3. Структура и физические свойства кадмия.

Атомные характеристики. Атомный номер 48, атомная масса 112,41 а. е. м., атомный объем 13,01·10 ^–6 м³ /моль, атомный радиус 0,156 нм, ионный радиус Cd²⁺ 0,099 нм.

Потенциалы ионизации J (эВ): 8,991; 16,904; 44,5. Кристаллическая решетка гексагональная с периодами а = 0,296 нм, с = 0,563 нм, отношение с/а = 1,882; энергия кристаллической решетки 116 мкДж/кмоль. Координационное число 6. Электронная конфигурация 4d ¹⁰ 5s².

Природный кадмий состоит из смеси восьми стабильных изотопов с массовыми числами: 106 (1,21 5%), 108 (0,875 %), 110 (12,39 %), 111 (12,75 %), 112 (24,07 %), 113 (12,26 %), 114 (28,86 %), 116 (7,58 %). Эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 2450–2900^–28 м². Работа выхода электронов φ = 4,1 эВ. Электроотрицательность 1,7.

Плотность. Плотность кадмия при 292 К ρ = 8,650 Мг/м³. Плотность в зависимости от температуры:

Т, К ………. 293 603 673 873

ρ, Мг/м³ ….. 8,650 8,010 7,930 7,720

Электрические и магнитные характеристики. Удельное электрическое сопротивление ρ и удельная электрическая проводимость σ в зависимости от температуры:

Т, К	ρ, мкОм·м	σ, МСм/м	Т, К	ρ, мкОм·м	σ, МСм/м
20 73 113 173 293	0,0017 0,0166 0,0272 0,948 0,0757	– – 36,8 – 13,3	673 773 973 1273	0,337 0,341 0,358 0,358	– 2,93 2,8 2,8

Температурный коэффициент электросопротивлиния при 273 К = 4,24·10^–3 К^–1. Абсолютный коэффициент т. э. д. с. при 298 К e = +2,8 мкВ/К. Температура перехода в сверхпроводящее состояние Т_с = 0,54 К, критическое магнитное поле 35,97 А/м. Максимальное значение коэффициента вторичной электронной эмиссии σ_max= 1,1 при ускоряющем напряжении первичных электронов 0,400 кэВ.

Постоянная Холла при комнатной температуре R = 10,531·10^-10 м ³/Кл, при 593–873 К R = ­–0,76±0,3·10^–10 м³/Кл. Магнитная восприимчивость при 14 К_χ = –0,310·10^–9, при 293 К_χ = –0,176·10^–9.

Тепловые и термодинамические характеристики. Температура плавления t_пл = 321 ˚С, температура кипения t_кип = 766 ˚С. Характеристическая температура θ_D по упругим постоянным 213,4 К, по теплоемкости 219,5 К. Удельная теплота плавления ΔН_пл = 57кДж/кг, удельная теплота сублимации ΔН_субл = 992 кДж/кг.

Удельная теплоемкость с_p в зависимости от температуры:

Т, К ……………293 373 573 594 873

с_p, Дж/(кг·К) …230 239 260 264 265

Удельная теплоемкость с_p поликристаллического кадмия чистотой 99,9999 % при низких температурах:

Т, К ……………4 10 70 100 200 250

с_p, Дж/(кг·К) …0,21 8 172 196 222 227

Удельная электронная теплоемкость с_р^эл = [0,688 мДж/(моль·К²)]·Т.

Теплопроводность λ в зависимости от температуры:

Т, К…………293 373 473 573 673

λ, Вт/(м·К)… 92,8 87,9 90,7 104,7 43,9

Температурный коэффициент линейного расширения α в зависимости от температуры:

Т, К…………10 20 50 70 100 223

α·10⁶, К^-1……1,1 6,2 19,0 23,2 26,4 28,3

Т, К…………273 293 373 473 523 573

α·10⁶, К^-1……29,0 31,0 31,8 31,8 32,5 38,0

Молярная энтропия s^˚ в зависимости от температуры:

Т, К………………298 500 1000 1500

s^˚, Дж/(моль·К)….51,79 65,77 94,46 201,34

Т, К………………2000 2500 3000

s^˚, Дж/(моль·К)….207,33 211,97 255,78

Поверхностное натяжение жидкого кадмия при температуре плавления σ = 558 мН/м. Энергия дефекта упаковки 150мДж/м².

Давление пара в зависимости от температуры:

Т, К	р, Па	Т, К	р, Па	Т, К	р, Па
460 480	21,36·10^-3 72,81·10^-3	500 520	22,44·10^-2 63,7·10^-2	540 560	16,76·10^-1 40,96·10^-1

Давление пара при температуре плавления р = 14,8 Па.

Оптические характеристики. Отражательная способность (коэффициент отражения n_D)полированного кадмия:

λ, мкм…………1,0 2,0 4,0 7,0 10,0 12,0

n_D, %…………. 67 72 81 93 97 97

Показатель преломления:

λ, нм………….436,0 (ж) 546,0 (ж) 579,0 (ж) 589,0 (тв) 630,0 (тв)

n………………0,39 0,546 0,82 1,13 1,31