Sciences · Éléments chimiques
Cadmium
Le cadmium (Cd, numéro atomique 48) est un métal mou, gris bleuté, obtenu comme sous-produit du zinc. Utilisé dans les batteries, les pigments et le nucléaire, c’est aussi un toxique cumulatif et un cancérogène avéré.
Mis à jour le 4 min de lecture
Le cadmium fait partie des métaux lourds les plus surveillés, avec le plomb et le mercure. Ses qualités techniques lui ont valu une carrière industrielle importante au XXᵉ siècle, dans les batteries rechargeables et les pigments éclatants des peintres. Sa toxicité, révélée par une catastrophe sanitaire au Japon, a conduit à restreindre fortement ses usages.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | Cd |
| Numéro atomique | 48 |
| Masse atomique | 112,41 u |
| Famille | Métal de transition, groupe 12 (période 5) |
| État à 20 °C | Solide |
| Fusion | 321,1 °C |
| Ébullition | 767 °C |
| Découverte | 1817, Friedrich Stromeyer (et indépendamment Karl Hermann) |
| Abondance | environ 0,15 ppm dans la croûte terrestre |
Propriétés
Le cadmium est un métal blanc bleuté, si mou qu’il se raye à l’ongle, de masse volumique 8,65 g/cm³. Comme le zinc, juste au-dessus de lui dans le tableau périodique, il forme l’ion Cd²⁺ et résiste bien à la corrosion. Une barre de cadmium que l’on plie émet un léger crépitement, comme l’étain.
Son trait le plus utile en physique est sa capacité à absorber les neutrons, due à l’isotope cadmium 113.
Isotopes
Le cadmium naturel compte huit isotopes, dont le plus abondant est le cadmium 114 (environ 28,7 %). Le cadmium 113 (environ 12,2 %) a une section efficace de capture des neutrons lents exceptionnellement élevée : il sert à contrôler la réaction en chaîne dans certains réacteurs nucléaires (voir fission nucléaire). Deux isotopes naturels sont très faiblement radioactifs, avec des périodes bien supérieures à l’âge de l’Univers.
Où le trouve-t-on ?
Le cadmium n’a pas de minerai exploité en propre. Il accompagne le zinc dans la sphalérite, à raison de quelques dixièmes de pour cent. On en trouve aussi dans certaines roches phosphatées, d’où sa présence dans les engrais phosphatés.
Production
Le cadmium est récupéré lors du raffinage du zinc. La Chine, la Corée du Sud et le Japon sont les principaux producteurs. La production mondiale, d’environ 25 000 tonnes par an, provient pour une part notable du recyclage des batteries.
Usages
| Usage | Situation actuelle |
|---|---|
| Batteries nickel-cadmium | longtemps le premier usage ; interdites dans l’Union européenne pour la plupart des appareils grand public, maintenues pour certains équipements industriels, d’urgence et aéronautiques |
| Pigments | jaunes, orange et rouges de cadmium, très stables ; encore utilisés en peinture artistique |
| Panneaux solaires | tellurure de cadmium (CdTe) des modules en couches minces |
| Nucléaire | barres de contrôle et écrans à neutrons |
| Revêtements | cadmiage anticorrosion de pièces aéronautiques et militaires |
| Électronique | points quantiques de séléniure de cadmium (de plus en plus remplacés) |
| Soudures et alliages | brasures, alliages à bas point de fusion (restreints) |
Les peintres impressionnistes, dont Monet, ont adopté les jaunes de cadmium, disponibles à partir du milieu du XIXᵉ siècle.
Toxicité
Le cadmium n’a aucun rôle biologique et il est toxique à faible dose. Il est classé cancérogène pour l’être humain par le Centre international de recherche sur le cancer (cancer du poumon notamment).
- Accumulation : une fois absorbé, il se fixe dans les reins et le foie, où sa demi-vie biologique atteint 10 à 30 ans.
- Effets chroniques : atteinte des reins, déminéralisation osseuse (ostéoporose, fractures), effets possibles sur le système cardiovasculaire.
- Effets aigus : l’inhalation de fumées de cadmium, lors du soudage ou du découpage de pièces cadmiées, peut provoquer un œdème pulmonaire grave.
Pour la population générale, les principales sources d’exposition sont l'alimentation (céréales, pommes de terre, légumes, abats, fruits de mer, chocolat), car les plantes absorbent le cadmium des sols, et le tabac : un fumeur absorbe environ deux fois plus de cadmium qu’un non-fumeur (voir arrêt du tabac). En France, l’Anses a alerté sur une exposition alimentaire trop élevée d’une partie de la population et recommande de réduire la teneur en cadmium des engrais phosphatés.
Histoire du nom
En 1817, le chimiste allemand Friedrich Stromeyer, inspecteur des pharmacies du royaume de Hanovre, enquête sur un carbonate de zinc qui jaunit à la chauffe, alors qu’il devrait rester blanc. Il en extrait un nouveau métal. Le nom vient du latin cadmia, qui désignait la calamine, minerai de zinc, lui-même dérivé de Cadmos, héros mythologique fondateur de Thèbes, près de laquelle on extrayait ce minerai.
Questions fréquentes
Où trouve-t-on du cadmium au quotidien ?
Surtout dans l’alimentation et la fumée de tabac, en très faibles quantités. Les objets en contiennent de moins en moins, grâce aux restrictions européennes sur les batteries, les bijoux et les plastiques.
Pourquoi le cadmium est-il dangereux s’il est en faible quantité ?
Parce qu’il s’accumule : l’organisme l’élimine très lentement. Des expositions faibles mais répétées pendant des décennies finissent par atteindre les reins et les os.
Les jaunes de cadmium en peinture sont-ils dangereux ?
Les pigments sont peu solubles ; le risque vient surtout de l’ingestion ou de l’inhalation de poussières. Il faut éviter de poncer ou de pulvériser ces peintures sans protection.