Ytukyg

Eigenschaften
[Kr] 4d10 5s0 46Pd Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Palladium, Pd, 46
Serie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	10, 5, d
Aussehen	silbrig, weiß, metallisch
CAS-Nummer	7440-05-3
Massenanteil an der Erdhülle	0,011 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse	106,42(1)[3]u
Atomradius (berechnet)	140 (169) pm
Kovalenter Radius	139 pm
Van-der-Waals-Radius	163 pm
Elektronenkonfiguration	[Kr] 4d10 5s0
1. Ionisierungsenergie	804,4 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1870 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	3177 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	kubisch flächenzentriert
Dichte	11,99 g/cm3 (20 °C)[4]
Mohshärte	4,75
Magnetismus	paramagnetisch (Χm = 8,0 · 10−4)[5]
Schmelzpunkt	1828,05 K (1554,9 °C)
Siedepunkt	3233 K[6] (2960 °C)
Molares Volumen	8,56 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme	380 kJ/mol[6]
Schmelzwärme	16,7 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit	3070 m/s
Elektrische Leitfähigkeit	9,26 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	72 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände	0, +2, +4
Oxide (Basizität)	PdO (leicht basisch)
Normalpotential	0,915 V (Pd2+ + 2 e− → Pd)
Elektronegativität	2,20 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 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 · 106a β− 0,033 107Ag 108Pd 26,46 % Stabil 109Pd {syn.} 13,7012 h β− 1,116 109Ag 110Pd 11,72 % Stabil
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin- Quanten- zahl I γ in rad·T−1·s−1 Er (1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 105Pd 5/2 1,23 · 107 0,000253 4,58
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [7] Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 228 P: 210​‐​280​‐​240​‐​241​‐​370+378 [7]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Palladium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Pd und der Ordnungszahl 46. Das seltene, silberweiße Übergangsmetall zählt zu den Platinmetallen, im Periodensystem steht es in der 5. Periode und der 10. Gruppe (früher Teil der 8. Nebengruppe) oder Nickelgruppe. Es ähnelt im chemischen Verhalten sehr dem Platin.

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, welches zu wenig Platin für eine wirtschaftliche Nutzung enthielt, als er Proben mit Königswasser auflöste.^[8][9]

2010 geriet es ins Blickfeld der Weltöffentlichkeit: Drei Forscher erhielten den Nobelpreis für Chemie für ein Verfahren, das mit Hilfe von Palladium als Katalysator effiziente Wege ermöglicht, Kohlenstoffatome zu komplexen Molekülen zu verbinden.^[10]

Vorkommen |

Palladiumfördermengen 2005

Metallisches Palladium und palladiumhaltige Legierungen finden sich hauptsächlich in Flusssedimenten als geologische Seifen 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. Im Jahr 2011 stammten etwa 41 Prozent (85.000 kg) aus russischer Förderung, gefolgt von Südafrika mit etwa 37,5 Prozent (78.000 kg). Mit großem Abstand folgten Kanada mit knapp 9 Prozent (18.000 kg) sowie die USA mit 6 Prozent (12.500 kg). In der „Platinmetallgruppe“ (Platin, Palladium, Iridium, Osmium, Rhodium und Ruthenium) verfügt Südafrika mit 63 Millionen Kilogramm von weltweit 66 Millionen Kilogramm Reserven über mehr als 95 Prozent der weltweiten Reserven.

Mit der Altwagenentsorgung wird der Anteil des recycelten Palladiums aus den Abgaskatalysatoren ansteigen. Durch Di-n-hexylsulfid kann Palladium selektiv von anderen Metallen aus salzsauren Lösungen abgetrennt werden.

