Sc 스칸듐 | <class=TRM>Ti 타이타늄 | <class=TRM>V 바나듐 | <class=TRM>Cr 크로뮴 | <class=TRM>Mn 망가니즈 | <class=TRM>Fe 철 | <class=TRM>Co 코발트 | <class=TRM>Ni 니켈 | <class=TRM>Cu 구리 | <class=TRM>Zn 아연 | <class=PTM>Ga 갈륨 | <class=MET>Ge 저마늄 | <class=MET>As 비소 | <class=PNM>Se 셀레늄 | <class=DNM LIQ>Br 브로민 | <class=NBL GAS>Kr 크립톤 |
| 5 | <class=AKM>Rb 루비듐 | <class=AEM>Sr 스트론튬 | <class=TRM>Y 이트륨 | <class=TRM>Zr 지르코늄 | <class=TRM>Nb 나이오븀 | <class=TRM>Mo 몰리브데넘 | <class=TRM TE>Tc 테크네튬 | <class=TRM>Ru 루테늄 | <class=TRM>Rh 로듐 | <class=TRM>Pd 팔라듐 | <class=TRM>Ag 은 | <class=TRM>Cd 카드뮴 | <class=PTM>In 인듐 | <class=PTM>Sn 주석 | <class=MET>Sb 안티모니 | <class=MET>Te 텔루륨 | <class=DNM>I 아이오딘 | <class=NBL GAS>Xe 제논 |
| 6 | <class=AKM>Cs 세슘 | <class=AEM>Ba 바륨 | <class=LAN>(란) | <class=TRM>Hf 하프늄 | <class=TRM>Ta 탄탈럼 | <class=TRM>W 텅스텐 | <class=TRM>Re 레늄 | <class=TRM>Os 오스뮴 | <class=TRM>Ir 이리듐 | <class=TRM>Pt 백금 | <class=TRM>Au 금 | <class=TRM LIQ>Hg 수은 | <class=PTM>Tl 탈륨 | <class=PTM>Pb 납 | <class=PTM>Bi 비스무트 | <class=PTM>Po 폴로늄 | <class=MET TE>At 아스타틴 | <class=NBL GAS>Rn 라돈 |
| 7 | <class=AKM TE>Fr 프랑슘 | <class=AEM>Ra 라듐 | <class=ACT>(악) | <class=TRM TE>Rf 러더포듐 | <class=TRM TE>Db 더브늄 | <class=TRM TE>Sg 시보귬 | <class=TRM TE>Bh 보륨 | <class=TRM TE>Hs 하슘 | <class=TRM TE>Mt 마이트너륨 | <class=TRM TE>Ds 다름슈타튬 | <class=TRM TE>Rg 뢴트게늄 | <class=TRM LIQ TE>Cn 코페르니슘 | <class=PTM TE>Nh 니호늄 | <class=PTM LIQ TE>Fl 플레로븀 | <class=PTM TE>Mc 모스코븀 | <class=PTM TE>Lv 리버모륨 | <class=PTM TE>Ts 테네신 | <class=MET TE>Og 오가네손 |
| <rowclass=LAN>(란) | La 란타넘 | Ce 세륨 | Pr 프라세오디뮴 | Nd 네오디뮴 | <class=TE>Pm 프로메튬 | Sm 사마륨 | Eu 유로퓸 | Gd 가돌리늄 | Tb 터븀 | Dy 디스프로슘 | Ho 홀뮴 | Er 어븀 | Tm 툴륨 | Yb 이터븀 | Lu 루테튬 | |||
| <rowclass=ACT>(악) | Ac 악티늄 | Th 토륨 | Pa 프로트악티늄 | U 우라늄 | <class=TE>Np 넵투늄 | <class=TE>Pu 플루토늄 | <class=TE>Am 아메리슘 | <class=TE>Cm 퀴륨 | <class=TE>Bk 버클륨 | <class=TE>Cf 캘리포늄 | <class=TE>Es 아인슈타이늄 | <class=TE>Fm 페르뮴 | <class=TE>Md 멘델레븀 | <class=TE>No 노벨륨 | <class=TE>Lr 로렌슘 | |||
||<:><tablewidth=100%><table bgcolor=#fff,#1c1d1f><tablebordercolor=#00a495><#00a495>범례
