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Palladio (elemento chimico)

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Palladio
  

46
Pd
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  

rodio ← palladio →argento

Aspetto
Aspetto dell'elemento
Aspetto dell'elemento
metallico,argenteo
Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicopalladio, Pd, 46
Seriemetalli di transizione
Gruppo,periodo,blocco10,5,d
Densità12 023 kg/m³
Durezza4,75
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico1S0
Proprietà atomiche
Massa atomica106,42 u
Raggio atomico (calc.)140(169) pm
Raggio covalente131 pm
Raggio di van der Waals163 pm
Configurazione elettronica[Kr]4d10
e perlivello energetico2, 8, 18, 18
Stati di ossidazione0, +2, +3, +4
Struttura cristallinacubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione1 828,05 K (1 554,90 °C)
Punto di ebollizione3 236 K (2 963 °C)
Volume molare8,56×10−6 /mol
Entalpia di vaporizzazione357 kJ/mol
Calore di fusione17,6 kJ/mol
Tensione di vapore1,33 Pa a 1 825 K
Velocità del suono3070 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-05-3
Elettronegatività2,20 (Scala di Pauling)
Calore specifico244 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica9,5×106/(m·Ω)
Conducibilità termica71,8 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione804,4 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 870 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione3 177 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
102Pd1,02%Pd è stabile con 56neutroni
104Pd11,14%Pd è stabile con 58 neutroni
105Pd22,33%Pd è stabile con 59 neutroni
106Pd27,33%Pd è stabile con 60 neutroni
107Pdsintetico6,5×106anniβ0,033107Ag
108Pd26,46%Pd è stabile con 62 neutroni
110Pd11,72%Pd è stabile con 64 neutroni
iso:isotopo
NA: abbondanza in natura
TD:tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Ilpalladio è l'elemento chimico dinumero atomico 46 e il suo simbolo èPd. È il secondo elemento delgruppo10 delsistema periodico (collocato tra ilnichel e ilplatino); fa quindi parte delbloccod, ed è unelemento di transizione della seconda serie (periodo).

È unmetallo raro, di aspettobianco-argenteo, delgruppo del platino a cui somiglia anche chimicamente: viene estratto principalmente da alcuni minerali dirame enichel. I suoi usi più comuni sono nell'industria, comecatalizzatore, e ingioielleria.

Caratteristiche

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Il palladio non si ossida all'aria ed è l'elemento meno denso e con ilpunto di fusione più basso di tutto il gruppo delplatino. È tenero eduttile dopo ricottura, ma aumenta molto la sua resistenza edurezza se viene lavorato a freddo (incrudito). Il palladio si dissolve lentamente inacido nitrico,acido solforico caldo, e se finemente polverizzato anche inacido cloridrico. Inacqua regia si dissolve rapidamente a temperatura ambiente. Glistati di ossidazione più comuni del palladio sono 0, +2, +3 e +4. Di recente sono stati sintetizzati composti del palladio in cui tale elemento assume stato di ossidazione +6.[1] Tuttavia, fino ad ora non è stata presentata alcuna prova per tale componente.

Il sistema Pd/H2

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Atemperatura ambiente il palladio riesce a disciogliere grandi quantità diidrogeno gassoso, formando unasoluzione solida di idrogeno nel metallo. La quantità assorbita può arrivare fino a oltre 900 volte ilvolume di palladio, raggiungendo unacomposizione formulabile approssimativamente come Pd4H3.[2] Non si tratta però di un composto stechiometrico, ma piuttosto di un idruro metallico interstiziale.[3] Man mano che l'idrogeno viene assorbito laduttilità del metallo non viene meno[4] fino a che la quantità assorbita non è proprio grande; invece, laconducibilità elettrica del metallo scende velocemente e quando poi si raggiunge una composizione corrispondente a Pd2H ilmateriale diviene unsemiconduttore.[2] L'idrogeno assorbito ha notevole mobilità all'interno del reticolo cristallino del palladio e si diffonde rapidamente per tutto il blocco metallico. Stesso comportamento si ha per ildeuterio, ma non per altri gas, compreso l'elio. Lapermeabilità all'idrogeno del palladio permette di ottenere idrogeno puro da altri gas presenti in miscela con esso, i quali non possono attraversare il palladio stesso.[2]

Applicazioni

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Finemente disperso su supporto, il palladio è un ottimocatalizzatore, usato per accelerarereazioni diidrogenazione[5][6][7] edeidrogenazione, come nell'industria delpetrolio. Altri usi:

  • l'oro bianco è una lega d'oro e palladio, nella quale quest'ultimo è aggiunto per decolorare l'oro;
  • come l'oro, il palladio può essere ridotto in foglia, con spessore fino a0,1 μm;
  • l'idrogeno (e solo esso, a causa della piccola dimensione) diffonde facilmente attraverso una membrana di palladio: per questo motivo si usa per purificare questo
  • i sistemi dicommutazione per letelecomunicazioni usano palladio;
  • è usato anche inodontoiatria, come componente di alcune leghe nobili utilizzate per la realizzazione di corone e ponti, e inorologeria;
  • nell'industria dell'abbigliamento è usato per placcare accessori metallici per calzoleria, per borse e per cinture;
  • nellecandele per imotori a scoppio aeronautici;
  • per strumenti chirurgici;
  • per contatti elettrici;
  • per sensori elettrochimici[8]
  • alcuni suoi sali sono utilizzati nellafotografia;
  • come catalizzatore per il post-trattamento di gas di scarico di motori a combustione interna;
  • come catalizzatore insintesi organica in reazioni di accoppiamento come quelle diHeck[9],Suzuki[10],Negishi,Stille o diBuchwald-Hartwig[11];
  • come elettro-catalizzatore in celle a combustibile alcaline per l'elettro-ossidazione deglialcooli[12] e l'elettrosintesi del perossido di idrogeno[13];
  • come uno degli elementi per la creazione di un vetro ad alto livello di resistenza[14]

Storia

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Il palladio fu scoperto daWilliam Hyde Wollaston nel1803 contemporaneamente alrodio. Lo battezzò così in onore dell'asteroidePallade, scoperto due anni prima.

Wollaston trovò il 46º elemento in unminerale grezzo di platino proveniente dalSudamerica: dissolse il minerale inacqua regia, neutralizzò poi lasoluzione conidrossido di sodio e la trattò concloruro d'ammonio facendo precipitare il platino sotto forma dicloroplatinato d'ammonio. Aggiungendo poicianuro di mercurio al liquido rimanente formòcianuro di palladio, che riscaldò per eliminare il cianuro e ottenere palladio metallico.

Ilcloruro di palladio veniva prescritto in passato come cura per latubercolosi in dosi di 0,065 grammi al giorno (circa 1 mg per kg di peso corporeo). Questo trattamento aveva grossieffetti collaterali, per cui venne sostituito più tardi da farmaci più efficaci.

L'elemento palladio ha giocato un ruolo essenziale nell'esperimento diMartin Fleischmann eStanley Pons, noto anche comefusione fredda.

Reperibilità

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Il palladio si trova comemetallo libero o inlega con platino, oro e altrimetalli del gruppo del platino, in depositi alluvionali negliUrali, inAustralia,Etiopia,Nord eSudamerica; tuttavia la sua produzione commerciale viene per la maggior parte da depositi di rame-nichel inSudafrica e nell'Ontario: anche se la sua concentrazione in quei minerali è molto bassa, il grande volume processato rende conveniente l'estrazione.

Isotopi

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In natura il palladio è presente in seiisotopi stabili. Tra gli isotopi sintetici il più stabile è il107Pd con untempo di dimezzamento di 6,5 milioni di anni, mentre il103Pd ha untempo di dimezzamento di 17 giorni e il100Pd ha untempo di dimezzamento di 3,63 giorni. Sono stati osservati o creati altri diciottoradioisotopi connumeri di massa che vanno da 93 (93Pd) a 120 (120Pd). La maggior parte di questi ha tempi di dimezzamento minori di mezz'ora a parte il101Pd (tempo di dimezzamento: 8,47 ore), il109Pd (tempo di dimezzamento: 13,7 ore), e il112Pd (tempo di dimezzamento: 21 ore).

Iltipo di decadimento principale prima dell'isotopo stabile più abbondante, il106Pd, è percattura K seguita dadecadimento beta. Il principale prodotto di decadimento prima del106Pd è ilrodio e subito dopo l'argento.

L'isotopo radioattivo107Ag è un prodotto di decadimento del107Pd e fu scoperto nel meteorite di Santa Clara inCalifornia, nel1978. Gli scopritori ipotizzarono che lacoalescenza e la differenziazione dei piccolipianeti con nucleo diferro poteva essere avvenuta una decina di milioni di anni dopo un evento di nucleosintesi. Le correlazioni fra107Pd e argento osservati in corpi celesti che sono chiaramente stati fusi dall'accrescimento delsistema solare riflette probabilmente l'esistenza di radionuclidi a breve vita nei primi tempi del sistema solare.

Il palladio nella cultura di massa

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Nella cinematografia recente, il palladio è uno degli elementi utilizzati daTony Stark nel filmIron Man (2008) per costruire ilreattore Arc, un dispositivo in grado di produrre energia, per alimentare un elettromagnete, che tiene lontani dal suo cuore i frammenti metallici di una bomba che l'ha colpito. Il reattore fa anche da fonte energetica all'armatura meccanica che crea e indossa il protagonista del film. Però, col passare del tempo, come si può vedere nel filmIron Man 2, il palladio avvelenerà lo stesso Tony Stark, il quale dovrà trovare un elemento che lo possa sostituire.

