Palladium

Eigenschaften
[Kr] 4d105s0 46 Pd Periodensystem
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
F Leichtent- zündlich Xi Reizend
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.

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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 PdH_0.608.

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.