Paladium
Lebih dari setengah dari pasokan paladium dan serupa platinum masuk ke dalam pengubah katalitik, yang mengkonversi sampai 90% gas berbahaya dari gas buang kendaraan bermotor (hidrokarbon, karbon monoksida, dan nitrogen dioksida) menjadi zat yang kurang berbahaya (nitrogen, karbon dioksida dan uap air). Paladium juga digunakan dalam elektronik, kedokteran gigi, kedokteran, pemurnian hidrogen, aplikasi kimia, pemulihan air tanah dan perhiasan. Paladium memainkan peran kunci dalam teknologi yang digunakan untuk sel bahan bakar, yang menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik, panas, dan air.
Deposit bijih paladium dan PGM lainnya termasuk langka, dan deposit yang paling banyak telah ditemukan di sabuk norit "Bushveld Igneous Complex" yang meliputi "Transvaal Basin" di Afrika Selatan, "Stillwater Complex" di Montana, Amerika Serikat, "Thunder Bay District" di Ontario, Canada, dan "Norilsk Complex" di Rusia.
Paladium berada dalam golongan 10 tabel periodik, namun memiliki konfigurasi yang sangat menyimpang di kulit elektron terluarnya dibandingkan dengan anggota lain golongan 10 (lihat juga niobium (41), rutenium (44), dan rodium (45)), yaitu memiliki lebih sedikit kulit elektron terisi daripada unsur-unsur sebelumnya (fenomena unik untuk paladium). Hal ini membuat kulit valensi memiliki delapan belas elektron - sepuluh lebih banyak daripada delapan yang dijumpai dalam kulit valensi gas mulia dari neon seterusnya.
Paladium adalah logam lunak putih keperakan yang menyerupai platina. Ini adalah yang paling kurang padat dan memiliki titik leleh terendah dari kelompok logam platina. Pd bersifat lunak dan ulet ketika dipanaskan dan sangat meningkatkan kekuatan dan kekerasan ketika didinginkan. Paladium lambat larut dalam asam nitrat pekat, dalam asam sulfat pekat panas, dan dalam asam klorida jika dihaluskan.
Tingkat oksidasi umum paladium adalah 0, +1, +2 dan +4. Terdapat relatif sedikit senyawa yang dikenal dengan paladium pada tingkat oksidasi +3, meskipun senyawa tersebut telah diajukan sebagai intermediat dalam banyak reaksi gandengan silang ("cross-coupling") yang dikatalisasi paladium. Pada tahun 2002, paladium(VI) pertama kali dilaporkan.
Lapisan paladium dengan defek yang diproduksi oleh bombardir partikel alfa pada temperatur rendah menunjukkan superkonduktivitas dengan T=3,2 K.
Paladium alami terdiri dari tujuh isotop, enam di antaranya merupakan isotop stabil. Radioisotop paling stabil adalah Pd dengan waktu paruh 6,5 juta tahun (dijumpai di alam), Pd dengan waktu paruh 17 hari, dan Pd dengan waktu paruh 3,63 hari. Delapanbelas radioisotop lainnya berhasil diidentifikasi dengan massa atom berkisar antara 90,94948(64) u (Pd) sampai 122,93426(64) u (Pd). Sebagian besar mempunyai waktu paruh kurang dari tigapuluh menit, kecuali Pd (waktu paruh: 8,47 jam), Pd (waktu paruh: 13,7 hours), dan Pd (waktu paruh: 21 jam).
Untuk isotop dengan nilai satuan massa atom kurang dari isotop stabil yang paling berlimpah, Pd, moda peluruhan utamanya adalah tangkapan elektron dengan produk peluruhan utama adalah rodium. Moda peluruhan utama untuk isotop-isotop Pd dengan massa atom lebih dari 106 adalah peluruhan beta yang menghasilkan produk utama perak.
Ag radiogenik adalah produk peluruhan Pd dan pertama ditemukan pada tahun 1978 dalam meteorit Santa Clara tahun 1976. Para penemu mengungkapkan bahwa peleburan dan diferensiasi planet kecil berinti besi terjadi 10 juta tahun setelah proses nukleosintesis. Korelasi Pd versus Ag diamati dalam badan, yang telah meleleh sejak pertumbuhan sistem tata surya, harus mencerminkan keberadaan nuklida berumur pendek dalam sistem tata surya awal.
