46  Pd
Palladium 

 

Voorkomen
Naam
Wingebieden
Ontdekking
Bereiding vroeger
Bereiding nu
Toepassingen en toelichting
Verdere toepassingen

 
  

 

VOORKOMEN

1,5.10-6 van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit palladium; het is het 70e element in rangorde van voorkomen.

Palladium wordt in gedegen toestand (als metaal) aangetroffen, fijn ver­deeld tussen de mineralen. Het belangrijkste mineraal is stibio­palladi­niet (Pd5Sb2). De meeste platinahoudende mineralen, zoals sperry­liet (PtAs2) en nikkel- en koperertsen (bijv. nikkelmag­neetkies) bevatten ook palladium.

WINGEBIEDEN

De belangrijkste wingebieden liggen in Rusland (Oe­ral, Midden-Siberië), Zuid-Afrika (Trans­vaal), Canada (Sudbury), Japan, Australië, de Verenigde Staten van Amerika, Brazilië, Ethiopië en Santo Domingo.

NAAM

De naam werd door de ontdekker afgeleid van de in het voor­gaande jaar ontdekte planetoïde Pallas, die was genoemd naar de Griekse godin van de wijsheid Palla­dion of Pallas Athena. 

ONTDEKKING

Palladium werd in 1803 ontdekt in ruw platina door W.H. Wollaston. Hij verwij­derde eerst (NH4)PtCl6 uit het in konings­water opgeloste platina-erts en isoleer­de vervol­gens palladium uit de resterende oplos­sing.

BEREIDING VROEGER

Palladium werd bereid door het oplossen van ruw platina in koningswater. Na afdam­pen van de overmaat zuur, werd gasvormig HCN door de oplossing geleid. Het neergeslagen Pd(CN)4 werd verhit, waarna het verkre­gen materiaal met borax werd gesmolten, waarbij vrij zuiver palladi­um over­bleef. 

BEREIDING NU

Palladium wordt gewonnen uit residu’s (anodeslib) bij de winning van platina, nikkel of goud. Het wordt bereid door deze producten te behandelen met ko­ningswa­ter en de verkregen oplossing daarna droog te dampen. Residu’s rutheni­um, rhodium, iridium en zilver worden hierbij verwij­derd. Aan de oplos­sing die H2PtCl6, H2PdCl4 en HAuCl4  kan bevat­ten, wordt ijzer(II)chloride (FeCl2) toegevoegd om goud te verwijderen. Vervolgens wordt ammoniumchloride toege­voegd, waardoor een neer­slag van (NH4)2PtCl6 ontstaat. Het palladi­umzout blijft in oplos­sing. Aan de ver­kregen oplossing wordt achtereen­volgens een overmaat am­monia en zoutzuur toegevoegd, waardoor een neerslag van Pd(NH3)2Cl2 ontstaat, waaruit - na zuivering - door verhitting palladium wordt verkregen. Ook kan worden gereduceerd met waterstof of hydrazine (N2H4): 

2 Pd(NH3)2Cl2 + N2H4   → 2 Pd + 4 NH4Cl + N2

 

Voor het vrijmaken van palladium uit mengsels wordt meer en meer gebruik gemaakt van scheidingsmethoden als ionenwisseling en vloeistof-vloeistof-extractie.  

De wereldproductie bedraagt ongeveer 175 ton per jaar, waarvan ongeveer 90 % in Rusland en Zuid-Afrika. Een belangrijk deel wordt herge­bruikt.

TOEPASSINGEN EN TOELICHTING

 

Katalysator uitlaatgas

Hiervoor wordt zeer fijn verdeeld palladium gebruikt, dat een bijzonder groot oppervlak heeft. Palladium absorbeert zeer gemakke­lijk gassen. De katalysator (palladium met een deel platina) wordt aangebracht op een kerami­sche drager en zorgt ervoor dat niet verbrande koolwaterstoffen alsnog worden omgezet in koolstofdi­oxide en waterdamp:  

CnHm + (n + ¼m) O2   → n CO2 + ½m H2

Het grootste deel van de palladiumproductie wordt gebruikt voor de autokataly­sator.

 

Waterstofscheiding

Zeer dunne palladiumfolie is doorlaatbaar voor waterstof­gas. Door diffusie door dit folie kan ultra­zuiver waterstofgas worden verkregen.

Palladium kan ongeveer 350 maal het eigen volume aan waterstofgas opnemen, in fijn verdeelde toe­stand ongeveer 1.000 maal en gesuspen­deerd in water zelfs 12.000 maal. De mogelijkheid om palladium te gebruiken als ‘brandstoftank’ bij waterstofmotoren wordt onderzocht.

Met behulp van palladium kan waterstof worden verwijderd uit procesgassen. Bij de heersende temperaturen verbrandt het spontaan, waarbij palladium als katalysator optreedt.  In plaats van zuiver palladi­um kan ook een legering met 25 % zilver worden gebruikt.

 

Tandheelkunde: kroon

Het materiaal van een kroon moet aan hoge eisen voldoen. Het moet hard zijn, mag niet corroderen, geen vergiftigin­gen veroorzaken, geen problemen opleveren door uitzet­ting bij het eten of drinken van warm of koud voedsel en moet es­thetisch verant­woord zijn.

Voor kronen worden diverse legeringen gebruikt. Het palladiumgehalte is wisselend, bijvoorbeeld 45 % palladium, met koper en zilver (en weinig goud of platina) of 20 - 25 % palladium met 55 - 70 % zilver, koper, goud en - maximaal 1 % - zink.

Tot 1990 werd ruim 30 % van het geproduceerde palladi­um gebruikt in de tandheel­kunde. 

 

Onrusthorloge

De vitale onderdelen van dit type uurwerk worden met een laagje palladi­um corrosiebestendig gemaakt.

 

Sieraden 

Voor het maken van sieraden en horloges wordt gebruik gemaakt van (legeringen van) palladium. Hieraan wordt ruthenium of rhodium toegevoegd om het metaal harder te maken. 

Witgoud, dat in veel sieraden wordt toegepast, bevat palladium (ca. 4 %) en nikkel. Door het toevoegen van palladium verliest het goud zijn specifieke kleur. 

 

Telefoonrelais

Vanwege de hoge corrosiebestendigheid wordt in telefoon­relais en in andere elektrische contacten, met name in de fijn-elektronica, gebruik gemaakt van een zeer dun laagje palladium. Ook andere zeer edele metalen worden hiervoor gebruikt. 

VERDERE TOEPASSINGEN

Toepassingen als niet -ontleedbare stof (element) of als legering: 

chirurgische instrumenten (met Ru, Rh of Ir)

condensatoren; hoogwaardige, voor computers en GSM’s 

elektrische precisieweerstand (met Ag)

elektrode voor brandstofcel

folie (tot 0,1 mm)

ge­drukte bedrading

geneeskunde: radiotherapie bij prostaatkanker (103Pd-implantaat)

hard soldeer (800 °C – 1.250 °C)

katalysator voor het harden van plantaardige vetten

katalysator in de petrochemie: katalytisch kraken, hydrogenering, dehydrogenering

smeltveiligheid voor ovens (tot 1.550 °C; zowel zuiver als met Au)

spindop in de textielindustrie

 

Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding): 

katalysator voor de oxidatie van etheen tot ethanol (Wacher-pro­ces)                PdCl