Паладиум

Паладиум (Pd, лат. palladium) — хемиски елемент со симбол Pd атомски број 46 од VIIIB група. Тој е редок метал , со сребреникаво бела боја. Бил откриен во 1803 година од страна на Вилијам Хјуд Волстон во Лондон. Тој го именувал металот според астеоридот Палада. Металите: Паладиум, Платина, Родиум, Рутениум, Иридиум и Осмиум формират група елементи која е наречена платинска група на метали. Тие имаат слични хемиски својства. Паладиумот има најниска точка на топење од групата.
Повеќе од половина од достапната количина на паладиумот во светот (и неговиот конгенист платина) се користи за катализатори, кој претвораат до 90% од штетните гасови во издувните системи на автомобилите во помалку штетни супстанци (од штетните: јаглеводороди (hydrocarbons), јаглерод моноксид, азот диоксид; во помалку штетните спагаат: азот, јаглерод диоксид и водена пареа). Паладиумот, исто така, се користи во електроника, стоматологија, медицина, прочистување на водород (во производство), применета хемија, третирање на подземни води и накит. Паладиумот е клучна компонента во горивните ќелии, во кои се одвива реакција помеѓу водород и кислород за да се добие струја, топлина и вода.
Рудните резерви на платина и други метали од платинската група се ретки. Најголемите резерви можат да се најдат во норитскиот појас од комплексот Бушвелд Игнеус (Igneous Complex) распространет во Трансваловиот басен (Transvaal Basin) во Јужно Африканска Република; комплексот Стилвотер (Stillwater Complex) во Монтана, САД; Базенот Садбери (Sudbury Basin) и округот Тандер Беј (Thunder Bay District) во Онтарио, Канада; и комплексот Нориљск во Русија. Паладиумот, исто така, може да се добие со рециклирање на искористени катализатори. Поради широката примена и ограничените резерви има голем интерес за инвестирање.
1 Каратеристики
Паладиумот припаѓа на десеттата група на периодниот систем. Конфигурацијата во последните електонски орбитали е во соогласност со хундово правило. Електроните од Ѕ(С) орбиталата се придрижуваат до D(Д) пополнувајки ја, бидејќи имаат помала енергија.
Z, Елемент, Број на електрони/слоеви
28, никел, 2, 8, 16, 2 (или 2, 8, 17, 1)
46, паладиум, 2, 8, 18, 18
78, платина, 2, 8, 18, 32, 17, 1
110, дармштатиум, 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (предвидено)
Паладиумот е мек сребрено бел метал кој наликува на платина. Од платинската група на метали паладиумот има најмала густина и најниска точка на топење. При жарење е мек и еластичен(дуктилен) а при ладење му се зголемува неговата цврстина и јачина. Паладиумот се раствора полека во концентрирана азотна киселина, во концентрирана сулфурна киселина и во хлороводородна киселина. Лесно се раствора на собна температура во царска вода (aqua regia).
Паладиумот не реагира со кислород на стандардна температура (кога ќе се изложи на воздух, не потемнува и не го губи сјајот). Кога паладиум ќе се загрее на тепература од 800 °C ќе се создаде слој од паладиум(II) оксид(PdO). Доколку е изложен на влажен воздух кој содржи сулфур може делумно да го изгуби сјајот(кородира). Кога тенок слој од паладиум ќе се бомбардира со алфа-честички, на ниска температура ќе покаже суперспроводливи особини, при T<sub>c</sub>=3.2 K.
1.1 Изотопи
Во природата може да се најдат седум изотопи од паладиум, од кој шест се стабилни изотопи. Најстабилните радиоизотопи се: <sup>107</sup>Pd со период на полу распад од 6.5 милиони години (застапен во природата), <sup>103</sup>Pd со период на полу распад од 17 денови и <sup>100</sup>Pd со период на полу распад од 3.63 денови. Релативна атомска маса на други осумнаесет изотопи се движи помеѓу 90.94948(64) u (<sup>91</sup>Pd) to 122.93426(64) u (<sup>123</sup>Pd). Периодот на полу распад на овие изотопи е помал од триесет минути. Исклучок се: <sup>101</sup>Pd (период на полу распад: 8.47 часа), <sup>109</sup>Pd (период на полу распад: 13.7 часа), и <sup>112</sup>Pd (период на полу распад: 21 часа).