Paladium tidak bereaksi dengan oksigen pada temperatur normal (maka tidak memudar di udara). Paladium yang dipanaskan hingga 800 °C akan menghasilkan lapisan paladium(II) oksida (PdO). Ia sedikit memudar pada udara lembab yang mengandung belerang. Paladium utama berada dalam tingkat oksidasi 0, +2, dan +4; meskipun tingkat oksidasi +4 langka. Satu contoh paladium(IV) adalah heksakloropaladat(IV), [PdCl].
Unsur paladium bereaksi dengan klorin menghasilkan paladium(II) klorida; yang larut dalam asam nitrat dan mengendap sebagai paladium(II) asetat pada penambahan asam asetat. Kedua senyawa ini dan bromidanya bersifat reaktif dan relatif murah, menjadikan mereka titik tolak yang sesuai menuju kimia paladium. Ketiganya bukan monomer; klorida dan bromida sering harus direfluks dalam asetonitril untuk mendapatkan monomer kompleks asetonitril yang lebih reaktif, misalnya:
PdX2 + 2MeCN -> PdX2(MeCN)2
(X\ =\ Cl,\ Br)
Palladium(II) klorida adalah bahan awal utama bagi banyak katalis paladium lainnya. Hal ini digunakan untuk mempersiapkan katalis paladium heterogen: paladium pada barium sulfat, paladium pada karbon, dan paladium klorida pada karbon. Ia bereaksi dengan trifenilfosfin dalam pelarut pengkompleks menghasilkan bis(trifenilfosfin)paladium(II) diklorida, katalis yang bermanfaat. Bilamana diinginkan, katalis dapat dibuat secara "in situ".
formula_1
Reduksi kompleks fosfin ini dengan hidrazin dan fosfin berlebih menghasilkan tetrakis(trifenilfosfin)paladium(0), salah satu dari dua kompleks paladium(0) utama:
formula_2
Kompleks paladium(0) lainnya, tris(dibenzilidenaseton)dipaladium(0) (Pd(dba)), dibuat dengan mereduksi natrium tetrakloropaladat dengan kehadiran dibenzilidenaseton.
Kompleks paladium valensi campuran Pd(CO)(OAc)Pd(acac) membentuk struktur rantai Pd tak terhingga, dengan interkoneksi alternatif pada unit Pd(CO)(OAc) and Pd(acac).
Reaksi-reaksi yang melibatkan senyawa paladium sebagai katalis dikenal sebagai kumpulan reaksi penggandengan dikatalisis paladium. Contoh penting antar lain reaksi Heck, Suzuki dan Stille. Paladium(II) asetat, tetrakis(trifenilfosfin)paladium(0) (Pd(PPh)), dan tris(dibenzelidenaseton)dipaladium(0) (Pd(dba)) merupakan senyawa yang berguna, baik sebagai katalis maupun sebagai titik tolak katalis.
William Hyde Wollaston mencatat penemuan logam mulia baru pada Juli 1802 dalam buku laboratoriumnya dan menamakannya paladium pada bulan Agustus tahun yang sama. Wollaston memurnikan material itu secukupnya dan menawarkannya, tanpa menyebut penemunya, di sebuah toko kecil di Soho pada bulan April 1803. Setelah kritik keras yang dilontarkan oleh Richard Chevenix bahwa paladium merupakan paduan platina dan raksa, Wollaston secara anonim menawarkan hadiah 20 poundsterling untuk 20 butir "paduan" paladium sintetis. Chevenix menerima Medali Copley pada tahun 1803 setelah ia menerbitkan percobaan pada paladium. Wollaston menerbitkan penemuan rodium pada tahun 1804 dan menyebutkan beberapa karyanya pada paladium. Dia mengungkapkan bahwa ia adalah penemu dari paladium dalam suatu publikasi pada tahun 1805.
Itu disebut oleh Wollaston pada 1802 mengikuti nama asteroid Pallas, yang telah ditemukan dua bulan sebelumnya. Wollaston menemukan paladium dalam bijih platina mentah dari Amerika Selatan dengan melarutkan bijih dalam air raja, menetralkan larutan menggunakan natrium hidroksida, dan mengendapkan platina sebagai amonium kloroplatinat menggunakan amonium klorida. Dia menambahkan merkuri sianida untuk membentuk senyawa paladium(II) sianida, yang kemudian dipanaskan untuk mengekstraksi logam paladium.
