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Palladium



Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Palladium, Pd, 46
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 10, 5, d
Aussehen silbrig, weiß, metallisch
Massenanteil an der Erdhülle 1 · 10-6 %
Atomar
Atommasse 106,42 u
Atomradius (berechnet) 140 (169) pm
Kovalenter Radius 131 pm
Van-der-Waals-Radius 163 pm
Elektronenkonfiguration [Kr] 4d105s0
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 18, 0
1. Ionisierungsenergie 804,4 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1870 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 3177 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Dichte 12,023 g/cm3
Magnetismus
Schmelzpunkt 1828,05 K (1554,90 °C)
Siedepunkt 3236 K (3125 °C)
Molares Volumen 8,56 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 357 kJ/mol
Schmelzwärme 17,6 kJ/mol
Dampfdruck

1,33 Pa bei 1825 K

Schallgeschwindigkeit 3070 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 244 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 9,5 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit 71,8 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände 0, +2, +4
Oxide (Basizität) PdO (leicht basisch)
Normalpotential 0,915 V (Pd2+ + 2e- → Pd)
Elektronegativität 2,20 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
100Pd

{syn.}

3,63 d ε 0,363 100Rh
101Pd

{syn.}

8,47 h ε 1,980 101Rh
102Pd

1,02 %

Stabil
103Pd

{syn.}

16,991 d ε 0,543 103Rh
104Pd

11,14 %

Stabil
105Pd

22,33 %

Stabil
106Pd

27,33 %

Stabil
107Pd

{syn.}

6,5 · 106 a β 0,033 107Ag
108Pd

26,46 %

Stabil
109Pd

{syn.}

13,7012 h β 1,116 109Ag
110Pd

11,72 %

Stabil
111Pd

{syn.}

23,4 min β 2,190 111Ag
112Pd

{syn.}

21,03 h β 0,288 112Ag
NMR-Eigenschaften
  Spin γ in
rad·T−1·s−1
E fL bei
B = 4,7 T
in MHz
105Pd -5/2 1,224 · 107 0,00112 9,15
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
R- und S-Sätze R: 11-36/37/38
S: 7/9-16-26-36
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.


Palladium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Pd und der Ordnungszahl 46. Das seltene silberweiße Übergangsmetall der Platingruppe ähnelt im chemischen Verhalten sehr dem Platin.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Palladium wurde 1803 von William Hyde Wollaston entdeckt. Er benannte es 1804 nach dem zwei Jahre vorher entdeckten Asteroiden Pallas. Wollaston fand das Element 46 in südamerikanischem Platinerz aufgrund zu geringer Ausbeuten an Platin aus in Königswasser aufgelösten Proben.

Vorkommen

Metallisches Palladium und palladiumhaltige Legierungen in Fluss-Seifen befinden sich im Ural, Australien, Äthiopien und in Nord- und Südamerika. Sie sind aber seit Jahrzehnten weitestgehend ausgebeutet.

Heute wird es meist aus Nickel- und Kupfererzen gewonnen. Ungefähr 40% stammen aus russischer Förderung.

Mit der Altwagenentsorgung wird der Anteil des rezyklierten Palladiums aus den Abgaskatalysatoren ansteigen. Über die Möglichkeit der Gewinnung von Palladium aus abgebrannten Brennelementen, siehe Edelmetallsynthese.

Eigenschaften

 

Palladium ist ein Metall und das leichteste Element der Platingruppe. Daher hat es von den Elementen dieser Gruppe den niedrigsten Schmelzpunkt und ist auch am reaktionsfreudigsten. Bei Raumtemperatur reagiert es jedoch nicht mit Sauerstoff. Es behält an der Luft seinen metallischen Glanz und läuft nicht an. Im geglühten Zustand ist es weich und duktil, bei Kaltverformung steigt die Festigkeit und Härte aber schnell an (Kaltverfestigung).

Palladium ist ein Edelmetall, auch wenn es deutlich reaktiver ist als das verwandte Element Platin: Es löst sich in Salpetersäure. In Salzsäure löst es sich bei Luftzutritt langsam auf. Der Edelmetallcharakter von Palladium ist dem des benachbarten Silbers vergleichbar: In vielen Säuren ist Palladium das edlere Metall, in Salzsäure verhält es sich aber aufgrund der Bildung von leichtlöslichen Palladiumchloridverbindungen unedler.

Palladium besitzt die höchste Absorptionsfähigkeit aller Elemente für Wasserstoff. Bei Raumtemperatur kann es das 900-fache, Palladiummohr das 1200-fache und kolloidale Palladiumlösungen das 3000-fache des eigenen Volumens binden. Man kann die Wasserstoffaufnahme als Lösen von Wasserstoff im Metallgitter und als Bildung eines Palladiumhydrids mit der ungefähren Zusammensetzung Pd2H beschreiben[1]. Bei 30 °C und Normaldruck entspricht das maximale Wasserstoff-Palladium-Verhältnis der Formel PdH0.608.

Gewöhnlich nimmt es die Oxidationsstufen +2 und +4 an. Bei Verbindungen der scheinbaren Oxidationsstufe +3 handelt es sich um Pd(II)/Pd(IV)-Mischverbindungen. In neueren Untersuchungen konnte auch sechswertiges Palladium dargestellt werden.

Sicherheitshinweise

In kompakter Form nicht brennbar, jedoch als Pulver oder Staub leicht entzündlich.

Verwendung

Feinverteilt ist Palladium ein exzellenter Katalysator zur Beschleunigung von chemischen Reaktionen, insbesondere Hydrierungen und Dehydrierungen (Einbau und Entzug von Wasserstoff), sowie zum Cracken von Kohlenwasserstoffen.

Weitere Anwendungen:

  • Abgaskatalysatoren für Ottomotoren. (Palladium verdrängt das teurere Platin.)
  • Schmuckwaren (vor allem in China)
  • Weißgold (Palladium "entfärbt" Gold)
  • Platintiegel (80 % Pt, 20 % Pd)
  • Feinstfolien. Analog zum Blattgold kann Palladium zu 0,01 µm dünnen Folien ausgewalzt werden.
  • Reinigung von Wasserstoff. In heißem Palladium besitzt Wasserstoff ein hohes Diffusionsvermögen.
  • Kontaktwerkstoffe für Relais in Kommunikationsanlagen
  • Zahnersatz
  • Medizinische Instrumente
  • Elektrodenwerkstoffe für Zündkerzen (Luftfahrt)
  • Pd/Ni-Legierungen als Ersatz für Gold in der Elektroindustrie
  • Nano-Technologie (dient als Katalysator, um z.B. molekulare Verbindungen herzustellen)
  • Anlagemünzen, z.B. Palladium Maple Leaf

Quellen

  1. Aston, J. G.; Mitacek, Paul Jr. Structure of hydrides of palladium. Nature (London, United Kingdom) (1962), 195 70-1.
 
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