За изотопи со помала атомска маса од најзастапениот стабилен изотоп,<sup>106</sup>Pd, радиоактивното распагање се одвива преку електронски зафат(β+ распад) при што како производ на ова распаѓање се добива родиум. За изотопи со поголема атомска маса од <sup>106</sup>Pd, при бета(β- распад) радиоактиво распаѓање се добива сребро. Радиогеничното <sup>107</sup>Ag ,што се добива преку радиоактивно распаѓање на <sup>107</sup>Pd, било откриено во 1978 во метеоритот Санта Клара Santa Clara од 1976. Научниците претпоставуваат дека формирањето на малите планети со железно јадро се случило 10 милиони години по нуклеосинтезата.<sup>107</sup>Pd
Корелацијата на <sup>107</sup>Pd наспроти Ag забележани во телата во Сончевиот Систем, кои се истопиле во периодот на создавањето на системот, мора да го оддаваат присуството на нуклиди со краток живот при самото создавање на сончевиот Систем .
2 Соединенија
: ''''
Паладиумот во соединенијата најчесто се наоѓа во 0 и +2 оксидациска состојба, но може да се најде и во други оксидациски состојби. Соединенијата на паладиум се многу слични со оние на платината.
Структура на ''α''-PdCl<sub>2</sub>, Структура на ''β''-PdCl<sub>2</sub>
2.1 Паладиум (II)
Паладиум(II) хлорид (PdCl<sub>2</sub>) — главен почетен материјал за други спединенија на паладиум. Тој се добива при реакција на паладиум и хлор. Се користи на хетерогени паладиумски катализатори како што се паладиум на бариум(II) сулфат паладиум на јаглерод и паладиум(II) хлорид на јаглерод. Раствори од PdCl<sub>2</sub> во азотна киселина реагираат со оцетна киселина по што се добива паладиум(II) ацетат. PdCl<sub>2</sub> реагира со лиганди(L) и гради квадратно планарни комплексни соединенија од типот PdCl<sub>2</sub>L<sub>2</sub>. Еден пример за вакво соединение е дериватот на бензонитрил PdX<sub>2</sub>(PhCN)<sub>2</sub>.
:PdCl<sub>2</sub> + 2 L → PdCl<sub>2</sub>L<sub>2</sub> (L = PhCN, PPh<sub>3</sub>, NH<sub>3</sub>, ит.н.)
Комплексното соединение бис(трифенилфосфин)паладиум(II) дихлорид е корисен катализатор.
2.2 Пладиум (0)
Паладиумот формира повеќе нулаваленти комплексни соединенија со формули PdL<sub>4</sub>, PdL<sub>3</sub> и PdL<sub>2</sub>. На пример, редукција на смесата од PdCl<sub>2</sub>(PPh<sub>3</sub>)<sub>2</sub> и PPh<sub>3</sub> дава тетракис(трифенилфосфин)паладиум(0):
:2 PdCl<sub>2</sub>(PPh<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 4 PPh<sub>3</sub> + 5 N<sub>2</sub>H<sub>4</sub> → 2 Pd(PPh<sub>3</sub>)<sub>4</sub> + N<sub>2</sub> + 4 N<sub>2</sub>H<sub>5</sub><sup>+</sup>Cl<sup>−</sup>
Друго важно паладиум(0) комплексно соединение е трис(дибензилидинацетон)дипаладиум(0) (Pd<sub>2</sub>(dba)<sub>3</sub>), кое што се добива со редукција на натриум тетрахлоро паладат во присуство на дибензилидинацетон.
Паладиум(0) како и пакадиум (II), се користат како катализатори во реакции на спојување(coupling reactions) за што Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi, и Akira Suzuki добиле Нобелова награда во 2010. таквите реакции имаат широка примена за добивање на хемикалии со голема чистота. Паладиум(II) ацетат, тетракис(трифенилфосфин)паладиум(0) (Pd(PPh<sub>3</sub>)<sub>4</sub>) и трис(дибензилидинацетон)дипаладиум(0) (Pd<sub>2</sub>(dba)<sub>3</sub>) се користат како катализатори или преткатализатри.