→ Platinmetalle/Tabellen und Grafiken

Eigenschaften |

Palladium, 99,99 % rein

Physikalische Eigenschaften |

Palladium ist ein Metall und das zweite Element der Nickelgruppe. Es hat unter den Platinmetallen 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. Bei Erhitzung auf etwa 400 °C läuft es aufgrund der Bildung einer Oxidschicht aus Palladium(II)-oxid stahlblau an. Bei etwa 800 °C zersetzt sich das Oxid wieder, wobei die Oberfläche wieder blank wird. Im geglühten Zustand ist es weich und duktil, bei Kaltverformung steigt die Festigkeit und Härte aber schnell an (Kaltverfestigung). Es ist dann deutlich härter als Platin. Bei Temperaturen über 500 °C reagiert Palladium empfindlich auf Schwefel und Schwefelverbindungen (z. B. Gips). Es bildet sich Palladium(II)-sulfid, das zur Versprödung von Palladium und Palladiumlegierungen führt.^[11]

Chemische Eigenschaften |

Palladium ist ein Edelmetall, auch wenn es deutlich reaktiver ist als das verwandte Element Platin: Es löst sich in Salpetersäure, wobei Palladium(II)-nitrat Pd(NO₃)₂ gebildet wird. Es löst sich ebenfalls in Königswasser und in heißer konzentrierter Schwefelsäure. In Salzsäure löst es sich bei Luftzutritt langsam auf unter Bildung von PdCl₄²⁻. Der Edelmetallcharakter von Palladium ist dem des benachbarten Silbers vergleichbar: In Salzsäure verhält es sich aufgrund der Bildung leichtlöslicher Palladiumchloridverbindungen unedel. In feuchter Atmosphäre bei Anwesenheit von Schwefel wird die Oberfläche von Palladium getrübt.

Palladium besitzt die höchste Absorptionsfähigkeit aller Elemente für Wasserstoff. Diese grundlegende Entdeckung geht auf Thomas Graham im Jahre 1869 zurück. Bei Raumtemperatur kann es das 900-fache, Palladiummohr (feinverteiltes schwarzes Palladiumpulver) 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.^[12] 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. Es sind aber auch die Oxidationsstufen 0 [Pd(PR₃)₄], +1 oder +5 möglich.

Sicherheitshinweise |

Palladium ist in kompakter Form nicht brennbar, jedoch als Pulver oder Staub leicht entzündlich.^[7]

Verwendung |

Feinverteilt ist Palladium ein exzellenter Katalysator zur Beschleunigung von chemischen Reaktionen, insbesondere Hydrierungen und Dehydrierungen (Addition und Eliminierung von Wasserstoff) sowie zum Cracken von Kohlenwasserstoffen.^[13]

Weitere Anwendungen:

• 
  Abgaskatalysatoren für Ottomotoren.^[14]
  


• Schmuckwaren (vor allem in Ostasien)


• Armbanduhren


• 
  Weißgold (Palladium "entfärbt" Gold)


• Platintiegel (80 % Pt, 20 % Pd)


• Feinstfolien. Analog zum Blattgold kann Palladium zu 0,01 µm dünnen Folien ausgewalzt werden.


• Durch heißes Palladiumblech diffundiert Wasserstoff fast ohne Widerstand, wodurch man es zum Reinigen von Wasserstoff oder Abtrennung von Wasserstoff aus Gasgemischen^[15] verwenden kann. In heißem Palladium besitzt Wasserstoff ein hohes Diffusionsvermögen.^[16]
  


• Kontaktwerkstoffe für Relais in Kommunikationsanlagen


• 
  Zahnersatz^[17]
  


• Medizinische Instrumente


• Elektrodenwerkstoffe für Brennstoffzellen und Zündkerzen (Luftfahrt)


• Speichermedium für Wasserstoff, da es sehr große Mengen Wasserstoff absorbieren kann. Aus diesem Grund wurde es auch als Kathodenmaterial in den notorischen Experimenten von Fleischmann und Pons zur Kalten Fusion (und zahlreichen Nachfolgeexperimenten) verwendet.


• Pd/Ni-Legierungen als Ersatz für Gold in der Elektroindustrie (z. B. bei der galvanischen Beschichtung von Kontakten)


• 
  Nanotechnologie (dient als Katalysator, um z. B. molekulare Verbindungen herzustellen)^[16]
  


• 
  Anlagemünzen, z. B. Palladium Maple Leaf
  


• Federn für Füllfederhalter
  


• p-Kontakt für galliumnitridbasierte Halbleiterbauelemente


• zum Legieren des Werkstoffes Titan, als Grade 7- und Grade 11-Legierung^[18]
  


• in GASFET-Sensoren als Gate


• In der Leiterplattenbeschichtung: Der Kunststoff, teils auch nur Bohrungen (Bekeimung), wird mit Palladium beschichtet, um darauf eine Nickel- oder Kupferschicht aufzubringen.


