在眾多金屬元素中，鎘（Cadmium, Cd）因其獨特的物理與化學特性，在工業與科技領域中佔有重要地位。它是一種柔軟的銀白色金屬，具有良好的延展性與耐腐蝕性，廣泛應用於電池、顏料、塗料、合金以及半導體材料。然而，鎘同時也是一種高毒性金屬，長期接觸或攝入可能對人體健康與環境造成嚴重危害。正因為兼具「關鍵原料」與「潛在危險」的雙重特性，鎘成為科學研究、工業應用及環境管理中不可忽視的重要元素。
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鎘的歷史來源
鎘（Cadmium, Cd）於1817年由德國科學家史特羅邁爾（Friedrich Stromeyer）發現，最早是在檢測藥用碳酸鋅中混入的雜質時意外分離而得到。由於鎘與鋅在化學性質上極為相似，因此通常不會單獨以礦物存在，而是作為閃鋅礦等含鋅礦石的副產品而被提煉出來。美國於1907年開始生產鎘，並在第一次世界大戰後進入大規模應用時代。
鎘的基本介紹
鎘是一種柔軟的銀白色金屬，具有良好的延展性與可塑性，能夠輕易切割與成形。它在自然界中含量稀少，約佔地殼的0.1 ppm，主要以副產品形式從鋅、鉛及銅礦的冶煉過程中取得。由於穩定性佳，鎘在許多工業應用中扮演重要角色，但同時也因其高毒性而備受關注。
物理性質
- 原子量：112.41
- 密度：8.65 g/cm³
- 熔點：321.07 °C
- 沸點：767 °C
- 外觀：銀白色、柔軟，可用刀切割
- 特徵：延展性與耐腐蝕性佳，粉末狀可能燃燒並釋放有毒煙霧
鎘的熔點相對較低，因此在加熱或焊接應用上具有一定優勢。
化學性質
鎘在空氣中會燃燒，生成棕色的非晶體氧化鎘，其晶體呈紅色並隨加熱改變顏色，性質與氧化鋅類似。
- 可溶於 鹽酸、硫酸、硝酸，分別形成氯化鎘、硫酸鎘及硝酸鎘。
- 本身不易與水反應，但在高溫或粉末狀態下會釋放有毒氣體。
- 能與其他金屬形成合金，增強耐蝕性與穩定性。
純度與規格
工業用鎘多數依照應用需求製成不同純度：
| 規格 | 純度 | 檢測雜質 | 雜質總含量 |
| 高純鎘（5N） | 99.999% | Ag、Al、Bi、Ca、Cr、Cu、Fe、Mg、Ni、Pb、Sb、Sn、Zn | <10ppm |
| 超純鎘（6N） | 99.9999% | Ag、Al、Bi、Cr、Cu、Fe、Mg、Ni、Pb、Sb、Sn、Zn | <1ppm |
| 超⾼純鎘（7N） | 99.99999% | Ag、Al、Bi、Cr、Cu、Fe、Mg、Ni、Pb、Sb、Sn、Zn | <0.1ppm |
- 普通工業級：99.5%以上，用於電鍍、顏料與合金。
- 高純度鎘（99.99%以上）：主要用於Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體與電子元件。
- 超高純度鎘（99.999%以上）：應用於科研、太陽能電池與紅外線探測器。
應用範圍
鎘的應用廣泛，涵蓋能源、電子與特殊工業：
- 電池：主要用於鎳鎘電池（Ni-Cd Battery），雖逐漸被鋰電池取代，但仍佔全球鎘消耗量約86%。
- 顏料與塗料：製作鮮豔的橙紅色顏料與穩定的塗料。
- 合金與焊料：提升耐蝕性與強度。
- 核能產業：用於原子反應器控制棒，因能有效吸收中子。
- 半導體與光電：Ⅱ-Ⅵ族化合物（如CdTe、CdS）常見於太陽能電池、紅外線探測器與光電元件。
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