O cádmio é um elemento químico de símbolo Cd de número atômico 48 (48 prótons e 48 elétrons) e de massa atómica igual a 112,4 u. À temperatura ambiente, o cádmio encontra-se no estado sólido.
Está situado no grupo 12 da classificação periódica dos elementos. É um metal branco azulado, relativamente pouco abundante. É um dos metais mais tóxicos, apesar de ser um elemento químico essencial, necessário em quantidades muito pequenas, entretanto, sua função biológica não é muito clara. Normalmente é encontrado em minas de zinco, sendo empregado principalmente na fabricação de pilhas. Foi descoberto em 1817 por Friedrich Stromeyer.
Características principais miniaturadaimagem|Uma esfera de cádmio ao lado de uma moeda. O cádmio é um metal branco azulado, dúctil e maleável. Pode-se cortá-lo facilmente com uma faca. Em alguns aspectos é similar ao zinco.
A toxicidade que apresenta é similar a do mercúrio; possivelmente se liga a resíduos de cisteína. A metalotioneina, que apresenta resíduos de cisteína, se liga seletivamente com o cádmio.
Seu estado de oxidação mais comum é o +2. Pode apresentar o estado de oxidação +1, mas que é muito instável.
Aplicações Aproximadamente 75% do cádmio produzido é empregado na fabricação de baterias, especialmente nas baterias de níquel-cádmio. 25% é empregado em galvanoplastia (como revestimento). Alguns sais são utilizados como pigmentos. Por exemplo, o sulfeto de cádmio é empregado como pigmento amarelo. É usado em algumas ligas metálicas de baixo ponto de fusão (ligas de Newton e Wood, principalmente). Muitos tipos de solda contém este metal. Em barras de controle em fissão nuclear. Alguns compostos fosforescentes de cádmio são empregados em televisores. É empregado em alguns semicondutores. Alguns compostos de cádmio são empregados como estabilizantes de plásticos como, por exemplo, no PVC.
História O cádmio (do latim, cadmia, e do grego kadmeia, que significa "calamina", o nome que recebia antigamente o carbonato de zinco) foi descoberto na Alemanha em 1817 por Friedrich Stromeyer, observando que algumas amostras de calamina com impurezas mudavam de cor quando aquecidas, o que não ocorria com a calamina pura. O novo elemento, cádmio, foi encontrado como impureza neste composto de zinco. Durante uns cem anos a Alemanha foi o principal produtor deste metal.
Em 1888, Van Gogh utilizou os compostos com o cádmio como o corante em parte da obra artística Doze girassóis numa jarra. Na Conferência Internacional de Pesos e Medidas ocorrida em 1927 se redefiniu o metro segundo uma linha espectral do cádmio. Entretanto, esta definição foi mudada posteriormente.
Impactos ambientais O cádmio apesar das inúmeras aplicações industriais e na vida do ser-humano, a sua elevada quantidade pode provocar diversos problemas ambientais, uma vez que é um elemento do grupo dos metais pesados tóxicos é organocumulativo. A sua contaminação pode ser dada pela poluição da água e do solo, e assim, nas minas ou nas indústrias de fundição.Colin Baird, Química Ambiental, 2° Edição, Editora Bookman, Página 432-433.
Abundância e obtenção O cádmio é um elemento escasso na crosta terrestre. As reservas são difíceis de serem encontradas e existem em pequenas quantidades. Nos minerais normalmente é substituído pelo zinco devido à semelhança química. O cádmio é geralmente obtido como subproduto da obtenção do zinco. É separado do zinco pela precipitação com sulfatos ou mediante destilação. Geralmente o zinco e o cádmio estão nos minerais na forma de sulfetos que queimados originam uma mistura de óxidos e sulfatos, e o cádmio é separado aproveitando-se a maior facilidade que apresenta para sofrer redução.
