Pd

Katalysator uitlaatgas

Het grootste deel van de wereldproductie van palladium dient voor gebruik in de autokatalysator. Het wordt in combinatie met een deel platina in zeer fijn verdeelde vorm op een kerami­sche drager aangebracht. De katalysator zorgt ervoor dat niet verbrande koolwaterstoffen alsnog worden omgezet in koolstofdi­oxide en waterdamp:
C_nH_m + (n + ¼m) O₂  -->  n CO₂ + ½m H₂O

Chemici gebruiken palladium ook bij allerlei andere reacties als katalysator, bijvoorbeeld bij het harden van plantaardige vetten en bij het kraken van zware koolwaterstoffen en bij hydrogenering en dehydrogenering. Zeer fijn verdeeld palladium heeft een bijzonder groot oppervlak en kan zeer gemakke­lijk gassen absorberen.

Waterstofscheiding en -opslag

Zeer dunne palladiumfolie is een soort filter voor waterstof­gas. Alleen dit zeer lichte gas diffundeert door het folie, alle andere gassen blijven achter. Zo is ultra­zuiver waterstofgas te maken.

Vast 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. Daarom krijgt het veel aandacht bij de ontwikkeling van opslag'tanks' voor waterstofauto's.

Tandheelkunde: kroon

In legeringen voor tandheelkundige toepassingen zoals kronen wordt vaak palladium verwerkt. Het gehalte is wisselend maar kan enkele tientallen procenten bedragen. De legeringen zijn hard, chemisch inert en vertonen geen uitzet­ting bij het eten of drinken van warm of koud voedsel. Hoewel palladium zelf als niet-toxisch geldt, kan het bij sommige mensen - in ieder geval bij huidcontact - een allergische reactie veroorzaken. Het gaat dan vooral om mensen die ook gevoelig zijn voor nikkel. Met name voor hen wordt het gebruik van palladium in tandheelkundige materialen afgeraden.

Sieraden

Palladium is te vinden in sieraden en horloges, doorgaans gelegeerd met ruthenium of rhodium, om het metaal harder te maken. Ook in witgoud is palladium te vinden. Het zorgt voor het verdwijnen van de typische goudkleur. Voorheen werd tot ongeveer 16 % nikkel aan witgoud toegevoegd, maar het gebruik van palladium heeft nu de overhand vanwege de Europese regelgeving met betrekking tot nikkel.

Printplaat smartphone

In printplaten zoals voor mobiele telefoons wordt koper gebruikt voor de geleiding van elektriciteit. Ter verbetering van de corrosiebestendigheid brengt men er soms een zeer dun laagje palladium op aan. Ook andere zeer edele metalen worden voor dit doel gebruikt.

Geneeskunde, behandeling kanker                      

Het isotoop palladium-103 wordt gebruikt voor de behandeling van prostaatkanker. Het heeft een tamelijk lage stralingsenergie en beschadigt weefsel daarom slechts minimaal. Het wordt vlak bij de tumor gebracht, verpakt in kleine cilinders van titanium ter grootte van een rijstkorrel. Dat dient met grote precisie te gebeuren omdat de bestraling slechts effectief is binnen een afstand van 3 millimeter.

Meer toepassingen

Als element of in legering

• chirurgische instrumenten (met Ru, Rh of Ir)
• elektrische precisieweerstand (met Ag)
• elektrode voor brandstofcel
• folie (tot 0,1 mm)
• ge­drukte bedrading
• hardsoldeer (800 °C - 1.250 °C)
• smeltveiligheid voor ovens (tot 1.550 °C; zowel zuiver als met Au)
• spindop (fabricage van garens) in de textielindustrie

Naam

De naam palladium is een verwijzing naar planetoïde Pallas, die een klein jaar eerder dan het element werd ontdekt. De oorsprong van de naam ligt bij de Griekse godin van de wijsheid Palla­dion (ook bekend als Pallas Athena).

Ontdekking

Palladium is ontdekt in 1803 door de Engelse chemicus William Hyde Wollaston (foto). Hij vond het element, net als rhodium, in ruw platina, afkomstig uit Zuid-Amerika. Naar verluidt werd hij op het spoor van de nieuwe elementen gezet door de Franse chemicus Hippolyte-Victor Collet-Descotils. Die was ervan overtuigd dat de rozerode kleur van sommige platinazouten het gevolg was van de aanwezigheid van een onbekend metaal. Wollaston was een gewiekste zakenman die veel geld wist te verdienen met de verwerking van platinaerts. 

Voorkomen

Palladium is een zeer zeldzaam metaal. Het aandeel in de aardkorst bedraagt slechts 1,5.10^-6 % (op gewichtsbasis). Het staat op plaats 70 in de lijst van meest voorkomende elementen.

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 (PtAs_2, foto) en nikkel- en koperertsen (bijv. nikkelmag­neetkies) bevatten ook palladium.

Winning

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.

Vroeger

Palladium werd bereid uit ruw platina, opgelost in koningswater. Na het afdam­pen van de overmaat zuur leidde men gasvormig HCN door de oplossing, waarbij Pd(CN)₄ neersloeg. Na verhitting werd het verkre­gen materiaal nog eens met borax gesmolten. Wat resulteerde was vrij zuiver palladi­um.

Tegenwoordig

Men wint palladium - samen met andere platinametalen - vooral uit het residu (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. Rutheni­um, rhodium, iridium en zilver worden hierbij verwij­derd. Aan de oplos­sing, die H₂PtCl₆, H₂PdCl₄ en HAuCl₄  kan bevat­ten, voegt men ijzer(II)chloride (FeCl₂) toe om goud te verwijderen. Met ammoniumchloride ontstaat vervolgens een neer­slag van (NH₄)₂PtCl₆. Het palladi­umzout blijft daarbij steeds in oplos­sing. Door achtereen­volgens een overmaat am­monia en zoutzuur toe te voegen ontstaat een neerslag van Pd(NH₃)₂Cl₂. Daaruit kan (na zuivering) via verhitting palladium worden verkregen. Ook reductie met waterstof of hydrazine (N₂H₄) is een mogelijkheid:
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.