2.3 Други оксидациски состојби
Иако паладиум(IV) соединенијата се релативно ретки, еден пример за такво соидинение е натриум хексахлоро паладат(IV), Na<sub>2</sub>[PdCl<sub>6</sub>]. познати се и неколку соединенија на паладиум(III). Паладиум(VI) бил откриен во 2002, но подоцна ова открие било отфлено. Постојат комплексни соединенија на паладиум со различна валентност, на пример, Pd<sub>4</sub>(CO)<sub>4</sub>(OAc)<sub>4</sub>Pd(acac)<sub>2</sub> формира бесконечана паладиумска низа со алтернативно мегусебно поврзани Pd<sub>4</sub>(CO)<sub>4</sub>(OAc)<sub>4</sub> и Pd(acac)<sub>2</sub> единици .
3 Историја
Вилијам Хјуд Волстон првпат го забележал неговото откритие на нов благороден метал во неговиот лабаратриски бележник во јули 1802. Металот го именувал паладиум во август. Во април 1803 Волстон прочистил одредена количина од металот и го понудил во мала продавница во Сохо. Ричард Ченевикс тврдел дека паладиумот е всушност легура на платина и жива. Како реакција на оваа остра критика, Волстон анонимно понудил награда од 20 долари за 20 зрна синтетичка легура од паладиум. Ченевикс ги објавил своите истражувања на паладиум во 1803 година, за кој(што) бил награден со Коплиев медал. Волстон ги објавил своето откритие на родиум во 1804 и објавил дел од истражувањата на паладиум. Во публикација од 1805, го објави своето откритие на јавноста.
It was named by Wollaston in 1802 after the asteroid 2 Pallas, which had been discovered two months earlier. Wollaston found palladium in crude platinum ore from South America by dissolving the ore in aqua regia, neutralizing the solution with натриум хидроксид sodium hydroxide, and precipitating platinum as амониум хлороплатинат ammonium chloroplatinate with амониум хлорид ammonium chloride. He added жива(II) цијанид mercuric cyanide to form the compound паладиум(II) цијанид palladium(II) cyanide, which was heated to extract palladium metal.
Во минатото паладиум хлоридот бил препичуван како третман за туберкулоза, со доза од 0.065 g на ден(одприлика еден милиграм за секој килограм телесна тежина). Овој тетман имал многу несакани последици и затоа бил заменет со поефикасни лиекови.
Главнината од паладиумот се користи за изработка катализатори во автомобилската индустрија. Непосредно пред 2000 година, извозот на паладиум од страна на Русија повеќекратно бил попречен и не бил навремен. Поради политички причини, извозната квота не била испорачана на време. Како резултат на ова се јавила паника на пазарот која предизвикала цената на паладиумот да достигне $1340 (долари) за тројна унца (дотогаш највисока цена по тројна унца). Во тој период автомобилаката компанија Форд (Ford Motor Company), стравувајки дека непостојаниот дотур на паладиум ќе го наруши произвотството, натрупува залихи. поради падот на цените во 2001, Форд има изгубено една милијарда долари.
World demand for palladium increased from 100 tons in 1990 to nearly 300 tons in 2000. The global production of palladium from mines was 222 tonnes in 2006 according to the United States Geological Survey. Many were concerned about a steady supply of palladium in the wake of Russia's military maneuvers in Ukraine, partly as sanctions could hamper Russian palladium exports; any restrictions on Russian palladium exports would exacerbate what is already expected to be a large palladium deficit in 2014. Those concerns pushed palladium prices to their highest level since 2001. In September 2014 they soared above the $900 per ounce mark. In 2016 however palladium cost around $614 per ounce as Russia managed to maintain stable supplies. In January 2019 palladium futures climbed past $1,344 per ounce for the first time on record, mainly due to the strong demand from the automotive industry.
4 Присуство
Севкупниот ископ од сите рудници достигнал до 208,000 килограми во 2016, каде Русија ископуваше најмногу со 82,000 килограми, пропратена од јужна африка и САД. Руската компанија Норлиск Никел глобално произведува најголема количина паладиум со 39% .
Паладиумот може да се најде како слободен метал во легура со злато и други метали од платинската група in placer deposits на планината Урал, Австралија, Етиопија и во Северна и Јужна Америка.За произвотство на паладиум , овие резерви немаат големо значење. Најважните комерцијални извори се резервите на никeл и бакар кој се наоѓаат во басенот Садбери, Онтарио и Норлиск-Талнах во Сибир.Други поголеми депозити се среќаваат во Меренскиот гребен како и платинската група метали во комплексот Бушвелд Игнеус во Јужна африка. Комплексот Стилвотер Игнеус во Монтана и рудната зона Роди во комплексот Лак де зиљ (Lac des Îles igneous complex) во Онтарио се остнатите два извори на паладиум во Канада и САД. Паладиумот се среќава во ретките минерали коперит и поларит. Познати се и многу други паладиумови минерали, но тие се многу ретки. Паладиумот се создава во реактори за јадрено цепење и може да се оддвои(екстрахира) од искористено јадрено гориво, но не се користи ово ј извор на паладиум. Ниедна од постоечките постројки нема опрема која е соодветна за оддвојуванје на паладиумот од радиоактивниот отпад.
