2 Fragen zu Cadmium

Um zu berechnen, wie viel Wasser benötigt wird, um 1 mg Cadmium-Ionen (Cd²⁺) in Lösung zu bringen, verwenden wir das Löslichkeitsprodukt (K_L) von Cadmiumsulfid (CdS). 1. **Molare Masse von Cadmium (Cd)**: Die molare Masse von Cadmium beträgt etwa 112,41 g/mol. Daher entsprechen 1 mg Cadmium-Ionen: \[ 1 \text{ mg} = 0,001 \text{ g} \] \[ \text{Molen von Cd} = \frac{0,001 \text{ g}}{112,41 \text{ g/mol}} \approx 8,89 \times 10^{-6} \text{ mol} \] 2. **Löslichkeitsprodukt (K_L)**: Das Löslichkeitsprodukt für CdS ist gegeben als \( K_L = [Cd^{2+}][S^{2-}] = 10^{-28} \text{ mol}^2/\text{L}^2 \). Da wir nur Cadmium-Ionen in Lösung haben, setzen wir \( [Cd^{2+}] = 8,89 \times 10^{-6} \text{ mol/L} \) und \( [S^{2-}] \) als \( x \) an. Dann gilt: \[ K_L = [Cd^{2+}][S^{2-}] = (8,89 \times 10^{-6}) \cdot x = 10^{-28} \] Daraus ergibt sich: \[ x = \frac{10^{-28}}{8,89 \times 10^{-6}} \approx 1,12 \times 10^{-23} \text{ mol/L} \] 3. **Gesamte Konzentration**: Die Konzentration der Sulfid-Ionen ist extrem niedrig, was bedeutet, dass die Löslichkeit von CdS in Wasser sehr gering ist. 4. **Berechnung des Volumens**: Um die Menge an Wasser zu berechnen, die benötigt wird, um 1 mg Cadmium-Ionen in Lösung zu bringen, verwenden wir die Formel: \[ V = \frac{n}{C} \] wobei \( n \) die Anzahl der Molen und \( C \) die Konzentration ist. Da wir 8,89 × 10⁻⁶ mol Cd²⁺ haben und die Konzentration von S²⁻ sehr niedrig ist, können wir annehmen, dass die Lösung in einem großen Volumen vorliegt. Um die Menge an Wasser zu berechnen, die benötigt wird, um 1 mg Cd²⁺ in Lösung zu bringen, setzen wir die Konzentration von Cd²⁺ in die Gleichung ein: \[ V = \frac{8,89 \times 10^{-6} \text{ mol}}{1,12 \times 10^{-23} \text{ mol/L}} \approx 7,93 \times 10^{17} \text{ L} \] Um das Volumen in Kubikmetern zu erhalten: \[ V \approx 7,93 \times 10^{14} \text{ m}^3 \] Das bedeutet, dass eine extrem große Menge Wasser benötigt wird, um 1 mg Cadmium-Ionen in Lösung zu bringen, was die sehr geringe Löslichkeit von Cadmiumsulfid verdeutlicht.

Die Mobilisierung von Cadmium bei der Kalk-Applikation kann durch die Kationenaustauschkapazität (KAK) von Böden erklärt werden. Die KAK beschreibt die Fähigkeit eines Bodens, Kationen (positiv geladene Ionen) zu speichern und auszutauschen. Wenn Kalk (Calciumcarbonat) auf den Boden aufgebracht wird, erhöht sich der pH-Wert des Bodens. Ein höherer pH-Wert führt dazu, dass die Verfügbarkeit von bestimmten Kationen, einschließlich Calcium, steigt. Gleichzeitig kann es zu einer Veränderung der Bindung von anderen Kationen, wie Cadmium, kommen. Cadmium ist ein schweres Metall, das in Böden oft in gebundener Form vorliegt. Bei einer Erhöhung des pH-Wertes kann Cadmium aus der festen Phase des Bodens mobilisiert werden, da es weniger fest an die Bodenpartikel gebunden ist. Dies geschieht, weil die erhöhte Konzentration von Calcium und anderen Kationen die Konkurrenz um die Kationenaustauschplätze im Boden erhöht. Cadmium kann dadurch leichter in die Bodenlösung übergehen und mobilisiert werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kalk-Applikation den pH-Wert erhöht und die Kationenaustauschkapazität beeinflusst, was zur Mobilisierung von Cadmium im Boden führen kann.