Paladium klorida pernah diresepkan sebagai pengobatan tuberkulosis dengan dosis 0,065 g per hari (sekitar satu miligram per kilogram berat badan). Perawatan ini memiliki banyak efek samping negatif, dan kemudian digantikan oleh obat yang lebih efektif.
Sampai dengan tahun 2000, pasokan paladium dari Rusia untuk pasar global berulang kali tertunda dan terganggu karena kuota ekspor tidak diberikan tepat waktu, karena alasan politik. Akibatnya kepanikan pasar mendongkrak harga hingga harga tertinggi sepanjang sejarah sebesar $1100 per troy ounce pada Januari 2001. Sekitar waktu ini, Ford Motor Company, karena takut produksi mobilnya terganggu akibat kemungkinan kekurangan paladium, menimbun dalam jumlah besar logam yang dibelinya mendekati harga tinggi. Ketika harga jatuh pada awal tahun 2001, Ford kehilangan hampir US$1 miliar. Permintaan dunia terhadap paladium meningkat dari 100 ton pada tahun 1990 menjadi hampir 300 ton pada tahun 2000. Produksi global paladium dari tambang adalah 193 ton pada tahun 2014 menurut Survei Geologi Amerika Serikat. Kebanyakan palladium digunakan untuk pengubah katalitik dalam industri otomotif. Saat ini muncul perhatian menyangkut tentang pasokan paladium saat kebangkitan manuver militer Rusia di Ukraina, sebagian sebagai sanksi yang dapat menghambat ekspor paladium Rusia; setiap pembatasan ekspor paladium Rusia akan memperburuk apa yang sudah diperkirakan yaitu akan terjadi defisit besar paladium pada tahun 2014.
Pada tahun 2014, Rusia adalah produsen paladium terbesar di dunia dengan pangsa 43%, diikuti Afrika Selatan dengan 30%. Canada yang hanya 10% dan AS 6% adalah produsen penting paladium lainnya.
Paladium dapat dijumpai sebagai logam bebas yang berpadu dengan emas dan logam golongan platina lainnya dalam endapan letakan ("placer deposit") di Pegunungan Ural, Australia, Ethiopia, Amerika Utara dan Selatan. Untuk produksi paladium timbunan ini hanya memainkan peranan kecil. Sumber komersial terpenting adalah timbunan nikel-tembaga yang ditemukan di Sudbury Basin, Ontario, dan deposit Norilsk–Talnakh di Siberia. Deposit besar lainnya adalah deposi logam golongan platina Merensky Reef di sekitar Bushveld Igneous Complex Afrika Selatan. Stillwater igneous complex di Montana dan badan bijih zona Roby di Lac des Îles igneous complex, Ontario, adalah dua sumber lain paladium di Canada dan Amerika Serikat. Paladium dijumpai dalam mineral langka kuperit dan polarit.
Paladium juga dihasilkan dalam reaktor fisi nuklir dan dapat diekstraksi dari bahan bakar nuklir yang digunakan (lihat sintesis logam mulia) meskipun paladium dari sumber ini tidak digunakan. Belum ada satupun fasilitas pemrosesan ulang nuklir saat ini yang dilengkapi teknologi untuk mengekstrak paladium dari limbah radioaktif tingkat tinggi.
Tak seperti keberadaan mineral platina di Kalimantan (khususnya di Kabupaten Tanah Laut), hingga saat ini potensi tambang mineral paladium belum ditemukan di Indonesia. Beberapa kemungkinan potensi mineral paladium ada di beberapa wilayah Sulawesi, Kalimantan, dan kepulauan Maluku, karena umumnya logam ini ditemukan di wilayah-wilayah pertambangan nikel.
Penggunaan paladium terbesar saat ini adalah sebagai pengubah katalitik. Paladium juga digunakan untum perhiasan, bidang kedokteran gigi, pembuatan arloji, lembar penguji gula darah, busi pesawat terbang dan pada produksi peralatan bedah dan kontak listrik. Paladium juga digunakan untuk membuat "transverse flute" profesional. Sebagai komoditas, paladium bulion mempunyai kode mata uang XPD dan 964. Paladium adalah salah satu dari empat logam yang memiliki kode tersebut, lainnya adalah emas, perak dan platina. Oleh karena kemampuannya menyerap hidrogen, paladium adalah komponen kunci pada percobaan fusi dingin yang kontroversial yang dimulai tahun 1989.
