El paladio es un metal raro y brillante de color blanco plateado que fue descubierto en 1803 porWilliam Hyde Wollaston, y lleva el nombre del asteroidePalas, el cual recibe también su nombre de la diosa Palas.
El paladio, junto con el platino, elrodio, elrutenio, eliridio y elosmio forma un grupo de elementos mencionados como los metales del grupo del platino, que comparten propiedades químicas similares, pero el paladio tiene elpunto de fusión más bajo y es el menos denso de estos metales preciosos.
Las propiedades únicas de paladio y otros metales del grupo del platino se tienen en cuenta para su uso generalizado. Uno de cada cuatro productos que se fabrican actualmente contiene metales del grupo del platino, o bien estos desempeñan un papel clave durante su proceso de manufactura.[2] Más de la mitad de la oferta de paladio se utiliza en los convertidores catalíticos, que convierten hasta el 90 % de los gases nocivos de escape de losautomóviles (hidrocarburos,monóxido de carbono yóxido de nitrógeno) en sustancias menos nocivas (nitrógeno,dióxido de carbono yvapor de agua).
El paladio se encuentra en muchos productos electrónicos comocomputadoras,teléfonos móviles, condensadores de múltiples capas de cerámica, revestimiento de componentes de baja tensión, contactos eléctricos ytelevisores SED/OLED/LCD. Se usa también enodontología,medicina, purificación de hidrógeno, aplicaciones químicas, y en el tratamiento de aguas subterráneas. Desempeña un papel clave en la tecnología utilizada para laspilas de combustible, que combinahidrógeno yoxígeno para producirelectricidad,calor yagua.
El paladio, como el resto de los elementos del grupo del platino, ha sido usado desde laantigüedad, pues se tiene constancia de que losantiguos egipcios y lascivilizaciones precolombinas ya lo valoraban comometal precioso. Los conquistadores delNuevo Mundo redescubrieron el mineral de paladio en el siglo XVII, en la búsqueda de oro.
El descubrimiento científico del paladio lo debemos aWilliam Hyde Wollaston, que consiguió aislarlo en 1803 y le puso un nombre basado en el asteroide(2) Palas, descubierto dos meses antes.[3][4][5] Wollaston disolvió mineral de platino enagua regia y neutralizó conhidróxido de sodio. Tras lograr la precipitación del platino concloruro de amonio, añadiócianuro de mercurio, que forma el compuestocianuro de paladio. Al calentar este último se obtiene paladio en estado metálico. Este método es la base de la obtención moderna del paladio.
Las técnicas de las que se disponía hasta finales del siglo XIX no permitieron la separación adecuada del paladio. Solo cuando se desarrollaron nuevas técnicas de refinado se empezó a utilizar industrialmente cada uno de los metales del platino. El paladio tuvo su auge a partir de la década de 1970 cuando creció su importancia comocatalizador.
El cloruro de paladio fue en un tiempo usado para tratar latuberculosis, a razón de 0,065 g/día (aproximadamente unmiligramo porkilogramo de peso corporal). Este tratamiento tenía muchos efectos secundarios negativos, y fue reemplazado más tarde por medicamentos más eficaces.[6]
Hacia finales del siglo XX la oferta rusa de paladio para elmercado global se ha retrasado en varias ocasiones y perturbado, ya que el cupo de exportación no se concedió a tiempo, por razones políticas.[7] El pánico del mercado posterior condujo el precio del paladio a un máximo histórico de 1100 dólares poronza en enero de 2001.[8] Alrededor de este tiempo, la compañía Ford Motor, interrumpió su producción debido a la escasez de paladio posible. Cuando los precios cayeron a principios de 2001, Ford perdió cerca de mil millones de dólares.[9] La demanda mundial de paladio aumentó de 100 toneladas en 1990 a cerca de 300 toneladas en 2000. La producción mundial de paladio de las minas fue de 222 toneladas métricas en 2006, según datos del USGS.[10] La mayoría de paladio se utiliza para convertidores catalíticos en laindustria automotriz.[11]
El paladio es unmetal de color blanco platinado parecido alPlatino. No seoxida con el aire ni se patina, y es el elemento del grupo del Platino de menor densidad y menor punto de fusión. Es blando y dúctil, pero al templarlo aumenta considerablemente sudureza y suresistencia. Puede disolverse enácido sulfúrico,( H2SO4), y enácido nítrico,( HNO3). También se puede disolver, aunque lentamente, enácido clorhídrico (HCl) en presencia de cloro u oxígeno en el medio.