O mineral mais importante de zinco é a esfalerita, (Zn, Fe)S, semelhante ao mineral de cádmio denominado greenockita ou grinoquita, CdS. O cádmio, além de ser obtido da mineração e metalurgia do sulfeto de zinco, também é obtido, em menor quantidade, das de chumbo e cobre. Existem outras fontes secundárias de obtenção do cádmio, uma delas é a partir de sucatas recicladas de ferro e aço, donde se obtém aproximadamente 10% do cádmio consumido.
O cádmio é um elemento encontrado de forma natural na crosta terrestre. É um metal macio com um brilho muito semelhante ao da prata, porém dificilmente encontrado na forma elementar. Em geral, este metal é encontrado ligado a outros elementos, tais como oxigênio, cloro ou enxofre, formando compostos. Todos estes compostos são sólidos estáveis que não se evaporam. Somente o óxido de cádmio é encontrado na atmosfera na forma de pequenas partículas.
Uma grande parte do cádmio utilizado com fins industriais é obtido como produto da fundição de rochas que contêm zinco, cobre ou chumbo. O cádmio apresenta várias aplicações industriais, porém é frequentemente usado para a produção de pigmentos, pilhas elétricas e plásticos.
Pequenas quantidades de cádmio são encontradas naturalmente no ar, na água, no solo e nos alimentos. Para a maioria das pessoas, a comida é a principal fonte de exposição ao cádmio porque muitos alimentos tendem a absorve-lo e retê-lo. As plantas absorvem este elemento principalmente do solo e da água.
Farmacodinâmica A toxicidade aguda pelo cádmio pode ser fatal, resultando numa hepatite fulminante, hemorragia, edema pulmonar e lesão testicular. Na intoxicação aguda com fumo (cigarro) ou pó, os pulmões são os órgãos principalmente afetados e reagem com irritação aguda, inflamação, edema e hemorragia.
Por outro lado, a intoxicação crónica pode alterar a função renal, interromper o controlo da pressão arterial, suprimir o sistema imunológico, perturbar processos metabólicos, induzir osteomalácia, doença pulmonar e cancro.
A exposição à inalação aguda pode resultar em sintomas semelhantes aos de uma gripe, entre eles, febre, calafrios, dores no corpo, dores musculares e nas articulações e danos pulmonares.
A lesão tubular renal é, provavelmente, o efeito adverso mais comum relacionado à exposição, tanto na população em geral como em indivíduos ocupacionalmente expostos.
O cádmio entra no rim sob a forma de complexo com a metalotioneína, O glomérulo renal filtra este complexo que vai ser absorvido no túbulo contornado proximal. O complexo cdMt é armazenado e decomposto nos lisossomas. O Cd livre acumula-se na mitocôndria, levando à disfunção mitocondrial, formação de radicais livres e indução de apoptose. A toxicidade ocorre com a falta de metalotioneína nas células tubulares para formar complexos com o cádmio e inativá-lo.
A citotoxicidade hepática do cádmio foi relatada, embora em concentrações mais elevadas (IC50 variando entre 1,1 e 1,6 mg/L em células hepatocarcinomas HepG2). A despolarização gradual da membrana mitocondrial, paralelamente à densidade celular reduzida e aos níveis de ATP, com aumento da atividade da caspase-3/7, é sugestiva da ocorrência de apoptose mitocondrial dependente, por aumento da libertação de mediadores pró-apoptóticos.
O esqueleto contém mais de 99% do cálcio total do organismo, sendo a mais importante fonte de cálcio, para manter a homeostasia quando o aporte diário é insuficiente. Esta homeostasia é a responsável pela regulação da reabsorção e da constante remodelação óssea que, por sua vez, é regulada, principalmente, pela vitamina D e pela hormona da paratiróide (PTH). Os efeitos tóxicos da exposição ao cádmio podem estar diretamente relacionados com a sua interferência a nível do metabolismo do cálcio ou de forma indirecta no funcionamento renal. Uma exposição contínua ao cádmio induz disfunção renal, tendo como consequência a diminuição da concentração de vitamina D produzida, ocorrendo alterações nos mecanismos de reabsorção renal de cálcio, verificando-se um desequilíbrio na homeostasia. Deste modo, como tentativa de manter o equilíbrio, ocorre uma contínua e exacerbada reabsorção óssea. Podem surgir sintomas como dores reumáticas fortes, perda substancial de osso e osteomalácia e/ou osteoporose .