Dalam bentuk halusnya, seperti dalam paladium pada karbon, paladium membentuk suatu katalis serba guna dan mempercepat reaksi hidrogenasi dan dehidrogenasi, seperti dalam "cracking" minyak bumi. Sejumlah besar reaksi pembentukan ikatan karbon–karbon dalam kimia organik (seperti reaksi Heck dan penggandengan Suzuki) dikatalisis dengan senyawa paladium. (Lihat Senyawa Paladium dan reaksi penggandengan berkatalis paladium.) Sebagai tambahan, paladium, ketika didispersikan pada bahan konduktif, menunjukkan ia adalah elektrokatalis yang sangat baik untuk oksidasi alkohol primer dalam media alkalis. Pada tahun 2010, reaksi organik berkatalis paladium mendapatkan anugerah Nobel Kimia. Palladium juga merupakan logam serba guna untuk katalisis homogen. Ia digunakan dalam kombinasi dengan banyak macam ligan untuk transformasi kimia yang sangat selektif. Sebuah penelitian tahun 2008 menunjukkan bahwa paladium adalah suatu katalis yang efektif untuk membuat ikatan karbon-fluorida. Paladium dijumpai dalam katalis Lindlar, yang juga dikenal sebagai Paladium Lindlar.
Aplikasi terbesar kedua paladium dalam bidang elektronika adalah dalam pabrikasi kapasitor keramik multilapisan, yang menggunakan paladium (dan aloy paladium-perak) sebagai elektrode. Paladium (kadang-kadang sebagai paduan dengan nikel) digunakan dalam penyepuh konektor dalam produk-produk elektronik.
Ia juga digunakan untuk menyepuh komponen elektronik dan sebagai bahan penyolder. Sektor elektronika menghabiskan 1,049 juta troy ounce (32,6 ton) paladium pada tahun 2014, menurut laporan Johnson Matthey.
Hidrogen mudah berdifusi melalui paladium yang dipanaskan; oleh karena itu, ia dapat memurnikan gas. Reaktor membran dengan membran Pd digunakan dalam produksi hidrogen berkemurnian tinggi. Paladium adalah bagian dari elektrode paladium-hidrogen dalam studi elektrokimia. Paladium(II) klorida dapat mengoksidasi gas karbon monoksida dalam jumlah besar, dan digunakan dalam detektor karbon monoksida.
Paladium mudah mengabsorpsi hidrogen pada suhu ruang membentuk paladium hidrida PdH dengan x di bawah 1. Sementara sifat ini jamak dimiliki oleh banyak logam transisi, paladium bersifat unik dengan kapasitas absorpsinya yang tinggi dan oleh karenanya ia tidak kehilangan keelastisitasannya hingga nilai x yang tinggi. Sifat ini telah diteliti untung merancang suatu bahan penyimpanan hidrogen yang efisien, tetapi tidak murah (paladium itu sendiri sayangnya cukup mahal untuk kegunaan ini).
Kandungan hidrogen dalam paladium dapat dikaitkan dengan kerentanan magnetik, yang menurun dengan kenaikan kandungan hidrogen. Kerentanan (suseptabilitas) menjadi nol untuk PdH. Pada rasio yang lebih tinggi larutan padat menjadi diamagnetik.
Paladium digunakan dalam jumlah kecil (sekitar 0,5%) untuk paduan pada amalgam gigi untuk menurunkan korosi dan meningkatkan kilau logam pada hasil akhir.
Paladium telah digunakan sebagai logam berharga ("precious metal") pada perhiasan sejak 1939, sebagai alternatif platina untuk membuat emas putih. Penggunaan ini diperoleh dari warna putih alami paladium, yang tidak memerlukan pelapisan rodium. Densitas paladium jauh di bawah platinum. Sama seperti emas, paladium dapat ditipiskan hingga ketebalan hanya 100 nm ( in). Tidak seperti platina, warna paladium dapat memudar pada pemanasan di atas ; dan relatif rapuh.
