Aller au contenu

Dernière publication le 20 articles4 rubriques

SciFrance

La chimie pour comprendre le monde

ELM Élément n° 48 sur 118

Cadmium (Cd)

Le cadmium est rarement extrait pour lui-même : il accompagne surtout les minerais de zinc. Ses propriétés ont favorisé son emploi dans les batteries, les revêtements et certains pigments, malgré sa toxicité.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité du cadmium

Numéro atomique (Z)
48
Symbole
Cd
Masse atomique
112,414 u
Masse molaire
112,414 g/mol
Famille
Métaux de transition
Période · groupe · bloc
5 · 12 · d
Configuration électronique
[Kr] 5s² 4d¹⁰
État à 20 °C
solide
Température de fusion
321,07 °C (594,22 K)
Température d’ébullition
766,85 °C (1 040 K)
Masse volumique
8,69 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
1,69
Rayon atomique (van der Waals)
158 pm
1re énergie d’ionisation
8,994 eV
Affinité électronique
non mesuré
États d’oxydation
+2
Découverte
1817, par Karl Samuel Leberecht Hermann, Friedrich Stromeyer
Nom tiré de
Cadmos
Abondance dans la croûte terrestre
0,15 mg/kg
Abondance dans l’eau de mer
1,1 × 10⁻⁴ mg/L
Numéro CAS
7440-43-9
Cadmium : période 5, groupe 12, famille des métaux de transition.
Cd
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 18 · 2

Vous rencontrez le cadmium dans des objets ou des procédés très différents, des batteries rechargeables aux revêtements anticorrosion. Cet élément métallique est toutefois peu abondant et sa toxicité impose des précautions particulières. Sa place dans le tableau périodique, son association fréquente avec le zinc et les propriétés de certains de ses composés expliquent à la fois ses usages et les limites de son emploi.

Où trouve-t-on le cadmium dans la nature ?

Le cadmium est présent en faibles quantités dans la croûte terrestre. Il se trouve souvent mêlé aux minerais de zinc, notamment à la sphalérite, où il peut remplacer une partie du zinc dans la structure cristalline. La greenockite, un sulfure de cadmium de formule CdS, est un minerai propre au cadmium, mais elle est généralement associée aux minerais de zinc. Selon l’Université de Los Alamos, presque tout le cadmium est récupéré comme sous-produit du traitement de minerais de zinc, de cuivre ou de plomb.

Cette origine explique que la production de cadmium soit liée à celle d’autres métaux plutôt qu’à une extraction dédiée. En France, L’Élémentarium indique que la production minière de cadmium a cessé après la fermeture, en décembre 1993, du gisement de zinc-germanium-argent de Saint-Salvy.

Que révèle sa place dans le tableau périodique ?

Le cadmium porte le symbole Cd et le numéro atomique 48, qui correspond au nombre de protons de son noyau. Il appartient au groupe 12 et à la période 5. Sa configuration électronique, [Kr]5s² 4d¹⁰, montre que sa sous-couche 4d est remplie. Dans ses composés courants, il forme surtout des ions Cd²⁺, c’est-à-dire des atomes ayant perdu deux électrons.

Cette proximité chimique avec le zinc contribue à leur présence conjointe dans certains minerais. Le cadmium est un métal solide à température ambiante, relativement mou et malléable. Il fond à 321,07 °C. Sa masse atomique est de 112,414 u : cette valeur représente la moyenne pondérée des masses de ses isotopes naturels selon leur abondance, et non la masse d’un seul atome. Dans la famille des métaux de transition, il se situe entre le zinc et le mercure, dans le groupe 12.

À quoi sert-il dans l’industrie ?

Le cadmium est utilisé dans les accumulateurs nickel-cadmium (Ni-Cd), qui stockent et restituent l’énergie électrique. Il sert aussi à réaliser des revêtements métalliques : une fine couche déposée sur une pièce peut la protéger de la corrosion. L’US Geological Survey cite également les pigments et le tellurure de cadmium, un matériau employé dans certaines cellules photovoltaïques.

Plusieurs usages reposent non sur le métal pur, mais sur ses composés. Le sulfure de cadmium (CdS) est un pigment jaune. D’autres composés ont servi dans des matériaux luminescents, notamment pour les écrans à tube cathodique. Ces applications ont évolué avec l’arrivée d’autres matériaux et la prise en compte des risques liés au cadmium.

Pourquoi sa toxicité compte-t-elle ?

Le cadmium et certains de ses composés sont toxiques. Le risque dépend notamment de la forme chimique et de la voie d’exposition : l’inhalation de poussières ou de fumées est un enjeu particulier dans les environnements professionnels. L’Institut UTINAM du CNRS rappelle que le métal peut être dangereux pour la santé et que ses usages, notamment dans les revêtements et les batteries, exposent à des enjeux sanitaires et environnementaux.

Le cadmium n’a pas de rôle biologique nécessaire connu chez l’être humain. Sa présence dans l’environnement peut résulter de sources naturelles, mais aussi d’activités comme l’extraction et la métallurgie. La prudence concerne surtout la fabrication, la manipulation et la fin de vie des produits qui en contiennent : les batteries usagées ne doivent pas être jetées avec les ordures ménagères et doivent suivre une filière de collecte adaptée.

Isotopes naturels du cadmium

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
¹⁰⁶Cd105,9064599(12)1,25 %radioactif
¹⁰⁸Cd107,9041834(12)0,89 %radioactif
¹¹⁰Cd109,90300661(61)12,49 %stable
¹¹¹Cd110,90418287(61)12,8 %stable
¹¹²Cd111,90276287(60)24,13 %stable
¹¹³Cd112,90440813(45)12,22 %radioactif
¹¹⁴Cd113,90336509(43)28,73 %radioactif
¹¹⁶Cd115,90476315(17)7,49 %radioactif

68 isotopes du cadmium sont connus, dont 3 stables. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du cadmium ?

La masse molaire du cadmium est de 112,414 g/mol, d’après la masse atomique standard de 112,414 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de cadmium pèse donc environ 112,414 grammes.

Quel est le numéro atomique du cadmium ?

Le numéro atomique du cadmium est 48 : son noyau compte 48 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Cd.

Quelle est la configuration électronique du cadmium ?

La configuration électronique du cadmium est [Kr] 5s² 4d¹⁰, soit 2, 8, 18, 18, 2 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le cadmium appartient au bloc d du tableau périodique.

Le cadmium est-il un métal pur ou un composé ?

Le cadmium désigne un élément chimique, symbole Cd, qui peut exister sous forme de métal ou se combiner à d’autres éléments pour former des composés. Le sulfure de cadmium (CdS), par exemple, est un composé utilisé comme pigment jaune. Les risques et les propriétés varient selon la forme chimique.

Le cadmium est-il magnétique ?

Le cadmium métallique n’est pas ferromagnétique comme le fer. Il présente un comportement diamagnétique : un champ magnétique le repousse très faiblement. Cette propriété n’explique pas ses principaux usages industriels, qui reposent plutôt sur ses caractéristiques électrochimiques, ses alliages ou ses composés.

Pourquoi trouve-t-on du cadmium dans certaines batteries ?

Dans une batterie nickel-cadmium, le cadmium participe aux réactions électrochimiques qui permettent de stocker et de restituer l’énergie. Ces accumulateurs sont rechargeables. Comme le cadmium est toxique, leur collecte et leur traitement en fin de vie sont importants pour éviter sa dispersion dans l’environnement.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.