Losestados de oxidación más comunes del paladio son+2 y+4, aunque también puede hallarse en los estados de oxidación = 0 y+1 en algunos compuestos. Si bien, en un principio se pensó en la valencia +3 como uno de los estados de oxidación del paladio fundamentales, no hay evidencia de paladio se presente en estado de oxidación +3, lo que ha sido investigado a través de la difracción derayos X para un número de compuestos, lo que indica un dímero de paladio (II) y paladio (IV) en su lugar. Recientemente, los compuestos con unestado de oxidación de+6 fueron sintetizados en laboratorio, pero son anomalías forzadas.
El paladio pertenece algrupo 10 de la tabla periódica:
El metal tiene la extraña habilidad de absorber hasta 900 veces su propiovolumen dehidrógeno a temperatura ambiente. Se cree que esto posiblemente forma hidruro de paladio (PdH2), pero no está claro si se trata de un compuesto químico.[5] Cuando el paladio ha absorbido grandes cantidades de hidrógeno, su tamaño ampliará ligeramente.[14]
Naturalmente el paladio está compuesto por seis isótopos. Losradioisótopos más estables son107Pd con una vida media de 6,5 millones de años,103Pd con una vida media de 17 días, y100Pd con una vida media de 3,63 días. Otros dieciocho radioisótopos se han caracterizado con lospesos atómicos que van desde 90.94948 (64) (91Pd) a 122,93426 (64) (123Pd).[15] La mayoría de estos tienen una vida media de menos de media hora, excepto101Pd (vida media de 8,47 horas),109Pd (vida media: 13,7 horas), y112Pd (vida media: 21 horas).
El modo de desintegración principal que se da en elisótopo estable de paladio más abundante (106Pd), es lacaptura electrónica y es el modo primario después de la desintegración beta. El producto de desintegración de cabecera antes de106Pd es elrodio y el producto posterior es laplata.
El isótopo radiogénico107Ag es un producto de desintegración del isótopo107Pd y fue descubierto por primera vez enSanta Clara,California, cuando cayó unmeteorito en 1978.[16] Los descubridores sugieren que lafusión y la diferencia de losplanetas interiores connúcleo dehierro puedan haberse producido hace 10 millones de años después de un proceso llamadonucleosíntesis. El isótopo107Pd frente a las correlaciones observadas en los cuerpos que claramente han sido fundidos desde la acreción delsistema solar, deben corresponder a la presencia denucleidos de corta duración en el sistema solar primitivo.[17]
El cloruro de paladio (II), bromuro y el acetato son compuestos reactivos, lo que hace que los puntos de entrada sean convenientes para el estudio de la química del paladio. Los tres compuestos no son monoméricos, elcloruro y elbromuro a menudo necesitan ser puestos en reflujo de acetonitrilo para obtener el monómero de acetonitrilo más reactivo y más complejo, por ejemplo:[18]
PdCl2 + 2MeCN → PdCl2(MeCN)2
El gran número de reacciones en las que los compuestos de paladio sirven comocatalizadores se conocen colectivamente como reacciones de acoplamiento de paladio. Ejemplos destacados incluyen la reacción de Heck, la reacción de Suzuki, y las reacciones de Stille. El paladio (II) acetato, Pd(PPh3)4, y (Pd2(dba)3) son útiles al respecto, ya sea como catalizadores, o como punto de partida para generar catalizadores.[19]
El paladio se usa principalmente en los convertidores catalíticos.[20] También se usa en la joyería, en odontología, relojería, en las tiras reactivas para comprobar los niveles de azúcar en la sangre, en las bujías de los aviones y en la producción de instrumentos quirúrgicos y contactos eléctricos.[20][21][22] El paladio se usa también para hacer flautas traveseras profesionales.[23] Como en los productos básicos demetales preciosos, el paladio está codificado el estándar internacionalISO 4217 como XPD y 964. El paladio es uno de los cuatro metales que tiene códigos en dicho estándar, los otros son:oro,plata yplatino.
Cuando el paladio está finamente dividido, forma un catalizador de formas versátiles que acelera reacciones dehidrogenación[24] ydeshidrogenación, así como en elcraqueo depetróleo. Un gran número de enlaces carbono-carbono formando reacciones enquímica orgánica (como el acoplamiento deHeck ySuzuki[25]) se ven facilitadas por lacatálisis con compuestos de paladio. Además del paladio, cuando se dispersa sobre materiales conductores, resulta ser un excelente electrocatalizador para laoxidación dealcoholes primarios en mediosalcalinos[26][27] y para laelectrosíntesis de H2O2.[28]
También es un metal versátil para la catálisis homogénea. Se utiliza en combinación con una amplia variedad deligandos para las transformaciones químicas altamente selectivas. Un estudio de 2008 mostró que el paladio es un catalizador eficaz para la formación de enlaces carbono-flúor.[29] El paladio se encuentra en el catalizador de Lindlar, también llamado Paladio de Lindlar.