<class=SLD> |
| • 배경색: 위와 같은 원소 종류 분류 |
| • 글자색: 표준 상태(298 K(25 °C), 1기압)에서의 원소 상태, |
| • 밑줄: 자연계에 없는 인공 원소 혹은 극미량으로만 존재하는 원소로, 정확한 원자량을 측정하기 어려움 |
| 관련 문서: 틀:확장 주기율표 |
| [math(\Huge\ce{{\large 48}Cd})] 카드뮴 | |||
| 분류 | 전이 원소 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 112.414 | 밀도 | 8.65 g/cm3 |
| 녹는점 | 321.07 °C | 끓는점 | 767 °C |
| 용융열 | 6.21 kJ/mol | 증발열 | 99.87 kJ/mol |
| 원자가 | 2 | 이온화에너지 | 867.8, 1631.4, 3616 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.69 | 전자친화도 | 0 kJ/mol |
| 발견 | K. S. L. Hermann, F. Stromeyer (1817) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-43-9 | ||
| 이전 원소 | 은(Ag) | 다음 원소 | 인듐(In) |
| |
1. 개요
주기율표 12족에 속하는 전이 금속 원소로 1817년 독일의 화학자 슈트로마이어가 의약품인 탄산아연 속에서 발견하였다. 슈트로마이어는 모든 약국을 감독하는 장관이었는데, 독일 국내를 시찰여행하던 중 카드뮴의 존재를 알아차렸다고 전해진다. 이름은 그리스 신화의 카드모스의 이름을 딴 지명에서 발견했고 아연 광물 이름인 '카드미아(cadmia)'에서 카드뮴을 발견했다. 그래서 슈트로마이어는 이 원소를 카드뮴이라고 명명했다.카드뮴은 은백색의 금속으로, 금속 자체는 나트륨처럼 칼로도 잘릴 만큼 무르다.
2. 언어별 명칭
| <colbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34>언어별 명칭 | |
| 한국어 | 카드뮴 |
| 독일어 | Kadmium(카트미움) |
| 스페인어 | cadmio(카드미오) |
| 영어 | cadmium(캐드미엄) |
| 일본어 | カドミウム(kadomiumu, 카도미우무) |
| 중국어 | 镉(gé, 꺼) |
| 프랑스어 | cadmium(카드미엄) |
3. 생산
카드뮴은 아연과 성질이 비슷하여, 알려진 지질학적 과정에 의해 카드뮴 성분만 농축될 수 없기 때문에 카드뮴은 보통 성질이 비슷한 아연 광상이 형성될 때 아연과 함께 농축된다. 아연 광석에는 최대 1.7%의 카드뮴이 불순물로 함유되어 있으며 카드뮴은 아연 생산의 부산물로 함께 생산된다. 카드뮴의 세계 최대 생산국은 중국이며, 그 외의 주요 생산국은 한국, 일본, 카자흐스탄, 캐나다, 멕시코 등이 있다.4. 유해성
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| 3군: 발암여부가 정해지지 않은 물질 499개 | ||
| 4군: 암과 무관한 것으로 추정되는 물질 1개[4] | ||
| [1] 암의 종류에 따라 1군/2A군으로 나뉜다. [2] GMO, 항생제 등 고기 잔류 물질이 문제가 아니다. IARC에서는 확실히 밝히지는 않았지만 적색육의 성분 자체가 조리되면서 발암물질을 필연적으로 함유하기 때문이라고 논평하였다. 청정우 같은 프리미엄육을 사 먹어도 발암성이 있다는 뜻이다. 이에 전 세계의 육류업자들이 고기를 발암물질로 만들 셈이냐며 정식으로 항의하기도 하는 등 논란이 있었다. [3] 단, 올바른 조리 과정을 거치면 먹어도 문제는 없다. 문서 참고. [4] 카프로락탐. 2019년 1월 18일 IARC 서문 개정에 따라 불필요하다고 판단되어 삭제되었다. # *표는 비유전독성 발암물질 | ||
인체에 굉장히 유독하며, 호흡곤란이나 간기능 장애 등의 증상을 일으킨다. 또한 1군 발암물질이다.
