Karakteristik Unsur Kadmium

Kadmium adalah unsur kimia yang berada dalam golongan logam berat dan termasuk logam beracun. Meskipun demikian, kadmium memiliki berbagai aplikasi dalam industri, terutama pada baterai, pelapisan logam, dan pigmen. Sifat fisik dan kimianya yang unik membuatnya berguna dalam banyak bidang, meskipun penggunaannya harus dikelola dengan hati-hati karena dampaknya terhadap kesehatan dan lingkungan. Pada artikel ini, kita akan membahas secara rinci tentang karakteristik kadmium, termasuk sejarah penemuan, sifat fisika dan kimia, keterjadian di alam, kegunaan, serta dampak lingkungan dan kesehatan.

1. Informasi Dasar Kadmium

Nama unsur: Kadmium
Simbol: Cd
Nomor atom: 48
Golongan: 12 (Golongan logam transisi)
Periode: 5
Massa atom relatif: 112,414 u
Konfigurasi elektron: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
Titik lebur: 321,07 °C
Titik didih: 767 °C
Kerapatan: 8,65 g/cm³ pada 20 °C
Warna: Putih kebiruan, metalik
Keadaan: Padat pada suhu kamar

2. Sejarah Penemuan Kadmium

Kadmium pertama kali ditemukan pada tahun 1817 oleh dua ilmuwan Jerman, Friedrich Stromeyer dan Karl Samuel Leberecht Hermann, secara independen satu sama lain. Stromeyer menemukan unsur ini ketika ia memeriksa beberapa sampel seng karbonat yang dicurigai terkontaminasi. Selama analisisnya, ia menemukan bahwa ketika sampel dipanaskan, terlepas suatu zat yang tidak dikenalnya, yang kemudian diidentifikasi sebagai kadmium.

Nama kadmium berasal dari bahasa Latin cadmia, yang merupakan nama kuno untuk seng karbonat (ZnCO₃), karena kadmium sering ditemukan bersama seng di alam.

3. Sifat Fisika dan Kimia Kadmium

Sifat Fisika

Kadmium memiliki beberapa sifat fisik yang menarik dan penting untuk berbagai aplikasi. Sifat-sifat tersebut antara lain:

Warna dan Penampilan: Kadmium murni adalah logam yang berwarna putih kebiruan dengan kilau metalik. Meskipun tampak menarik, kadmium jarang digunakan dalam bentuk murni karena toksisitasnya.
Massa Jenis: Kadmium memiliki kerapatan 8,65 g/cm³, yang lebih rendah dibandingkan dengan logam berat lainnya seperti timbal atau merkuri, tetapi masih tergolong logam berat. Ini berarti kadmium cukup padat, tetapi tidak seberat logam seperti timbal.
Titik Lebur dan Titik Didih: Kadmium memiliki titik lebur 321,07 °C dan titik didih 767 °C. Titik lebur yang relatif rendah membuat kadmium mudah dilebur dan dicetak dalam proses industri.
Kekerasan: Kadmium adalah logam yang lunak dan dapat dipotong dengan pisau. Kekerasannya pada skala Mohs adalah sekitar 2, membuatnya lebih lunak daripada banyak logam lainnya.
Daya Hantar Listrik dan Panas: Kadmium memiliki konduktivitas listrik dan panas yang lebih rendah dibandingkan logam-logam seperti tembaga atau perak, tetapi masih cukup konduktif untuk digunakan dalam aplikasi tertentu, terutama dalam baterai.

Sifat Kimia

Kadmium memiliki sifat kimia yang penting dan berguna dalam berbagai reaksi industri, tetapi juga harus diwaspadai karena sifat toksiknya. Beberapa karakteristik kimia utama kadmium meliputi:

Reaktivitas: Kadmium relatif inert pada suhu kamar dan tidak mudah bereaksi dengan oksigen di udara. Namun, jika dipanaskan, kadmium dapat bereaksi dengan oksigen untuk membentuk lapisan oksida kadmium (CdO) di permukaannya. Oksida kadmium ini adalah senyawa yang beracun.
Reaksi dengan Asam: Kadmium bereaksi dengan asam nitrat (HNO₃) dan asam sulfat (H₂SO₄), menghasilkan gas hidrogen dan larutan garam kadmium. Reaksi dengan asam nitrat dapat dituliskan sebagai:
Pembentukan Senyawa: Kadmium dapat membentuk berbagai senyawa kimia seperti sulfida kadmium (CdS), yang sering digunakan dalam pigmen kuning. Selain itu, kadmium juga membentuk klorida kadmium (CdCl₂) dan nitrat kadmium (Cd(NO₃)₂), yang digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan laboratorium.
Sifat Toksik: Kadmium, baik dalam bentuk unsur maupun senyawanya, bersifat sangat toksik bagi makhluk hidup. Paparan kadmium dapat menyebabkan kerusakan pada organ tubuh manusia, terutama ginjal, dan dapat memicu kanker.

4. Keterjadian di Alam

Kadmium adalah unsur yang relatif langka di kerak bumi, dengan kelimpahan sekitar 0,1–0,5 ppm (bagian per juta). Kadmium biasanya tidak ditemukan dalam bentuk murni di alam, melainkan sebagai komponen minor dalam mineral yang mengandung seng, tembaga, atau timbal. Beberapa sumber utama kadmium adalah:

1. Mineral yang Mengandung Seng

Kadmium sering ditemukan dalam bijih seng, terutama dalam mineral seperti sfalerit (ZnS). Kadmium diperoleh sebagai produk sampingan dari pemurnian seng. Selama proses pemurnian seng, kadmium dipisahkan dan dikumpulkan.

2. Mineral Lain

Selain sfalerit, kadmium juga bisa ditemukan dalam mineral lain seperti greenockit (CdS), meskipun ini jarang ditemukan dalam jumlah besar.