5 Примена
Денес паладиумот најмногу се користи во катализатори.. Тој се користи и во накит, стоматологија, во изработка на часовници, лентички за проверка на шеќер, авионски свекички (свеќици) и електрични контакти. Паладиумот исто така се користи во професионални флејти (концертни или класични). Паладиумот како пазарна стока има меѓународен ИСО (ISO) код XPD и 964. Паладиум еден од четирите метали кој има таков код, останатите се злато сребро и платина. Бидејќи апсорбира водород, паладиумот е клучен елемент во контроверзните експериментите со ладно соединување кој започнале во 1989.
5.1 Катализа
Паладиумот кога е иситнет, како кај црн паладиум (смеса од паладиум и јаглерод), станува повеќенаменски катализатор којшто хетерогено ги забрзува каталитичките процеси како што се хидрогенизација, дехидрогенизација, крекинг на нафта.
Основната состојка на катализаторот Линдрал е паладиумот, таканаречен линдрален паладиум. Соединенија што содржат паладиум ги олеснуваат реакциите со ковалентна (јаглерод-јаглерод) врска. На пример:
* Хекова реакција
* Сузукиева реакција
* Цуџи-Тростова реакција
* Векеров процес
* Негишиева реакција
* Стилова реакција
* Соногаширина реакција
Дисперзиран во спроводни материјали, паладиумот е одличен електрокатализатор кај оксидација на првични алкохоли во алкална средина. Паладиумот е исто така повеќе наменски метал за хомогена калализа, во комбинација со широк спектар на лиганди за високо селективни хемиски трансформации.
Каталитичките органски реакции со паладиум беа признаени за Нобелова награда по хемија во 2010 година. Во 2008 година студиите покажаа дека паладиумот е ефикасен катализатор во јаглеродо флуоридни врски.
Паладиумот како катализатор најмногу се користиво органската хемија и во индустријата. Неговата употреба расте како алатка за синтетичка биологија, во 2017 година во живо било демонстрирано третирање на болест кај цицачи со ппомош на каталитичка активност од наночестички на паладиум.
5.2 Електроника
Втората најчеста примена на паладиумот е во електониката, во произвотство на повеќеслојни керамички контензатори. Паладиумот (и легура на паладиум и сребро) во овие контензатори се користи во електодите. Паладиумот (понекогаш во легура со никел) се користи за обложување на компоненти и конектори во електроника ви во материјалите за лемење. Според податоците на Џонсон Мети во 2006 година, во електорнската индустрија се употрепиле 33.2 тони паладиум.
5.3 Технологија
Водородот лесно дифузира низ загреан паладиум ,мембрански реактори со паладиумови мембрани се користат во произвотство на водород со голема честота. Паладиум се користи во паладиум-водородни електроди во електро-хемиски проучувања. Паладиум (II) хлорид лесно катализира гасовид јаглерод моноксид и се користи во детектори на јаглерод моноксид.
5.4 Складирање на водород
Паладиумот лесно апсорбира водород на собна температура, создаавјки паладуим хидрид PdH<sub>x</sub> ,каде x е помала од 1. Иако ова својство е присутно кај многу преодни метали,паладиумот има единствен висок апсорпционен капацитет, и не ја губи својата ковливост сè додека x не се приближи до 1 Ова својство се рагледувало за да се дизајнира ефикасен, евтин, и безбеден начин за скалдирање водородно гориво, но паладиумот е премноги скап за оваа намена. содржината на водородот во паладиумот може да се поврзе со магнетната супсцетибилност, која опаѓа со порастот на водорот и се изедначува на нула за PdH<sub>0.62</sub>. Во кој било друг повисок однос, растворот станува дијамагнетичен.
5.5 Стоматологија
Паладиумот во мали количини(околу 0.5%) се користи во некој легури од кој се прават амалгамски пломби. Тој помага да се намали корозијата и да го зболеми металниот сјај на конечниот продукт.