4대 공해병 중 하나인 이타이이타이병을 일으킨 원인이 된 것이 카드뮴이다. 도야마현의 진츠 강(神通川) 유역에서는 다이쇼 시대부터 괴질이 빈발했다. 주로 농가의 고령주부[1]에서 많이 발견된 병으로, 증상은 처음에는 아픔을 호소하다가 점점 걸을 수 없게 되어 마지막에는 '이타이이타이(아파! 아파!)'라고 외치며 죽어가는 것이었다. 이 괴질은 오랜 기간동안 원인을 알 수 없어 풍토병으로 여겨져왔지만 후에 미쓰이 금속 광업 카미오카 사무소에서 흘러나온 광독[2]에 섞인 카드뮴 때문이라는 것이 판명되었다. 카드뮴은 인체에 매우 유해한 금속인데, 인체에 필요한 아연과 성질이 비슷하기 때문에 체내에 유입되면 신장 장애가 일어나거나 칼슘 흡수를 방해하여 골연화증이 발생한다.[3] 이 골연화증이 어느 정도인가 하면 재채기를 하거나 누군가 건드리기만 해도 뼈가 부서질 정도다![4] 그리고 이 병은 1980년대 고도성장기 한국에서도 그대로 나타났다. 울산에 조성된 온산공단의 폐수가 인근 어촌을 오염시켜 이타이이타이병이 수백여 건 발병한 것이다. 당시 이를 보도한 신문 기사 헤드라인이 "온산병, 아파요 아파요" 였을 정도인데 이타이이타이병을 변조한 것이다.
2010년 식약청 발표에 따르면, 한국인의 카드뮴 섭취량은 주당 평균 1.3(ug/kg b.w./week)으로 국제 기준인 7.0의 18.1% 수준으로 나타났다. 카드뮴 섭취량의 67.1%는 해조류로부터 유래한 것이었으며 어패류도 18.3%를 차지했다. 이는 다른 식품에 비해 어패류와 해조류에 중금속이 상대적으로 많기 때문이다. 주요 원인식품은 김과 미역, 다시마, 바지락조개 등이다.한국인 중금속 섭취 원인식품은
2007년 일본 국립의약품식품위생연구소의 추적조사에 따르면 일본인의 카드뮴 섭취량의 40%는 쌀에서 유래한다. #쌀에 포함된 카드뮴의 QnA (일본어)
게, 낙지와 문어의 내장에서 기준치를 초과하는 카드뮴이 들어있다고 한다. “꽃게·대게·낙지 내장서 카드뮴 초과 검출” 다행인 점은 살코기에서는 검출되지 않았다는 것. 건보리새우의 경우도 머리에 기준치의 3배에 달하는 카드뮴이 들어있다고 한다.
담배에도 1개비 당 1~2㎍의 카드뮴이 들어있으며, 흡연 시 1000~3000 ppb의 카드뮴이 연기와 함께 발생되고 이중 40~60%가 체내에 흡수된다. 질병관리본부의 연구에 따르면 흡연자의 카드뮴 혈중 농도는 비흡연자에 비해 23.84배 높게 나타났다. 카드뮴은 10년 이상의 생물학적 반감기를 갖고 있고, 하루에 체내 축적되는 카드뮴의 0.01~0.02%만 배출된다. 이에 흡연자의 연령이 증가함에 따라 카드뮴 축적량이 증가한다. 또한 체내 축적 시 심혈관, 신경계에 악영향을 주고 폐암, 신장암, 전립선암, 유방암을 유발한다.
그나마 납이나 수은과는 달리 아연이 부족한 환경에 사는 규조류는 이걸 아연 대용품으로 쓰인다.
5. 용도
과거에는 물감에 많이 쓰였다. 가격이 비싸서 함부로 쓰지는 못했지만 카드뮴 함유 물감은 화가들이 선호하는 고급 안료였다. 카드뮴 물감은 발색이 선명하고, 불투명성이 강해 한번만 칠해도 그 아래 색이 완전히 가려졌으며, 오랜 시간이 지나도 색이 바래지 않았다(적색, 황색마저도). 이는 카드뮴[5]이 반도체이기 때문이다.[6] 카드뮴의 독성이 널리 알려진 지금은 “카드뮴 색상“이라는 대체 안료를 많이 사용하지만, 여전히 진짜 카드뮴 물감도 사용되고 있다.[7]카드뮴 화합물은 인체에 악영향을 끼치기 때문에 엄격하게 이용이 규제되어 있는데, 현재 주 용도는 '니켈-카드뮴(Ni-Cd 혹은 니카드) 충전지'이다. 이 전지는 상대적으로 고전류를 낼 수 있으며 과방전에도 영향이 적고 충전 횟수가 많아 전동공구나 원격조종 장난감 혹은 완전히 전기로 움직이는 자동차에도 사용된다. 하지만 전지의 전력량이 상대적으로 낮은데다가 아무래도 카드뮴 자체를 덜 쓰려는 추세다보니 니켈-금속수화물(NiMH)이나 리튬 이온, 리튬 폴리머 등 다른 형태의 배터리로 대체되는 추세.