• 2011 wurde ein extrem widerstandsfähiges, amorphes Material – sogenanntes Metallisches Glas – mit dem Hauptbestandteil (etwa 40 %) Palladium hergestellt, das die für diese Materialklasse typische Sprödigkeit nicht aufweist.^[19]
  

Palladiumpreis |

Die Bezeichnung für Palladium, das an der Börse gehandelt wird, ist XPD. Die Internationale Wertpapierkennnummer ist ISIN XC0009665529.

Verbindungen |

Von Palladium sind Verbindungen mit der Oxidationszahl des Metalls von 0, +2, +4 und +5 bekannt.
Wie auch von Nickel und Platin sind eine Reihe von Verbindungen (häufig Komplexe) bekannt, in denen das Metall quadratisch-planar von vier Liganden koordiniert ist. ^[20]

→ Kategorie:Palladiumverbindung

Siehe auch |

• 
  Platinmetalle/Tabellen und Grafiken (z. B. Palladiumfördermengen)


• Palladiummünze

Weblinks |

 Commons: Palladium – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

 Wiktionary: Palladium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Charts: Kurs-Entwicklung Palladium in Dollar


• 
  Mineralienatlas:Palladium (Wiki)


• 
  Weltgesundheitsorganisation (WHO) Report über die Effekte von Palladium auf Gesundheit und Umwelt (englisch)

Einzelnachweise |

1. 
   ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
   


2. 
   ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Palladium) entnommen.
   


3. 
   ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
   


4. 
   ↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1469.
   


5. 
   ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
   


6. 
   ↑ ^ab Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
   


7. 
   ↑ ^abc Eintrag zu Palladium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. April 2017 (JavaScript erforderlich).
   


8. 
   ↑ William Hyde Wollaston: On a New Metal, Found in Crude Platina. In: Phil. Trans. R. Soc. Lond. 94, 1. Januar 1804, S. 419–430; doi:10.1098/rstl.1804.0019 (Volltext).
   


9. 
   ↑ William Hyde Wollaston: On the Discovery of Palladium; With Observations on Other Substances Found with Platina. In: Phil. Trans. R. Soc. Lond. 95, 1. Januar 1805, S. 316–330; doi:10.1098/rstl.1805.0024 (Volltext).
   


10. 
    ↑ Nobelpreis Chemie 2010 für Palladium-katalysierte Kreuzkupplungen, auf www.organische-chemie.ch, abgerufen am 15. Oktober 2018
    


11. 
    ↑ Günther Rau, Reinhold Ströbel: Die Metalle: Werkstoffkunde mit ihren chemischen und physikalischen Grundlagen. 1999, ISBN 3-929360-44-6, S. 66.
    


12. 
    ↑ J. G. Aston, Paul Mitacek, Jr.: Structure of hydrides of palladium. In: Nature. (London, United Kingdom), 195, 1962, S. 70–71.
    


13. 
    ↑ Jie Jack Li, Gordon W. Gribble: Palladium in Heterocyclic Chemistry: A Guide for the Synthetic Chemist. 2007, ISBN 978-0-08-045117-6.
    


14. 
    ↑ Guido Kickelbick: Chemie für Ingenieure. Pearson Deutschland, 2008, ISBN 978-3-8273-7267-3, S. 155 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
    


15. 
    ↑ Volker Höllein: Palladiumbasierte Kompositmembranen zur Ethylbenzol- und Propan-Dehydrierung (PDF; 7,7 Mb). Dissertation. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 2004.
    


16. 
    ↑ ^ab Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ: Chancen und Risiken von nanoskaligen Katalysatoren zur Wasserreinigung. (PDF; 102 kB), Januar 2009.
    


17. 
    ↑ gbu-net.de: Palladium als Zahnfüllungsmaterial.
    


18. 
    ↑ metaltec.de: Titanlegierung Ti Grade 7, abgerufen am 27. Mai 2013.
    


19. 
    ↑ nextbigfuture.com: Metallic Glass stronger and tougher than steel follow up., 10. Januar 2011.
    


20. 
    ↑ Holleman-Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 101. Auflage, de Gruyter Verlag 1995 ISBN 3-11-012641-9