5.6 Накит
Паладиумот се користи како скапоцен метал во накит од 1939, како алтернатива на платина во легурата „бело злато“, каде поради природната бела боја на паладиумот, тој немора да се обложува со родиум. Платината има многу помла густина. Слично на златото, паладиумот може да се обработи во форма на лист кои може да има дебелина од 100 nm. За разлика од платината паладиумот може да ја изгуби бојата на теператури поголеми од 400 °C, и е релативно крута.
Пред 2004, паладиумот во накит главно се употребувал во произвотство на бело злато. Паладиумот е еден од трите најпопуларни метали кој се користат како легура во бело злато(се користат и никел и сребро). Легурата од паладиум и злато е посакпа од легура на никел и злато, но понекогаш (Pd) може да предизвика алергиски реакции(но може да се појават алергиски реакции и со никел). За време на Втората светска војна паладиумот бил стратешки ресурс. Затоа, дел од накитот во тој период е направен од паладиум. Во минатото се избегнувало користење на паладиум во накит бидејќи бил тежок за леење. Кога овој проблем бил надминаат тој се почнала да се користи во накит, делумно поради зголемувањето на цената на платина во исто време со падот на цената на паладиум.
На почетокот на 2004, заради наглиот раст на цените на злато и платина, Кина почна да произведува големи количества на накит од паладиум, користејки 37 тони во 2005. Со промената на релативните цени падна и побарувачката на паладиум на падна на 17.4 тони во 2009. Поради зголемената побарувачката на паладиум како катализатор цената пораснала за одприлика 50% од таа на платина во јануари 2019. Во јануари 2010, биле воведени жигови (hallmark, потврда на состав кај благородни метали) од страна на „канцелариите за проценка“(assay offices) во Обидинетото Кралство. Од тогаш жиговите се неопходни за целиот накит кој се рекламира како чист паладиум или негова легура. Тој може да има цисто тоа од 500, 950 или 999 делови паладиом од 1000 дела легура.
Перцата кои направени од злато понекогаш се обожуваат со паладиум кога се бара ребреникав изглед(наместо злател). Шифер (Sheaffer) го користи паладиумот како облога со децении, за акцент на златната боја или целосно обложување на златото.
5.7 Фотографија
Со користење на платина и платинови соли може да се принтаат фотографии во црно-бело. често користен во комбинација со платина, паладиммот е алтернатива на сребро.
6 Токсичност
Паладиумот е метал со ниска токсичност. Човечкото тело тешко го апсорбира кога ќе се внесе во телото. Паладиумовите сили убиваат некои растениа како што е водениот зумбул, но погелемиот број на растенија се отпорни иако тестовите покажуваат дека нивото повисоко од 0,0003%, има влијание на растот на билката. Високите дози на паладиум можно е да се отровни, тетирањата на глодачи наведуваат на помислата дека е канцероген, сепак не постојат цврсти докази дека елеметот е штетен по здравјето на луѓето.
7 Предупредување
Паладиумот ,како и други метали од паладиумовата група, е прилично инертен. Постојат случаи на алергиски контактен дерматитис, но не се достапни доволно информации за неговите ефекти. Се покажало дека луѓето кој имаат алергиска реакција од паладиум исто така реагираат со никел. За тие луѓе се препорачува да избегнуваат забни пломби кои содржат паладиум.
Мала количина на паладиум се испусшта од автомобили кој имаат катализатори. Се испушта помеѓу 4 и 108 ng/km од автомобилите, а вкупниот внес преку храна е проценува дека е помал од 2 µg по човек на ден. Паладиумот може да се внесе(конзумира) од стоматолошки пломби, од кои се проценува дека се внесува помалку од 15 µg по човек на ден. Луѓе кој работат со паладиум или негови соединенија можно е да имаат многу поголем внес. За растворливи соединенија како на пример паладиум хлорид, 99% се отстранува од телото во рамките на 3 дена.
Кај глувци средната смртоносна доза(median lethal dose)(LD<sub>50</sub>) за растворливи соединенија на паладиум е 200 mg/kg за орална конзумација и 5 mg/kg доколку се прими преку вена.
8 Поврзано
* Процвет на стоки во 2000-тите
* Паладиумот како инвестиција
* Псевдо паладиум
9 Наводи
10 Надворешни врски
* at ''The Periodic Table of Videos'' (University of Nottingham)
***