Palladium

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. oktober 2022; verifikation kræver 1 redigering .
Palladium
←  Rhodium | Sølv  →
46 Ni

Pd

Pt
Periodisk system af grundstoffer46 Pd
Udseende af et simpelt stof
Palladium prøve
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer Palladium / Palladium (Pd), 46
Gruppe , punktum , blok 10 (forældet 8), 5,
d-element
Atommasse
( molær masse )
106.42(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration [Kr] 4d 10
Atomradius 137 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius 128  kl
Ion radius (+4e) 65 (+2e) 80  pm
Elektronegativitet 2,20 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale +0,987
Oxidationstilstande 0, +1, +2, +3, +4
Ioniseringsenergi
(første elektron)
803,5(8,33)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. ) 12,02 g/cm³
Smeltetemperatur 1554°C
Kogetemperatur 2940K _
Oud. fusionsvarme 17,24 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme 372,4 kJ/mol
Molær varmekapacitet 25,8 [2]  J/(K mol)
Molært volumen 8,9  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur Kubisk
FCC
Gitterparametre 3.890  Å
Debye temperatur 274K  _
Andre egenskaber
Varmeledningsevne (300 K) 71,8 W/(m K)
CAS nummer 7440-05-3
46 Palladium
Pd106,42
4d 10

Palladium ( kemisk symbol - Pd , fra lat.  Palladium ) er et kemisk grundstof af den 10. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - en sideundergruppe af den ottende gruppe, VIIIB), den femte periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 46.

Det simple stof palladium (under normale forhold ) er et overgangs ædelmetal af platingruppen ( lette platinoider) med en sølvhvid farve.

Historie

I 1803 modtog Forster, en velkendt mineralhandler i London, et anonymt brev, hvori han bad ham forsøge at sælge en lille mængde af et nyt kemisk grundstof, "palladium", hvoraf en barre var vedlagt brevet [3] . Det mystiske metal blev sat til salg og tiltrak alles opmærksomhed [3] . Der opstod uenigheder blandt engelske kemikere, om dette metal virkelig var et nyt kemisk grundstof, eller om det blot var en legering af tidligere kendte metaller. Kemiker Richard Cheneviks , der ønskede at afsløre den "svigagtige forfalskning", købte en bar af "palladium" [3] . Snart holdt Chenevix en præsentation for medlemmer af Royal Society of London , hvor han meddelte, at dette metal kun var en legering af platin med kviksølv . Men sekretæren for Royal Society, kemiker William Hyde Wollaston , stillede offentligt spørgsmålstegn ved Chenevix' resultater. Andre kemikere formåede ikke at isolere hverken platin eller kviksølv i denne "legering". Kontroversen eskalerede igen og fortsatte aktivt i nogen tid. Da de begyndte at aftage, dukkede en anonym meddelelse op i det videnskabelige tidsskrift Nicholson's Journal om, at enhver, der kunne producere kunstigt palladium inden for et år, ville blive udbetalt en belønning på 20 pund sterling [3] . Interessen for metal sprang igen, men ingen nåede at klare det [3] .

I 1804 rapporterede William Wollaston til Royal Society, at han havde opdaget nye hidtil ukendte metaller, palladium og rhodium , i platinmalm fra Sydamerika [3] . I et forsøg på at rense "rå" platin isoleret fra malmen fra urenheder af guld og kviksølv , opløste han det i aqua regia , og derefter udfældede det fra opløsningen med ammoniak [3] . Den resterende opløsning havde en lyserød farvetone, der ikke kunne forklares med tilstedeværelsen af ​​guld og kviksølv [3] . Derefter blev zink tilsat til denne opløsning , hvilket førte til udfældning af et sort bundfald [3] . Wollaston fandt ud af, at hvis du forsøger at opløse dette tørrede bundfald med aqua regia, opløses noget af det, og noget gør det ikke [3] . Efter at have fortyndet opløsningen med vand tilsatte Wollaston kaliumcyanid til den , hvilket førte til en rigelig udfældning af en allerede orange farve, som ved opvarmning først fik en grå farve og derefter smeltede sammen til en dråbe metal - palladium, som var lettere end kviksølv i vægtfylde . Fra den resterende uopløste del af det sorte sediment isolerede han et andet metal - rhodium [3] .