La segunda aplicación paladio en la electrónica es en elcondensador eléctrico decerámica de múltiples capas.[30] El paladio y sus aleaciones con laplata se utilizan comoelectrodos encondensadores de múltiples capas de cerámica.[20] También se utiliza en el revestimiento de componentes electrónicos (a veces aleado conníquel) y en los materiales desoldadura. El consumo de paladio en el sector de la electrónica es de 1 070 000 onzas (33,2 toneladas métricas) en 2006, según un informe de Johnson Matthey.[31]
Elhidrógeno se difunde a través de paladio fácilmente climatizado, por lo que proporciona un medio de purificar el gas.[5] Es una parte del electrodo de paladio-hidrógeno en los estudios electroquímicos; El cloruro de paladio (II) puede absorber grandes cantidades demonóxido de carbono, y se utiliza en los detectores de este gas.
El hidruro de paladio es un compuesto metálico que contiene una cantidad sustancial dehidrógeno dentro de su red cristalina. Atemperatura ambiente ypresión atmosférica, el paladio puede absorber hasta 900 veces su propio volumen de hidrógeno en un proceso reversible. Esta propiedad ha sido investigada, y una mejor comprensión de lo que sucede a nivel molecular podría dar pistas sobre el diseño de hidruros de metal mejorado.[32]
El paladio es una de varias alternativas a laplata, que es utilizada en la iluminación de manuscritos. El uso de la hoja de plata es problemática porque empaña rápidamente. El paladio es un sustituto adecuado debido a su resistencia a las manchas. La hoja dealuminio es una alternativa más barata, pero el aluminio es mucho más difícil de trabajar que eloro o la plata y los resultados son menos óptimos con el empleo de técnicas tradicionales del metal, por lo que la hoja de paladio se considera el mejor sustituto a pesar de su costo considerable. La hoja deplatino se puede utilizar para el mismo efecto como la hoja de paladio con similares propiedades de trabajo, pero no es comercialmente disponible por la alta demanda de la hoja.[34][35]
El paladio se ha utilizado como unmetal precioso en joyería desde 1939, como una alternativa alplatino uoro blanco. Esto se debe a sus propiedades blancura natural, sin darle ninguna necesidad derodio. Es ligeramente más blanco, mucho más ligero y el 12 % más duro que el platino. Al igual que el oro, el paladio, a través del laminado, se pueden obtener espesores de tan solo 100 nm (1/250 000 in).[36][5]
El paladio es uno de los tres metales más utilizados para hacer aleaciones deoro blanco.[20] El paladio-oro es una aleación más cara que el níquel-oro, pero rara vez causa reacciones alérgicas (aunque se han detectado algunas reacciones alérgicas cruzadas con el níquel).[37] Cuando el platino se declaró un recurso estratégico del gobierno durante laSegunda Guerra Mundial, muchas bandas pasaron a lajoyería de paladio.[38] En septiembre de 2001, el paladio era más caro que el platino y rara vez se utiliza en joyería.[39] Sin embargo, el problema decalidad se ha resuelto, y su uso en la joyería ha aumentado a causa de un gran pico en el precio delplatino y una caída en el precio del paladio.[40]
Antes de 2004, el principal uso de paladio en lajoyería fue comoaleación en la fabricación dejoyas de oro blanco, pero a partir de principios de 2004 cuando los precios deloro y del platino comenzaron a subir vertiginosamente, los joyeros chinos comenzaron a fabricar un volumen significativo de joyería de paladio. Johnson Matthey estima que en 2004, con la introducción de la joyería de paladio enChina, la demanda de paladio para la fabricación de la joyería era de 920 000 onzas, o aproximadamente el 14 % de la demanda de paladio total para el 2004 (un aumento de cerca de 700 000 onzas del año anterior). Este crecimiento continuó durante el año 2005, con una demanda estimada de joyería de paladio en todo el mundo de alrededor de 1,4 millones de onzas, o casi el 21 % de la oferta neta de paladio, de nuevo con la mayor parte de la demanda centrada en China. La popularidad de la joyería de paladio se espera que crezca en 2008 como los mayores productores del mundo se embarcan en un esfuerzo de marketing conjuntas para promover la joyería del paladio en todo el mundo.[41]A principios de 2019, el paladio superó el valor dólar por onza al oro como metal precioso valorizado.[42]
Como cualquier elemento o compuesto en fino esta de división, microfraccionar el paladio puede traer efectospirofóricos. Elmaterial a granel es bastante inerte, aunque se han informado casos dedermatitis de contacto.[43]
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