Para além de provocar a eliminação excessiva de cálcio, provoca também diminuição da capacidade de concentração de urina e aumento de excreção urinária de glicose, aminoácidos e de enzimas.
A genotoxicidade ocorre, provavelmente, através de mecanismos indiretos, como a indução de stress oxidativo e pela interferência na resposta a alterações no DNA e sistemas de reparação. Por estes motivos, é considerado um co-mutagênico e um carcinógenico não genotóxico. Além disso, estudos sobre as alterações das vias de sinalização desencadeadas pelo cádmio, revelaram a capacidade de interferir nas cascatas dos mensageiros secundários, na transcrição de genes e na regulação do microRNA, de ativar as vias de sinalização proliferativas e de sobrevivência que promoverão a carcinogênese quando não controladas por mecanismos pró-apoptóticos.
Relativamente à intoxicação nas crianças, comparativamente a um adulto, que possui uma superfície corporal elevada proporcionalmente ao volume, assim como a superior ingestão de líquidos e alimentos relativamente ao peso corporal, constituem um grupo suscetível à intoxicação pelo cádmio, sobretudo em bebés e crianças de 1ª infância pelo leite e produtos lácteos.
Por outro lado, há evidências que destacam a correlação entre os metais pesados e a inflamação cerebral crónica e a neurodegeneração. A neurotoxicidade induzida pelo cádmio envolve a formação de espécies reativas de oxigénio (ROS) e radicais livres, alterações nos processos que dependem do cálcio/zinco, desregulação dos sistemas de reparação celular, modificações epigenéticas e efeitos que mimetizam o estrogénio, alterando as cascatas de sinalização, diretamente ou indiretamente, afetando a transcrição génica.
Toxicidade do cádmio O cádmio é um metal pesado que produz efeitos tóxicos nos organismos vivos, mesmo em concentrações muito pequenas.
A exposição ao cádmio nos humanos ocorre geralmente através de duas fontes principais: a primeira é por via oral (por água e ingestão de alimentos contaminados), e a segunda por inalação. Os fumantes são os mais expostos ao cádmio porque os cigarros contêm este elemento.
Alguns órgãos vitais são alvos da toxicidade do cádmio. Em organismos intensamente expostos, o cádmio ocasiona graves enfermidades ao atuar sobre estes órgãos. Existem actualmente algumas descrições de possíveis mecanismos de toxicidade do cádmio, entretanto, o modo real pelo qual este elemento age como agente tóxico tem sido pouco estudado.
A aplicação de certos fertilizantes ou de excrementos de animais no solo destinado ao cultivo de alimentos pode aumentar o nível de cádmio que, por sua vez, causa um aumento no nível deste elemento nos produtos cultivados. O cádmio não é encontrado em quantidades preocupantes na água, entretanto pode ser contaminada quando flui através de encanamentos soldados com materiais que contêm este metal ou quando entra em contato com lixos químicos.
A fonte mais importante de descarga do cádmio para o meio ambiente é através da queima de combustíveis fósseis (como carvão e petróleo) e pela incineração de lixo doméstico. O cádmio também contamina o ar quando se fundem rochas para extrair zinco, cobre ou chumbo. Trabalhar ou viver à proximidade de uma destas fontes contaminantes pode resultar numa exposição significativa ao cádmio.
Fumar é outra importante fonte de exposição ao cádmio. Como as demais plantas, o tabaco contém cádmio que é inalado pelo fumante. Muitos fumadores contêm o dobro de cádmio em seus organismos comparado aos não fumadores.
O cádmio entra na corrente sanguínea por absorção no estômago ou nos intestinos logo após a ingestão do alimento ou da água, ou por absorção nos pulmões após a inalação. Muito pouco cádmio entra no corpo através da pele. Usualmente só é absorvido pelo sangue aproximadamente 1 a 5% do cádmio ingerido por via oral, entretanto é absorvido de 30 a 50% quando inalado.