3. Distribusi Geografis

Negara-negara penghasil kadmium utama adalah:

Tiongkok: Pemasok kadmium terbesar di dunia.
Jepang: Salah satu negara yang memproduksi kadmium sebagai produk sampingan dari pemurnian seng.
Meksiko, Kanada, dan Korea Selatan juga memiliki tambang yang menghasilkan kadmium.

5. Kegunaan Kadmium

Meskipun beracun, kadmium memiliki berbagai aplikasi penting dalam industri. Beberapa kegunaan utama kadmium adalah:

1. Baterai Kadmium-Nikel

Salah satu aplikasi paling terkenal dari kadmium adalah dalam pembuatan baterai kadmium-nikel (Ni-Cd). Baterai ini digunakan dalam perangkat portabel seperti telepon seluler, kamera, dan alat listrik. Meskipun sekarang baterai ini telah banyak digantikan oleh baterai yang lebih ramah lingkungan, baterai Ni-Cd masih digunakan dalam aplikasi tertentu yang memerlukan daya tahan dan kinerja yang andal.

2. Pelapisan Logam (Electroplating)

Kadmium sering digunakan untuk pelapisan logam guna melindungi baja dan besi dari korosi. Pelapisan kadmium memberikan perlindungan yang efektif, terutama dalam kondisi lingkungan yang keras, seperti dalam industri penerbangan dan kelautan.

3. Pigmen

Senyawa kadmium, terutama sulfida kadmium (CdS), digunakan sebagai pigmen kuning dalam cat, plastik, dan bahan lainnya. Pigmen kadmium memiliki warna yang cerah dan tahan lama, tetapi penggunaannya telah dikurangi karena kekhawatiran akan toksisitasnya.

4. Semikonduktor

Kadmium juga digunakan dalam sel surya dan detektor inframerah sebagai bahan semikonduktor. Tellurida kadmium (CdTe), misalnya, digunakan dalam pembuatan sel surya yang efisien dan relatif murah.

5. Stabilisator Plastik

Kadmium digunakan sebagai stabilisator dalam beberapa jenis plastik, terutama polivinil klorida (PVC), untuk meningkatkan stabilitas termal dan ketahanannya terhadap degradasi.

6. Dampak Lingkungan dan Kesehatan

Dampak Lingkungan

Kadmium adalah salah satu logam berat yang paling berbahaya bagi lingkungan. Penambangan, peleburan, dan penggunaan kadmium dalam industri dapat menyebabkan pencemaran tanah dan air. Kadmium yang terlepas ke lingkungan dapat terakumulasi dalam tanah dan organisme hidup, mempengaruhi rantai makanan dan mengancam kesehatan ekosistem.

Salah satu kasus pencemaran kadmium yang terkenal adalah bencana Itai-Itai di Jepang pada pertengahan abad ke-20. Dalam kasus ini, limbah kadmium dari tambang seng mencemari sungai dan digunakan untuk irigasi sawah. Penduduk setempat yang terpapar kadmium mengalami kerusakan tulang yang parah, yang menyebabkan nyeri luar biasa dan kerapuhan tulang.

Dampak Kesehatan

Kadmium adalah logam beracun yang dapat menyebabkan berbagai masalah kesehatan, terutama jika terhirup atau tertelan dalam jumlah yang signifikan. Beberapa dampak kesehatan dari paparan kadmium meliputi:

Kerusakan Ginjal: Paparan kadmium jangka panjang dapat menyebabkan kerusakan ginjal yang serius, karena kadmium terakumulasi di dalam tubuh dan mempengaruhi fungsi ginjal.
Penyakit Tulang: Paparan kadmium juga dapat menyebabkan kelemahan tulang dan osteoporosis, seperti yang terlihat pada kasus Itai-Itai.
Kanker: Kadmium telah diklasifikasikan sebagai karsinogen oleh International Agency for Research on Cancer (IARC). Paparan kadmium yang tinggi dapat meningkatkan risiko terkena kanker paru-paru, prostat, dan ginjal.
Komplikasi Paru-Paru: Menghirup debu atau asap kadmium dapat menyebabkan kerusakan paru-paru yang parah, termasuk kondisi yang dikenal sebagai pneumonitis kimia.

7. Pengelolaan dan Regulasi

Karena dampak toksik yang serius, banyak negara telah memberlakukan regulasi ketat terkait penggunaan dan pembuangan kadmium. Beberapa langkah pengelolaan kadmium meliputi:

Pengurangan Penggunaan: Banyak negara telah mengurangi penggunaan kadmium dalam produk konsumen, seperti baterai dan pigmen, melalui peraturan lingkungan yang ketat. Penggunaan baterai kadmium-nikel telah banyak digantikan oleh baterai lithium-ion yang lebih aman.
Pengelolaan Limbah: Limbah yang mengandung kadmium harus dikelola dengan hati-hati untuk mencegah pencemaran lingkungan. Banyak negara memiliki fasilitas khusus untuk menangani limbah berbahaya yang mengandung kadmium.
Standar Kualitas Udara dan Air: Standar untuk batas aman paparan kadmium di udara dan air telah ditetapkan oleh berbagai lembaga internasional, termasuk Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) dan Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (EPA).

8. Kesimpulan

Kadmium adalah logam berat yang penting dalam banyak aplikasi industri, seperti baterai, pelapisan logam, dan pigmen. Namun, karena sifatnya yang sangat beracun, penggunaannya harus dikelola dengan hati-hati untuk mencegah dampak negatif terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Meskipun kadmium telah memberikan kontribusi besar bagi kemajuan teknologi, risiko yang terkait dengan penggunaannya telah mendorong pengembangan alternatif yang lebih aman dan ramah lingkungan.