Cadmium (auch Kadmium; von , und „Galmei“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Cd und der Ordnungszahl 48. Es wird meist zu den Übergangsmetallen gezählt, obwohl es eine abgeschlossene d-Schale besitzt und damit eher den Hauptgruppenelementen, vor allem den Erdalkalimetallen ähnelt. Im Periodensystem steht es in der 5. Periode sowie der 2. Nebengruppe (Gruppe 12) oder Zinkgruppe.
Cadmium ist ein silbergraues, weiches, duktiles und sehr giftiges Metall, welches als eher selten auf der Erde gilt, besonders in reiner Form. Es kommt meistens in Mineralien vor, darunter Monteponit, Greenockit oder aber auch Cadmoselit. Cadmium wird hauptsächlich in China abgebaut. Es findet Verwendung in Lampen, Lasern, Batterien sowie als Pigment. Aufgrund seiner enormen Toxizität wird es allerdings in bestimmten Anwendungen von weniger giftigen Alternativen verdrängt, für einige Applikationen wurde es sogar in bestimmten Ländern verboten.
Geschichte mini|links|Friedrich Stromeyer 1817 entdeckte Friedrich Stromeyer in Apotheken im Fürstentum Hildesheim Zinkcarbonat einer Fabrik aus Salzgitter, das sich ungewöhnlich verhielt. Dieses verfärbte sich beim Glühen zum Zinkoxid gelblich anstatt wie reines Zinkoxid weiß zu bleiben. Eine Verunreinigung mit Eisen oder Blei konnte ausgeschlossen werden. Bei Untersuchungen entdeckte Stromeyer, dass die Farbe von einem bislang unbekannten Element stammen musste.Friedrich Stromeyer: Ein neu entdecktes Metall und Analyse eines neuen Minerals. In: Journal für Chemie und Physik. Band 21, 1817, S. 297–306 (online). Gleichzeitig fand der Medizinalrat Johann Christoff Heinrich Roloff verunreinigtes Zinkoxid in verschiedenen Apotheken im Umland von Magdeburg. Dieses stammten aus der von Carl Samuel Hermann gegründeten chemischen Fabrik in Schönebeck, das Ursprungsmaterial aus schlesischen Vorkommen. Roloff vermutete zunächst eine Arsen-Verunreinigung, erkannte aber bald seinen Irrtum und ging nun von einem bislang unbekannten Element aus.Johann Christoff Heinrich Roloff: Zur Geschichte des Kadmium. In: Annalen der Physik. 1819, Band 61, Nummer 2, S. 205–210, .
Neben Stromeyer untersuchten auch HermannCarl Samuel Hermann: Entdeckung zweier neuen Metalle in Deutschland. In: Annalen der Physik. 1818, Band 59, Nummer 5, S. 95–108, . und weitere Chemiker das Zinkoxid und versuchten, das unbekannte Element zu isolieren. Stromeyer löste die Ausgangssubstanz zunächst in Schwefelsäure und leitete Schwefelwasserstoff durch die Lösung. Das entstandene Cadmiumsulfid wurde in Salzsäure gelöst und mit Ammoniumcarbonat wurde Cadmiumcarbonat ausgefällt. Dieses wurde zum Cadmiumoxid geglüht und schließlich mit Holzkohle zum Metall reduziert. Für dieses konnte Stromeyer einige Eigenschaften bestimmen, etwa ein spezifisches Gewicht von 8,6944.Friedrich Stromeyer: Ueber das Kadmium. In: Annalen der Physik. 1818, Band 60, Nummer 10, S. 193–210, . Er wählte den Namen Kadmium für das neue Element, da er es in Zinkoxid gefunden hatte. Weitere vorgeschlagene Namen waren Klaprothium (nach Martin Heinrich Klaproth), Melinum (nach lateinisch melinus für Quitten auf Grund der Farbe) und Junionium (nach Juno). Zwischen Stromeyer, Hermann und Roloff entwickelte sich eine Diskussion, wer von ihnen als Entdecker des Cadmiums gelten kann, jedoch blieb der von Stromeyer vergebene Name für das Element.Marco Fontani, Mariagrazia Costa, Mary Virginia Orna: The Lost Elements. Oxford University Press, 2015, ISBN 978-0-19-938334-4, S. 59–61.R. J. Meyer: Cadmium. In: Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie. Springer, 1974, ISBN 978-3-662-11295-3, S. 32.