Note

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  1. ^Gabriel Aullón, Santiago Alvarez:On the Existence of Molecular Palladium(VI) Compounds: Palladium Hexafluoride. In:Inorganic Chemistry. 46, 2007, p. 2700-2703,DOI10.1021/ic0623819.
  2. ^abc N. N. Greenwood e A. Earnshaw,Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, pp. 1150-1151,ISBN 0-7506-3365-4.
  3. ^(EN) Bingqing Lin, Xi Wu e Lin Xie,Atomic Imaging of Subsurface Interstitial Hydrogen and Insights into Surface Reactivity of Palladium Hydrides, inAngewandte Chemie International Edition, vol. 59, n. 46, 9 novembre 2020, pp. 20348-20352,DOI:10.1002/anie.202006562.URL consultato il 23 ottobre 2022.
  4. ^Come invece accade ad altri metalli capaci di assorbire idrogeno.
  5. ^(EN) Viktória Hajdu, Ádám Prekob e Gábor Muránszky,Catalytic activity of maghemite supported palladium catalyst in nitrobenzene hydrogenation, inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 129, n. 1, 1º febbraio 2020, pp. 107–116,DOI:10.1007/s11144-019-01719-1.URL consultato il 14 settembre 2025.
  6. ^(EN) Apoorva Shetty e Gurumurthy Hegde,Synthesis and characterization of biowaste-derived porous carbon supported palladium: a systematic study as a heterogeneous catalyst for the reduction of nitroarenes, inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 137, n. 6, 1º dicembre 2024, pp. 2989–3004,DOI:10.1007/s11144-024-02690-2.URL consultato il 14 settembre 2025.
  7. ^(EN) K. Ramesh, G. Bhagavanth Reddy e M. Noorjahan,Microwave assisted green synthesis of palladium nanoparticles using dragon fruit peel extract for catalytic reduction of 4-nitrophenol and methylene blue, inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 137, n. 4, 1º agosto 2024, pp. 2133–2145,DOI:10.1007/s11144-024-02652-8.URL consultato il 14 settembre 2025.
  8. ^(EN) Karuppaiya Ranjithkumar, Sivaraman Narmatha e Ramachandran Sekar,Fabrication of electrodeposited palladium thin-film electrodes for electrochemical sensing of acetaminophen, inJournal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 36, n. 1, 25 dicembre 2024, pp. 48,DOI:10.1007/s10854-024-14112-z.URL consultato il 14 settembre 2025.
  9. ^(EN) Attila Kunfi, Ágnes Mastalir e Imre Bucsi,Heck arylation of alkenes with aryl bromides by using supported Pd catalysts: a comparative study, inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 119, n. 1, 1º ottobre 2016, pp. 165–178,DOI:10.1007/s11144-016-1044-3.URL consultato il 14 settembre 2025.
  10. ^(EN) Duygu Hacıefendioğlu e Ali Tuncel,N-heterocyclic carbene-palladium complex immobilized on Co-MOF 74 microrods as a highly selective catalyst for Suzuki–Miyaura cross-coupling, inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 138, n. 3, 1º giugno 2025, pp. 1363–1380,DOI:10.1007/s11144-024-02777-w.URL consultato il 14 settembre 2025.
  11. ^(EN) Kwadwo A. Yeboah, Jonathan D. Boyd e Kizito A. Kyeremateng,Large accelerations from small thermal differences: case studies and conventional reproduction of microwave effects on palladium couplings, inReaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 112, n. 2, 1º agosto 2014, pp. 295–304,DOI:10.1007/s11144-014-0733-z.URL consultato il 14 settembre 2025.
  12. ^(EN) Ting-Ting Zhou, Kai-Yu Dong e Zhe Zheng,Coupling of alloying and interface effects in dendritic Au-doped PtPd alloy/dumbbell-like bismuth telluride heterostructures for ethanol and methanol electrooxidation, inRare Metals, vol. 44, n. 5, 1º maggio 2025, pp. 3119–3129,DOI:10.1007/s12598-024-03145-2.URL consultato il 14 settembre 2025.
  13. ^Electrochemical synthesis of H2O2 from water and oxygen, Nature Reviews Chemistry, 2019, 3, 442-458, https://www.nature.com/articles/s41570-019-0110-6
  14. ^Un vetro più duro dell'acciaio, sucorriere.it.

Bibliografia

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  • Francesco Borgese,Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993,ISBN 88-7975-077-1.
  • R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto,Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998.

Voci correlate

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Altri progetti

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Collegamenti esterni

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FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
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