Palladium

Palladium
Tecken Pd Atomnr. 46 Grupp 10 Period 5 Block d
Allmänt
Ämnesklass	övergångsmetaller
Densitet	12023 kg/m3 (273 K)
Hårdhet	4,75
Utseende	Silvrigt vit metallisk
Atomens egenskaper
Atommassa	106,42 u
Atomradie (beräknad)	140 (169) pm
Kovalent radie	131 pm
van der Waalsradie	136 pm
Elektronkonfiguration	[Xe]4d105s0
e– per skal	2, 8, 18, 18, 0
Oxidationstillstånd (O)	+1, -1 (svag bas)
Kristallstruktur	kubisk tätpackning (ccp)
Ämnets fysiska egenskaper
Aggregationstillstånd	fast
Smältpunkt	1828,05 K (1554,90 °C)
Kokpunkt	3236 K (2963 °C)
Molvolym	8,56 ·10-6 m3/mol
Ångbildningsvärme	357 kJ/mol
Smältvärme	17,6 kJ/mol
Ångtryck	1,36 Pa vid 1825 K
Ljudhastighet	3070 m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet	2,20 (Paulingskalan)
Värmekapacitet	244 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga	9,5 × 106 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga	71,8 W/(m·K)
1a jonisationspotential	804,4 kJ/mol
2a jonisationspotential	1870 kJ/mol
3e jonisationspotential	3177 kJ/mol
Stabilaste isotoper
Isotop F % Halv.tid Typ Energi (MeV) Prod. 102Pd 1,02 % 102Pd, stabil isotop med 56 neutroner 104Pd 11,14 % 104Pd, stabil isotop med 58 neutroner 105Pd 22,33 % 105Pd, stabil isotop med 59 neutroner 106Pd 27,33 % 106Pd, stabil isotop med 60 neutroner 107Pd syntetisk 6,5 × 106 år β- 0,033 107Ag 108Pd 26,46 % 108Pd, stabil isotop med 62 neutroner 110Pd 11,72 % 110Pd, stabil isotop med 64 neutroner
SI-enheter & STP används om ej annat angivits.

Palladium är ett metalliskt grundämne som tillhör gruppen platinametaller. Palladium är mycket korrosionsbeständigt och används inom elektronik och i katalysatorer. Kemiskt räknas metallen som en ädelmetall. Palladium används även vid tillverkning av vodka.

Enligt en svensk lag från 1999 stadgas att arbeten av palladium kan få tillstånd att säljas som ädelmetallarbeten.

(Efter asteroiden Pallas, se slutet av artikeln), grundämne, ädelmetall i periodiska systemets grupp 10, kemiskt tecken Pd. Palladium är ett sällsynt grundämne i jordskorpan. Medelhalten är ungefär densamma som för platina, 10–15 mg/ton, och högre än för guld. Förekomst och framställning behandlas under Nplatinametaller. Palladium finns som sperrylit, (Pt,Pd)As2, stibiopalladinit, Pd3Sb, och gediget eller legerat med platina eller guld. Höga palladiumhalter finns i Norilsk i Sibirien, Sudbury i Canada, Stillwater i Montana och i Merensky Reef i Bushveldkomplexet i Sydafrika. Gediget palladium är sällsynt. Legerat med små halter platina och iridium har det påträffats i Colombia, Brasilien, Ryssland (Ural) och Sydafrika (Transvaal). Palladium separeras från de övriga platinametallerna som aminkomplexet [Pd(NH3)2Cl2] eller saltet (NH4)2[PdCl6]. Dessa reduceras till metall genom upphettning under kvävgas eller genom reduktion med hydrazin i vattenlösning. Vid dessa processer faller metallen ut som ett svart pulver (palladiumsvart), som kan smältas samman till massiv metall. Världsproduktionen var 1993 ca 120 ton. I naturen finns palladium som en blandning av sex stabila isotoper; se faktaruta. Metallen är i massiv form silverglänsande och mekaniskt lätt bearbetbar. Tunna folier med en tjocklek på endast en tiotusendels millimeter (0,1 µm) kan valsas ut. Palladium har den lägsta densiteten, smältpunkten och kokpunkten av de sex platinametallerna. Dess ledningsförmåga för elektricitet och värme är som platinas, eller ca sex gånger sämre än koppars.

Palladium räknas som en ädelmetall men är den mest reaktiva av platinametallerna. Vid glödgning i luft oxideras den till oxid, PdO. Varm, rykande salpetersyra löser palladiumsvart, varvid palladium(II)nitrat, Pd(NO3)2, bildas. Lättast löses metallen i samtidigt oxiderande och komplexbildande medier, till exempel kungsvatten eller lösningar av klor eller brom i koncentrerad saltsyra. Palladium angrips av klorgas och flytande brom, kaliumcyanid och natriumhypoklorit, däremot inte av fluor eller jod. Metallen är också resistent mot koncentrerad saltsyra, svavelsyra och hydroxider vid vanliga temperaturer. Den legeras lätt med andra metaller, till exempel guld och platina.