그 밖에 항공기의 부식을 방지하는 도금 용도로도 쓰이는데, 카드뮴의 유해성이 널리 알려지기 전에는 내부식성 도금이 안료와 더불어 카드뮴의 주된 용도였으나 카드뮴의 유해성이 널리 알려진 이후에는 항공기 등에만 제한적으로 이용되고 있다. 또한 황 화합물이 노란 색을, 셀레늄화물(Cadmium Selenide)이 빨간 색을 내므로 안료나 물감으로도 쓰인다. 예를 들어 신한 수채화 물감 중에 카드뮴 옐로우가 있다. 19세기에는 개나리색의 크롬옐로우가 많이 쓰였지만 오래되면 갈색으로 퇴색되는 단점이 있어 잘 퇴색되지 않는 카드뮴 옐로가 이를 대체하였다. 노란 차선에도 2006년까지 카드뮴이 쓰였다. 중성자를 잘 흡수하므로 가압경수로의 제어봉[8]으로도 사용된다.
실리콘 태양전지보다 효율이 좋은 태양전지에 쓰이고, 또 CRT에서 청색/녹색 발광체나 양자점 디스플레이의 휘도 증강에 널리 쓰이고 있는데 상술한 환경 문제 때문에 최근에는 카드뮴을 쓰지 않는 양자점 개발이 이루어지고 있다. 또한, 황 화합물인 황화카드뮴(CdS)은 빛을 받아들이면 저항값이 변하기 때문에 포토레지스터의 원료로도 쓰인다. 그러나 이 또한 환경 문제로 인해 카드뮴을 사용하지 않는 광센서의 사용이 늘고 있지만 가격이…
6. 기타
- 카드뮴 합금 중에 비스무트, 납, 주석, 카드뮴으로 구성된 '우드 합금(Wood's metal)'은 녹는점이 70 °C이다. 독성이 심한 카드뮴과 납 대신에 인듐이 들어간 '필드 합금(Field's metal)'은 62 °C의 녹는점을 가진다.
7. 관련 문서
[1] 아이를 많이 낳은 여성일수록 증상이 심해졌다고 한다. 아이를 많이 낳은 여성은 기본적으로 칼슘이 부족한 경우가 많기 때문에 같은 양의 카드뮴에 노출되더라도 증세가 심해진다.[2] 광산에서 흘러나오는 폐수 속에 섞여있는 독.[3] 중금속이 대부분 이런 식으로 축적된다. 특정 원소가 들어가야 할 자리에 화학적 성질이 비슷한 같은 족 원소가 대신 들어차서 문제가 발생하는 것. 그 유명한 수은도 아연, 카드뮴과 같은 12족 원소다.[4] 경험자들은 알겠지만 골절상은 한동안 움직이지도 못하고 그 자리에서 신음하고 있을 정도로 무지 아픈 부상이다. 어린아이들의 경우에는 너무 아프다고 울면서도 그 소리도 못 낼 정도로 아파하는데 어른들이라고 아프지 않다고 말 못한다.[5] 정확히 말하면 카드뮴과 황, 셀레늄 등의 화합물.[6] 카드뮴 안료는 반도체의 밴드갭이 가시광선의 특정 색만 매우 효율적으로 흡수하도록 만들어 주기 때문에, 원하는 색의 빛만 강하게 반사되어 다른 안료보다 훨씬 선명하고 채도가 높은 색을 낼 수 있다.[7] 전문가용 물감 색명에 카드뮴 들어간 게 있는데, 이거다.[8] 중성자 1 : 카드뮴 1의 비율[9] 카로 끝나는 단어가 상대적으로 적은 편이라 이트륨, 이터븀, 이리듐 등보다는 쓸 일이 적다.