Paladium adalah salah satu dari tiga logam paling populer yang digunakan untuk membuat paduan emas putih (nikel dan perak juga dapat digunakan). Paladium-emas merupakan logam paduan yang lebih mahal daripada nikel-emas, tetapi jarang menyebabkan reaksi alergi (meskipun alergi silang tertentu dengan nikel dapat terjadi).
Ketika platina ditetapkan sebagai suatu sumber daya pemerintah yang strategik selama Perang Dunia II, banyak pita perhiasan dibuat dari paladium. Laporan September 2001, paladium lebih mahal daripada platina dan jarang digunakan untuk perhiasan juga karena hambatan teknis dalam "casting". Namun, masalah "casting" telah terselesaikan dan penggunaannya untuk perhiasan telah meningkat karena lonjakan harga platina dan kejatuhan harga paladium.
Sebelum tahun 2004, penggunaan utama paladium dalam perhiasan adalah pabrikasi emas putih. Pada awal 2004, ketika harga emas dan platina meningkat tajam, China mulai memproduksi perhiasan paladium dalam volume yang signifikan dan menggunakan 37 ton paladium untuk keperluan ini pada 2005. Harga relatif antara paladium dan platina berubah setelah tahun 2008 terjadi penurunan permintaan paladium menjadi 17,4 ton pada tahun 2009.
Pada Januari 2010, sertifikat ("hallmark") untuk paladium diperkenalkan oleh biro pengujian kadar logam di Inggris Raya, dan menjadi suatu persyaratan legal untuk memberikan sertifikat pada semua artikel perhiasan yang menjelaskan sebagai terbuat dari paladium penuh atau hanya sebagian. Artikel dapat diberi tanda mengandung minimum 500, 950, atau 999 bagian per ribu paladium.
Ujung Fountain pen dari emas kadang-kadang dilapisi dengan paladium ketika lebih diinginkan tampilan perak, daripada emas. Sheaffer telah menggunakan lapisan paladium selama beberapa dekade, baik sebagai aksen ujung pena emas atau untuk menutupi emas seluruhnya.
Dengan proses pencetakan platinotype, fotografer membuat cetakan hitam-putih nan artistik menggunakan garam platina atau paladium. Sering digunakan dengan platina, paladium menyajikan suatu alternatif untuk perak.
Paladium adalah logam dengan toksisitas rendah. Ia tidak mudah diserap oleh tubuh manusia ketika tertelan. Tumbuhan seperti "water hyacinth" dapat mati oleh garam paladium dosis rendah. Sebagian besar tumbuhan lainnya dapat menoleransinya, meskipun hasil pengujian menunjukkan bahwa pada dosis di atas 0,0003% dapat mempengaruhi pertumbuhan. Paladium dosis tinggi dapat beracun; pengujian pada tikus menunjukkan kemungkinan karsinogenik, tetapi tidak ada bukti yang jelas bahwa unsur ini memiliki efek merugikan pada manusia.
Logam paladium halus bersifat piroforik. Sebagai logam golongan platina, bahan ini cukup inert. Meskipun dermatitis kontak telah dilaporkan, tetapi jumlah data pengaruh paparan paladium sangat terbatas. Telah dilaporkan bahwa orang dengan reaksi alergi terhadap paladium juga bereaksi terhadap nikel, sehingga disarankan untuk menghindari penggunaan aloy gigi yang mengandung paladium pada pengidap alergi ini.
Sejumlah paladium ditebar oleh knalpot kendaraan yang menggunakan konverter katalitik ("catalytic converter". Antara 4 dan 108 ng/km partikulat paladium dilepas oleh mobil-mobil ini. Total asupan dari makanan diperkirakan kurang dari 2 µg per orang per hari. Sumber kedua paladium adalah paduan untuk restorasi gigi; ada kemungkinan paladium terasup kurang dari 15 µg per orang per hari. Pekerja yang berkecimpung dengan paladium atau senyawanya dapat mengasup jumlah yang lebih tinggi. Untuk senyawa terlarut seperti paladium klorida, 99% dikeluarkan dari tubuh dalam 3 hari.
Median dosis letal (LD) senyawa paladium terlarut untuk mencit adalah 200 mg/kg untuk oral dan 5 mg/kg untuk administrasi intravena.