Det var først i februar 1805, at et åbent brev fra Wollaston blev offentliggjort i Nicholson's Journal , hvori han indrømmede, at palladiumskandalen var hans arbejde [3] . Det var ham, der bragte det nye metal på markedet, og han gav også en anonym annonce, der lovede en bonus for dets kunstige produktion, idet han allerede havde bevis for, at palladium var et nyt metal [3] .

Navnets oprindelse

Den er opkaldt efter asteroiden Pallas , opdaget af den tyske astronom Olbers i 1802, altså kort før opdagelsen af ​​palladium. Til gengæld er asteroiden opkaldt efter Pallas Athena fra oldgræsk mytologi . Palladium , eller Palladium, er det legendariske træbillede af Pallas Athena, der faldt ned fra himlen; ifølge profetien fra Helen (søn af Priam ), vil Troja forblive uforgængelig, så længe denne talisman holdes inden for dens mure. Ifølge legenden, først efter at gudindens favoritter - Odysseus og Diomedes - under en natudflugt stjal Palladium, faldt denne højborg.

At være i naturen

Et af de sjældneste grundstoffer i jordskorpen; dens Clarke-tal er 1·10 −6  %. Forekommer i naturlig form ( allopalladium ), i form af intermetalliske mineraler ( platinpalladium , stannopalladinit Pd 3 Sn 2 , etc.) og andre forbindelser ( palladit PdO, braggit (Pd, Pt, Ni)S osv.). Der kendes omkring 30 palladiummineraler . Det ledsager andre platinmetaller, dets indhold i en blanding af platinoider i forskellige aflejringer varierer fra 25 til 60 % [2] . Ifølge Golshmidts geokemiske klassifikation af grundstoffer , som alle platinoider, tilhører den siderofiler, det vil sige , at den har en affinitet til jern og er koncentreret i Jordens kerne [4] . I øjeblikket er den største (ikke udviklede) palladiumaflejring i Rusland placeret i Murmansk-regionen (Fedorovo-Pansky påtrængende massiv).

Henter

Palladium fremstilles hovedsageligt ved forarbejdning af nikkel- , sølv- og kobbersulfidmalme . En del af verdensproduktionen (ca. 10%) opnås ved udvinding fra sekundære råstoffer [2] .

Fra en opløsning af en blanding af ædelmetaller i aqua regia, efter udfældning af guld og platin, udfældes dichlordiaminpalladium Pd(NH 3 ) 2 Cl 2 , renset ved omkrystallisation fra en ammoniakopløsning af HCl, nedbrudt til pulveriseret palladium ved kalcinering i en reducerende atmosfære omsmeltes palladiumpulveret [2] .

Ved at reducere opløsninger af palladiumsalte opnås palladiumsort - et fint krystallinsk pulver af palladium [2] .

Kompakt metallisk palladium opnås også ved elektroaflejring fra sure nitrit- og fosfatelektrolytter, for eksempel ved brug af Na 2 [Pd(NO 2 ) 4 ] [2] .

Produktionstal

Den største forekomst af palladium er placeret i Rusland (Norilsk, Talnakh ). Aflejringer er også kendt i Transvaal (Sydafrika), Canada, Alaska, Australien, Columbia [5] .

Leverancer af palladium i verden i 2007 beløb sig til 267 tons (inklusive Rusland - 141 tons, Sydafrika - 86 tons, USA og Canada - 31 tons, andre lande - 9 tons). Palladiumforbruget i 2007 var 107 tons i bilindustrien, 40 tons i elektronikindustrien og 12 tons i den kemiske industri [6] .

Ifølge London-forskningsfirmaet GFMS solgte Den Russiske Føderation i 2009 cirka 1,1 millioner ounces palladium, i 2010 - 800 tusind ounces, i 2011 vil eksportmængden være ens [7] .