Der Name Cadmium oder Kadmium leitet sich vom lateinischen bzw. griechischen Namen cadmia bzw. kadmeia des Zinkerzes Galmei ab. Dieses ist schon seit der Antike bekannt und wird unter anderem von Plinius dem Älteren in der Naturalis historia und Pedanios Dioskurides erwähnt. Woher die Bezeichnung ursprünglich stammt, ist unklar. Eine Möglichkeit ist, dass sie ursprünglich auf den mythologischen Kadmos zurückgeht, der angeblich als erster Zinkerze in Griechenland verhüttet hat. Georgius Agricola schrieb, dass der Name von der Pflanzenart Kalmus (lateinisch calamus) stamme, da Galmei im Brennofen ähnlich aussehende dünne Stalaktiten bildet.F. M. Endlich: On Some Interesting Derivations of Mineral Names. In: The American Naturalist. Band 22, Nr. 253, 1888, S. 21–32 ().Helen L. Creech, C.O. Lee: The history of calamine. In: The Journal of the American Pharmaceutical Association. 1939, Band 28, Nummer 2, S. 116–118, .
Cadmium wurde ab etwa 1829 in Oberschlesien produziert und für Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, Letternmetall und die blaue Flammenfarbe von Feuerwerk genutzt. Schon Stromeyer schlug die Verwendung von Cadmiumsulfid als gelbes Pigment in der Malerei vor. 1829 führte Melandri Cadmiumgelb in die Ölmalerei ein, aber erst ab den 1840er Jahren standen größere Mengen Cadmiumverbindungen zur Verfügung und es wurde von verschiedenen Malern wie Claude Monet verwendet.Inge Fiedler, Michael A. Bayard: Cadmium Yellows, Oranges and Reds. In: Robert L. Feller (Hrsg.): Artists’ Pigments. A Handbook of Their History and Characteristics. Archetype Publications London, 1986, ISBN 978-1-904982-74-6, S. 65–69.
Die Giftigkeit von Cadmiumverbindungen wurde erstmals 1858 beobachtet.Gunnar F. Nordberg: Historical perspectives on cadmium toxicology. In: Toxicology and Applied Pharmacology. 2009, Band 238, Nummer 3, S. 192–200, . Trotzdem wurden im 19. Jahrhundert Cadmiumiodid und Cadmiumsulfat gelegentlich medizinisch verwendet. Letzteres wurde als Brechmittel eingesetzt.John Uri Lloyd: The Chemistry of Medicines, Practical. 2. Auflage, Robert Clarke Cincinnati, 1881, S. 237–238 ().
1907 definierte die Internationale Astronomische Union ein Ångström über eine Wellenlänge des Cadmiums. Eine rote Cadmium-Spektrallinie wurde auf Anregung von Albert Michelson auf 6438,4696 Å festgelegt. Diese Definition galt bis 1960, als das Ångström zusammen mit dem Meter nach einer bestimmten Wellenlänge des Kryptons definiert wurde.Nadezda V. Tarakina, Bart Verberck: A portrait of cadmium. In: Nature Chemistry. 2016, Band 9, Nummer 1, S. 96, .
Vorkommen mini|links|Greenockit Cadmium ist mit einem Gehalt von 0,15 ppm in der kontinentalen Erdkruste ein seltenes Element. Auch wenn man die gesamte Erde betrachtet, ist der Cadmiumgehalt mit 0,18 ppm vergleichbar. Dabei ist der Anteil im Erdkern mit 0,32 ppm relativ hoch, während im Erdmantel nur geringe Mengen des Elements vorhanden sind.Rebecca A. Fischer, William F. McDonough: Earth's core composition and core formation. In: Ariel Anbar, Dominique Weis (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. 3. Auflage, Elsevier, 2025, ISBN 978-0-323-99763-8. Dies liegt darin, dass Cadmium ein moderat volatiles Element ist und unter den Bedingungen der Erdentstehung sowohl siderophile (eisenliebende) als auch chalkophile (schwefelliebende) Eigenschaften aufweist.Gabriel Devos, Frédéric Moynier, John Creech, Deze Liu, Igor S. Puchtel, Martin Bizzarro: Cadmium isotope composition of the Earth’s mantle inferred from analysis of oceanic basalts and komatiites. In: Chemical Geology. Band 650, 2024, Artikel 121996, . Dadurch sind bei der Entstehung der Erde große Mengen Cadmium in den Kern abgesunken, es wird geschätzt, dass über 80 % des auf der Erde vorhandenen Cadmium sich im Kern befindet.
Die meisten Gesteine, insbesondere magmatische Gesteine, aber auch Karbonatgestein enthalten nur geringe Mengen Cadmium. In manchen Sedimentgesteinen wie Schwarzschiefer und Phosphorit kann das Element angereichert sein. Dies kann durch biologische Vorgänge oder die Ausfällung von Cadmiumsulfid unter anoxischen Bedingungen am Ozeanboden geschehen.Yizhang Liu, Tangfu Xiao, Robert B. Perkins, Jianming Zhu, Zhengjie Zhu, Yan Xiong, Zengping Ning: Geogenic cadmium pollution and potential health risks, with emphasis on black shale. In: Journal of Geochemical Exploration. Band 176, 2017, S. 42–49, .