Den mest karakteristiska egenskapen, som också utnyttjas tekniskt, är metallens förmåga att absorbera stora volymer vätgas, vilket upptäcktes av Thomas Graham redan 1866. Även molekyler av de tyngre väteisotoperna, deuterium och tritium, löser sig i palladium. Vid rumstemperatur tar palladium upp ca 350 gånger – i finfördelad form ca 900 gånger och i kolloidal form ca 3000 gånger – sin egen volym vätgas. Dessa senare lösligheter svarar mot en koncentration av väte i metallen som är lika hög som eller högre än i flytande väte. Absorption sker till exempel lätt då palladium utgör katod vid elektrolys av vatten. Absorption i palladium kan användas för att på enkelt sätt väga vätgas. Då höga halter väte absorberas närmar sig materialets sammansättning PdH0,5, det blir sprött och halvledande och expanderar ca 10% p.g.a. fasomvandling. Vid upphettning avges väte åter, nu i atomär och mycket reaktiv form. Detta är grunden för palladiums tekniska användning som katalysator för hydreringsreaktioner. Tunna folier av palladium eller en palladiumlegering innehållande 25% silver (som ej blir skör) är genomsläppliga för vätgas och deuterium och används för att skilja dessa från andra gaser. Vätets löslighet i palladium är också grunden för försöken under slutet av 1980-talet med kall fusion. Av världens samlade palladiumförbrukning 1993 på beräknat drygt 120 ton levererades 52% från Ryska federationen, 36% från Sydafrika och 10% sammanlagt från Canada och USA. Ca hälften används för framställning av elektriska komponenter, till exempel kondensatorer, integrerade kretsar och kontakter. Ungefär 30% används i dentallegeringar, 10% i avgaskatalysatorer för bilar och ca 5% vardera för juvelerararbeten, främst vitt guld, och kemikalier, mest för katalys. Ytbehandling med palladium, palladiering, sker på metaller, glas, porslin och plast för att skydda mot korrosion, ge en elektriskt ledande yta eller för dekorativa ändamål. Exempelvis kan silverföremål beläggas elektrolytiskt med ett tunt skikt av palladium för att undvika mörkfärgning av silversulfid.

Palladium antar i sina kemiska föreningar oxidationstalen 0, +2, och +4, varav de tvåvärda föreningarna är stabilast. Palladium har en stark tendens att bilda metallorganiska föreningar.

Palladium(II)oxid, PdO, är ett svart, i vatten, syror och alkalier svårlösligt fast ämne, som bildas genom direkt reaktion mellan palladiumsvart och syre vid 750°C. Vid 850°C sönderfaller oxiden åter i metall och syre och verkar då som ett oxidationsmedel. Palladium(II)klorid, PdCl2, är ett mörkbrunt, i vatten olösligt fast ämne. I saltsyra löses det under bildning av komplexa joner, tetrakloropalladat(II), PdCl2A4. Dessa joner bildas även som slutprodukt vid upplösning av palladiumsvart i kungsvatten eller i saltsyra och klor. Det är utgångsmaterial för de flesta andra palladiumföreningar och används som katalysator i Wacker-processen för oxidation av eter till acetaldehyd. Tillsats av ammoniak till palladiumklorid ger en rosa fällning av det komplexa saltet [Pd(NH3)4][PdCl4], känt som Vaquelins salt, framställt redan 1813. Vid överskott av ammoniak bildas tetraamminpalladium(II)klorid, [Pd(NH3)4]Cl2. Palladium(II)nitrat, Pd(NO3)2, bildar bruna, hygroskopiska kristaller och erhålls då palladium reagerar med varm, rykande salpetersyra. Vattenlösningar av nitratet innehåller den plankvadratiska tetraakvapalladium(II-jonen, Pd(H2O)2+4. Palladium(II)acetat, Pd(CH3COO)2 bildar gula kristaller som sönderfaller vid 205°C, löser sig i organiska lösningsmedel, och katalyserar organiska reaktioner. Palladium upptäcktes av engelsmannen William Hyde Wollaston (1766–1828) år 1803 och gavs namn efter den då nyss upptäckta asteroiden Pallas.

Kemiskt tecken: Pd
Atomnummer: 46
Naturliga isotoper: 102Pd (1,02%), 104Pd (11,14%), 105Pd (22,33%), 106Pd (27,33%), 108Pd (26,46%), 110Pd (11,72%)
Radioaktiva isotoper med masstal mellan 96 och 116: bl.a. 103Pd (halveringstid 16,97d), 109Pd (13,47h)
Relativ atommassa: 106,42
Elektronkonfiguration i grundtillstånd: [Kr]4d10
Jonisationsenergi PdQPd++eA: 805 kJ/mol
Elektronegativitet (Pauling): 2,20
Elektronaffinitet Pd+eAQPdA: 53,7 kJ/mol
Oxidationsstadier: 0, +2, +4
Atomradie: 137,6 pm
Jonradie: Pd2+ 86, Pd4+ 64 pm
Kovalent radie: 128 pm
Smältpunkt: 1552°C
Kokpunkt: 2940°C
Smältentalpi: 17,2 kJ/mol
Ångbildningsentalpi: 393,3 kJ/mol
Densitet: 12020 kg/m3 (20°C), 10379 kg/m3 (vätska vid smältpunkten)

Se även

• Periodiska systemet