I december 2019 oversteg vekselpriserne for palladium for første gang niveauet på 1900 dollars pr. troy ounce (samtidig blev det maksimale niveau for guldpriser, der nåedes i 2011, også overskredet) [8] ; på bare fire år firedobledes udvekslingspriserne for dette metal - fra 510 til 2064 dollars pr. troy ounce (til sammenligning: guld steg i samme periode kun i pris halvanden gang - fra 1060 til 1573 dollars), dette blev lettet ved den massive brug af palladiumkatalysatorer [ 9] [10] Den 27. februar 2020 nåede verdenspriserne på palladium et maksimum på $2.795/oz [11] (derefter fulgte et kraftigt fald, men med yderligere vækst) [12] .

Fysiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af palladiumatomet er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10

Palladium er et overgangsmetal . Under normale forhold danner det krystaller af sølv-hvid farve af den kubiske syngoni , rumgruppe Fm 3 m , celleparametre  a = 0,38902 nm , Z = 4 , strukturel type kobber .

Palladium er plastik , mikroadditiver af nikkel , kobolt , rhodium eller ruthenium forbedrer palladiums mekaniske egenskaber og øger dets hårdhed .

Uopløseligt i vand. Massefylde - 12.020 kg / m³ (ved 20 ° C); danner under særlige forhold kolloid palladium og palladium sort . Smeltepunkt - 1554 ° C ( i andre kilder 1552 ° C); kogepunkt omkring 2940 °C. Fusionsvarmen er 16,7 kJ/mol, fordampningsvarmen er 353 kJ/mol. Specifik varme ved 20 ° C - 25,8 J / (mol K); specifik elektrisk modstand ved 25 ° C - 9,96 μ Ohm / cm; termisk ledningsevne - 75,3 W / (m K). Vickers hårdhed 37…39 [2] . Brinell hårdhed 52 kgf / mm 2 .

Temperaturkoefficienten for lineær udvidelse er 1,17·10 −5 K −1 (i området 0…100 °С) [2] .

Overfladespændingskoefficienten for flydende palladium ved smeltepunktet er 0,015 N/cm [2] .

Palladium er paramagnetisk ; dens magnetiske modtagelighed er +5,231·10 −6 (ved 20 °C) [2] .

Absorberer brint aktivt og danner faste opløsninger (op til 900 volumener H 2 pr. volumen Pd), mens gitterkonstanten stiger. Hydrogen fjernes fra palladium ved opvarmning til 100 °C i vakuum [2] .

Isotoper

Naturligt palladium består af seks stabile isotoper : 102 Pd (1,00%), 104 Pd (11,14%), 105 Pd (22,33%), 106 Pd (27,33%), 108 Pd (26,46%) og 110 Pd (11,7%).

Den længstlevende kunstige radioaktive isotop er 107 Pd ( T 1/2 7·10 6 år). Nogle isotoper af palladium produceres aktivt som fissionsfragmenter af uran og plutonium ; Således indeholder det bestrålede brændsel fra moderne atomreaktorer med en atombrændselsforbrænding på 3 % 0,15 % palladium [2] .

Kemiske egenskaber

Palladium er det mest reaktive af platinmetallerne. Reagerer ikke med vand, fortyndede syrer, baser, ammoniakopløsning . Reagerer med varm koncentreret svovlsyre og salpetersyre og er i modsætning til andre platinmetaller opløselig i koncentreret perchlorsyre til dannelse af elementært klor:

(alle andre platinmetaller reducerer klor til +5).

Kan sættes i opløsning ved anodisk opløsning i saltsyre [2] :

Reagerer ved stuetemperatur med regiavand , vådt klor og brom . Når det opvarmes, reagerer det med fluor , svovl , selen , tellur , arsen og silicium . Oxiderer ved sammensmeltning med kaliumhydrosulfat KHSO 4 , interagerer også med en smelte af natriumperoxid [2] .

Når den opvarmes i luft, er den stabil op til ~300 °C og over 850 °C; i området 300 ... 850 °C falmer den på grund af dannelsen af ​​en film af palladiumoxid PdO på overfladen, som nedbrydes ved en højere temperatur [2] .

Ansøgning

Katalysatorer

Palladium bruges ofte som katalysator , hovedsageligt i processen med hydrogenering af fedtstoffer , oliekrakning , organisk syntese (se Lindlar katalysator , Palladium-katalyserede koblingsreaktioner).

Palladiumchlorid PdCl 2 bruges som katalysator og til at påvise spormængder af carbonmonoxid i luft- eller gasblandinger.