Auf Grund der ähnlichen Ionenradien ist Cadmium stets mit Zink vergesellschaftet. Insbesondere die Zinkminerale, Sphalerit, Wurtzit und Smithsonit können bis zu 5 % Cadmium enthalten. Wichtigstes cadmiumreiches Mineral ist dabei Sphalerit. Wie hoch der Cadmiumgehalt eines Sphalerits ist, hängt dabei von verschiedenen Faktoren bei der Entstehung ab. Neben dem Zink-Cadmium-Verhältnis der hydrothermalen Ausgangslösung spielen auch Faktoren wie die Temperatur, der pH-Wert oder die Konzentration an reduzierenden Schwefelverbindungen wie Schwefelwasserstoff eine Rolle. Cadmiumminerale wie Greenockit (CdS) bilden sich nicht hydrothermal, da hierfür das Verhältnis zum Zink in der Ausganglösung zu gering ist. Greenockit bildet sich erst als Sekundärmineral unter Einfluss von Wasser.Michael O. Schwartz: Cadmium in Zinc Deposits: Economic Geology of a Polluting Element. In: International Geology Review. Band 42, Nr. 5, 2000, S. 445–469, .
mini|links|Otavit Neben dem relativ häufigen Greenockit gibt es noch eine Reihe seltener Cadmiumminerale. Dazu gehören etwa Hawleyit CdS, Otavit CdCO3, Niedermayrit CdCu4(SO4)2(OH)6 · 4 H2O, Cadmoselit CdSe und Monteponit CdO. Auch gediegen wurde Cadmium in der Natur gefunden. Insgesamt sind 2025 33 verschiedene Cadmiumminerale anerkannt. Zu den wichtigsten Fundorten zählen Lavreotiki in Griechenland, die Tsumeb Mine in Namibia und Broken Hill in Australien.The mineralogy of Cadmium. mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 16. November 2025.
Cadmium ist ein mobiles Element und kann aus solches aus Gesteinen gelöst werden und in Böden und Grundwasser gelangen. Der Gehalt an Cadmium ist dabei stark vom umgebenden Gestein abhängig und beträgt normalerweise bis zu 5 μg/l in Bodenwasser und 1 μg/l in Grundwasser. In besonders belastetem Grundwasser in Pakistan wurden Konzentrationen von 10 μg/l gemessen. In nicht kontaminierten Böden beträgt der weltweite durchschnittliche Gehalt an Cadmium 0,36 mg/kg. Ist der Cadmiumgehalt eines Bodens über 3 mg/kg, ist dieser entweder durch einen speziellen geologischen Hintergrund oder menschlichen Einfluss kontaminiert. Auch in die Atmosphäre kann Cadmium gelangen, wichtige natürliche Quellen sind cadmiumhaltige Stäube, etwa aus Wüsten, Waldbrände, Meerwasser-Gischt und Vulkanausbrüche.Andreas Kubier, Richard T. Wilkin, Thomas Pichler: Cadmium in soils and groundwater: A review. In: Applied Geochemistry. Band 108, 2019, Artikel 104388, .
Aus kontaminierten Böden können Pflanzen Cadmium aufnehmen. Diese werden davon negativ beeinflusst, es werden etwa das Wachstum und die Keimung unterdrückt, die Nährstoffaufnahme und Photosynthese gestört.Fasih Ullah Haider, Cai Liqun, Jeffrey A. Coulter, Sardar Alam Cheema, Jun Wu, Renzhi Zhang, Ma Wenjun, Muhammad Farooq: Cadmium toxicity in plants: Impacts and remediation strategies. In: Ecotoxicology and Environmental Safety. Band 211, 2021, Artikel 111887, . Es sind aber auch einige Pflanzen wie Arabis gemmifera, Chromolaena odorata oder Nitella opaca bekannt, die höhere Dosen Cadmium tolerieren und das Metall akkumulieren.Marwa A. Ismael, Ali Mohamed Elyamine, Mohamed G. Moussa, Miaomiao Cai, Xiaohu Zhaoab, Chengxiao Hu: Cadmium in plants: uptake, toxicity, and its interactions with selenium fertilizers. In: Metallomics. Band 11, 2019, S. 255–277, . Besonders problematisch ist, wenn Nutzpflanzen Cadmium aufnehmen und das Schwermetall so in die Nahrungskette gelangt und auch die menschliche Gesundheit schädigen kann. Dies betrifft besonders Reis, der eine der Feldfrüchte mit der höchsten Cadmiumanreicherung ist.Jing Wang, Bian Wu, Lei Zhou, Kai Liu, Aiqing You, Wenjun Zha: Cadmium Contamination in Asian Rice (Oryza sativa L.): Mechanistic Insights from Soil Sources to Grain Accumulation and Mitigation Strategies. In: Plants. Band 14, Nr. 18, 2025, Artikel 2844, .