更新时间:2024-10-25 08:41

钯(Palladium),元素周期表第五周期第10族过渡金属,属铂系元素。元素符号Pd,原子序数46,相对原子质量106.42。有光泽的银白色金属,立方晶系,有延展性和韧性。相对密度为12.023g/cm3(20℃),熔点1555℃,沸点3167℃。电阻率10.8×10-8Ω·m(20℃)。能吸附氢、氧等气体,吸附氢气的能力很强。抗腐蚀。只溶于氧化性酸和熔融碱。氧化态为+2和+4。可从铂系金属的天然合金中分离出来。用于制合金、催化剂和储氢材料等。

发现简史

1802年,英国科学家沃拉斯顿在溶解分离粗铂的溶液中发现钯,为纪念当时新发现的小行星“Pallas”(希腊文意“智慧女神”)命名新元素为Palladium。

理化性质

物理性质

钯是银白色过渡金属,较软,有良好的延展性和可塑性,能锻造、压延和拉丝。块状金属钯能吸收大量氢气,使体积显著胀大,变脆乃至破裂成碎片。超细钯粉为灰黑色粉末。微米级粒度的钯粉,有鳞片状、无定形和球状。鳞片状钯粉的松装密度0.67~0.95g/cm3。摇实密度1.6~2.00g/cm3。平均粒度0.35~0.48μm,比表面积3.3~5.2m2/g。电性能稳定,对氢吸附能力大。

常温下,1体积海绵钯可吸收900体积氢气,1体积胶体钯可吸收1200体积氢气。加热到40~50℃,吸收的氢气即大部释出,广泛地用作气体反应,特别是氢化或脱氢催化剂,还可制作电阻线、钟表用合金等。

化学性质

在氧气中加热钯,可以生成氧化钯(Ⅱ)(PdO)。

在空气中加热至800℃,生成暗淡无光的氧化膜,高于此温度即分解。

钯与氟气(F2)在可控条件下进行反应,可以生成三氟化钯。这种化合物并不是氟化钯(Ⅲ),而是Pd(Ⅱ)和Pd(Ⅳ)的混合盐[Pd][PdF6]。该化合物中Pd(Ⅱ)为高自旋构型,所以“三氟化钯”为顺磁性化合物。Pd[PdF6]与四氟化硒SeF4共同回流并蒸馏,可以得到二氟化钯PdF2。

同样在可控条件下,通过钯和氯气之间的反应可以生成氯化钯(Ⅱ)(PdCl2),在600℃时PdCl2开始升华,同时分解为钯与氯气;在738℃时,它的分解压达到101kPa。二氯化钯有两种同分异构体,在不同的反应条件下,可以生成其中的一种。在相似的条件下,通过钯和单质之间的反应可以生成溴化钯(Ⅱ)(PdBr2)。

室温下能抗氢氟酸磷酸、盐酸和硫酸的侵蚀。溶于王水、热硝酸、硫酸,微溶于盐酸。不溶于冷水和热水。钯溶于王水中生成H2[PdCl4]溶液,浓缩该溶液即得水合H2[PdCl4]。若溶解在硝酸和氢溴酸的混合溶液中,浓缩则得到黑色H2[PdBr4]晶体。

钯粉体遇高温、明火能燃烧。与甲酸硼氢化钠反应放出氢气。与异丙醇发生剧烈反应。

制备方法

工业生产钯的过程很复杂,这是因为钯的矿物中还会含有其他金属,如铂。分离这些贵金属有时是一些特殊行业的主要活动,有时它们则是一些其他行业的副产品。存在于矿物中的其他金属使分离过程变得十分复杂。分离钯的唯一目的是,钯是一种有着很多用途的特种材料,是制造很多工业催化剂的基础。

制备钯首先需要用王水对矿石或生产贱金属后的副产品进行预处理,以得到含有金和钯(如H2PdCl4)配合物的溶液。然后向溶液中加入氯化亚铁,可以使金沉淀下来并从溶液中分离出去。向溶液中加入NH4Cl,可以使铂以(NH4)2PtCl6的形式沉淀下来,而把H2PdCl4留在溶液中。用氨水和盐酸使钯以配合物PdCl2(NH3)2的形式沉淀下来。最后燃烧这种化合物,可以得到金属钯。

应用领域

用钯合金制造的氢气净化器,可以制取纯度在99.999%以上的高纯氢气。用钯合金制造的电接点由于接触牢靠而大量用在电话、继电器中。钯催化剂材料可用作汽车尾气净化、生产硝酸、化工合成、燃料电池等的催化剂。钯银系导电浆料是厚膜导体工业中应用最广泛的浆料,具有良好的初始附着力、可焊性好、抗焊料侵蚀能力适中等优点。钯银系电阻浆料获得广泛应用。含钯或钯基合金的钎焊料与基体金属的连接处不易产生腐蚀区而获得重要应用。钯还用作制造人造纤维喷丝嘴及热电偶材料。钯广泛用于首饰、牙科、医疗器材及装饰业中。

钯的重要用途之一是净化汽车尾气。汽车的排气管路中有一个三元催化器(装载了钯、铑、铂三种金属)。汽车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物,直接排放对环境危害较大。三元催化器可以促进这些有害气体和氧气反应,转化为较为清洁的水、氮气和二氧化碳。

分布情况

可由铂金属的自然合金分出。钯在地球上的储量稀少,采掘冶炼较为困难,属稀贵金属系列金、银、、钯、的范畴。钯在地壳中的含量为0.0006ppm,常与其他铂系元素一起分散在冲积矿床和砂积矿床的多种矿物(如原铂矿、硫化镍铜矿、镍黄铁矿等)中。独立矿物有六方钯矿、钯铂矿引、一铅四钯矿、锑钯矿、铋铅钯矿、锡钯矿等,还以游离状态形成自然钯。

安全措施

大多数人都很少会遇到钯的化合物。

钯的所有化合物都是有剧毒的致癌物。

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