Brintteknologier

Da brint diffunderer meget godt gennem palladium, bruges palladiummembraner til at producere ultrarent brint [13] . For at spare dyrt palladium i produktionen af ​​membraner til brintrensning og separation af brintisotoper, er dets legeringer med andre metaller blevet udviklet, den mest effektive og økonomiske legering af palladium med yttrium .

Også palladium er ekstremt effektivt til reversibelt at akkumulere brint. Se Palladiumhydrid.

Elektronik

Palladiumchlorid bruges til galvanisering , som et aktiverende middel i galvanisk metallisering af dielektrikum - især aflejring af kobber på overfladen af ​​lamineret plast ved fremstilling af printplader .

Brugen af ​​palladium i elektriske kontakter skyldes dets høje slidstyrke og korrosionsbestandighed. Palladium og palladiumlegeringer bruges til at belægge sulfidbestandige kontakter. Palladium bruges til fremstilling af højpræcisionsmodstandsreokorder , herunder i form af en legering med wolfram (for eksempel PdV-20M) .

Palladium er også inkluderet i sammensætningen af ​​keramiske kondensatorer (KM-type), med høje temperaturstabilitetsgrader af kapacitansen i højfrekvent sendeudstyr, radiokommunikation og fjernsyn [14] .

I smykker og mønter

I medicin

Andre anvendelser for palladium

Biologisk rolle

Den biologiske rolle af palladium i kroppen er ikke blevet fastslået. I sig selv er palladiummetal ikke-giftigt, men nogle af dets forbindelser, såsom palladium(II)chlorid ) er meget giftige.

Se også

Noter

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Palladium // Kemisk encyklopædi  : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Kobber - Polymer. - S. 440-441. — 639 s. - 48.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-039-8 .
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Populært bibliotek af kemiske grundstoffer. Første bog "Brint - Palladium". Ed. 3. — M.: Nauka, 1983.
  4. Voitkevich V. G. Jordens oprindelse og kemiske udvikling / red. L. I. PRIKHODKO — M.: Nauka, 1973. — 168 s.
  5. Norilsk metal - Hvad ved vi om palladium? Arkiveret 18. september 2010 på Wayback Machine
  6. Bulletin over udenlandsk kommerciel information, nr. 95, 23/08/2008, s.12.
  7. Thomson Reuters GFMS | Analyse og indhold for metalfagfolk Arkiveret 24. juli 2011 på Wayback Machine | Thomson Reuters Eikon
  8. Palladium overskred det historiske maksimum af guld
  9. Økonomer fandt hovedsynderen i faldet i globalt BNP Arkivkopi af 11. januar 2020 på Wayback Machine // RIA Novosti , 01/11/2020
  10. Prisen på palladium nåede for første gang i historien op på 2 tusinde dollars per ounce. Gennemtrængende metal: Palladium vil spille i hænderne Rusland
  11. Metalleder: hvordan en rekordstigning i palladiumpriser kunne påvirke den russiske industri Arkiveret 14. marts 2020 på Wayback Machine // RT, 28. februar 2020
  12. Diagram over palladiumpris i forhold til amerikanske dollars på spotmarkedet Arkiveret 1. december 2020 på Wayback Machineprofinance.ru
  13. Leonova T. N. , Palladium, 1964 .
  14. "Metode til udførelse af arbejde med den omfattende udnyttelse af sekundære ædelmetaller fra brugt computerudstyr" (UTV. GOSTELECOM RF 19.10.1999)
  15. Sergey Kostin. Palladingold™ smykkelegering baseret på ædelmetallet palladium 18 (2018).
  16. [1] // Sberbanks hjemmeside Arkiveret 31. december 2014 på Wayback Machine .
  17. I henhold til artikel 1 i den føderale lov af 26. marts 1998 nr. 41-FZ "On Precious Metals and Precious Stones" Arkiveksemplar af 26. september 2018 på Wayback Machine .
  18. I henhold til artikel 170.2 i Den Russiske Føderations straffelov arkiveret 30. september 2018 på Wayback Machine .
  19. I henhold til artikel 191 i Den Russiske Føderations straffelov (utilgængeligt link) . Hentet 28. januar 2019. Arkiveret fra originalen 27. september 2018. 

Litteratur

Links