氢原子百科 
钯（bǎ，英语：Palladium），一种金属元素，位于元素周期表第五周期第ⅧB族，化学符号为Pd，原子序数为46，原子量为106.42g/mol，属于铂族金属，是一种具有光泽的银白色金属。[2]
钯质地较软，具有较好的延展性和可塑性。钯的化学性质较稳定，耐酸腐蚀，可与多种金属、非金属物质发生反应。[9][10]
钯主要作为催化剂应用于各类化学反应中，可用于制造珠宝饰品、牙科材料、电子器件等。钯具有优良的加氢催化活性，在新能源领域中有着重要地位。[11]
钯对皮肤和眼部有刺激作用，接触后应立即用清水冲洗，并及时就医。[12][6]
发现历史
1802年，英国化学家威廉·海德·沃拉斯顿（William Hyde Wollaston）用王水溶解从新格拉纳达乔科地区平托河发现的类银的白色金属"Platina"时，得到一种新的白色金属。他最开始为纪念小行星“谷神星”将这种金属命名为:“Ceresium”，并以“PI”为其元素符号。但是，最终他确定 “Palladium”（中文译为钯）为新金属的名字，并“Pd”为元素符号，用于纪念小行星“Pallas Athena”的发现。[4]
1803年4月，部分科学家对新金属“Palladium”的出现持怀疑态度。基于此，英国化学家契尼维克斯（Richard Chenevix)，对新金属“Palladium”的性能和化学性质进行检测，最终证明“Palladium”不是由铂与其他元素形成的合金，确实是一种具有与铂不同性质的新元素。[4]
物理性质
钯是一种类似铂的银白色金属，质地较软，具有较好的延展性和可塑性，在铂族金属中密度和熔点最低，密度为12.023g·cm−3，熔点为1555 ℃。退火时柔软且具有延展性，冷加工时可提升强度和硬度。[13][14][9]
化学性质
钯具有0、+1、+2、+3、+4价态，其中+2与+4价最常见。钯化学性质较稳定，耐酸腐蚀，可缓慢溶于热发烟硝酸、热浓硫酸以及常温状态下的王水。常温下钯不与氧发生反应，但加热至800℃时，钯会与氧气反应生成氧化钯。钯还可有效地催化各类加氢反应、歧化反应、氧化反应、异构反应等。[4][13][14][10][15][9]
与金属反应
钯可与金属在高温下熔融。[15]
[15]
与非金属反应
与酸反应
与碱反应
与盐反应
与有机物反应
氧化钯
纯钯粉与纯氧在750~800℃下反应生成纯的黑色氧化钯。氧化钯可用作催化剂催化反应的进行。[10][9]
[10]
二氯化钯
硝酸钯
钯的络合物
催化领域
纳米级钯材料具有优异的催化活性，可有机小分子电氧化和无机小分子电还原反应的进行。钯可与铜联合使用，制成具有较高催化活性的纳米颗粒。[20]钯还可作为外消旋化催化剂应用于动态动力学拆分中，具有催化效率高、选择性强、易制备和能够循环利用等优点。[21]钯还具有较高的氢气活化性能，可作为炔烃半加氢反应中的催化剂使用。[22]石油工业精炼石油的过程中，用钯作催化剂可以有效提高分离芳香族碳氢化合物的量进而汽油中的辛烷值。[12]
电子器件
电子电器工业中使用钯制成触头，用于电话替续器的制造。纯钯制成的锄头能有效降低噪音，延长电话替续器的寿命。此外，电子电器工业中还将含有60％钯的钯银合金制成精密电阻、60％钯的钯铜合金制成大容量继电器的触头、钯钉合金制成厚膜线路上的电容和电阻。[12]
医疗领域
钯具有良好的耐腐蚀性，同时与人体皮肤和体液具有良好的相容性，不易产生毒性和过敏的症状，因此常用Pd950合金等作为牙科材料用于制造齿冠、牙桥和其他牙科修复体。此外，由于钯的同位素具有放射性，可激活人体基因，进而诱导癌细胞凋亡，常用于治疗癌症肿瘤。[23][24]
珠宝饰品
钯可制成合金，应用于珠宝领域。高成色的钯合金饰品包括Pd990、Pd950、Pd850三种，其中Pd950使用数量最多。生活中，钯合金如铜钯合金、银钯合金可用于制作戒指、耳环、胸花饰品、链扣等。[24][26]
新能源领域
钯可制成钯基非晶合金粉末，利用其自身优良的加氢催化活性、耐腐蚀性、高强度的特性，作为燃料电池的阳极催化剂使用。此外由于钯可以高效的吸收氢气，形成氢化钯PdHx（x＜1），且在x接近1之前不会失去延展性，因此常用于制造氢储存设备。[27]
其他应用
钯还可用于制造专业的横向长笛。同时，钯也是一种贵金属投资商品，在经济金融领域有着重要地位。钯还可净化工厂与汽车尾气，在环境保护中有着巨大的优势和发展前景。[4]
选择性沉淀
基于分组溶解和沉淀的方法使钯从铂族金属共生的铂矿中分离。可通过加入硝酸、氯气等氧化剂，将二价钯氧化为四价钯，再加入（NH4）2PdCl6生成钯的沉淀从而将钯分离。反应方程式如下：[4]
[4]
还可采用氨配合法分离钯。通过加入NH3·H2O使其他杂质生成氢氧化物沉淀，通过过滤除去。再向溶液中加入HCl酸化，生成淡黄色的Pd(NH3)2Cl2沉淀，烘干并在氢气气氛中500~600℃下煅烧获得Pd。反应方程式如下：[4]
[4]
[4]
溶剂萃取分离
吸附沉淀
分布情况
钯的宇宙丰度为0.675，太阳系丰度为1.39。地球上，钯在地球各圈层中含量较少，其中在地核中含量最多，为5.5*10-6；下地幔次之，为0.12*10-6；上地幔含量为0.09*10-6；地壳中含量极微，为0.01*10-6；平均含量为1.8*10-6。铂族元素在自然界中主要以自然金属和金属互化物、硫砷化物等矿物形式存在，如硫钯铂矿（(PtPd)S）、砷钯矿（Pd5As2）等。[4][28]
供应全球钯的矿石主要来源于美国“Stillwater Complex”火成岩矿层、俄罗斯“Noril’sk-Talnakh”火成岩矿层、南非“Bushveld Complex”火成岩矿层和津巴布韦“Great Dyke”火成岩矿层。2006年探明的钯资源储量约为8700吨，主要集中在南非地区。[4]
物质结构
钯的电子组态为[Kr] 4d105s0，费米表面形状复杂，由两个电子面与两个带d带空穴面组成，存在空穴费米面，平均空穴数为0.375，费米能量为1.123*10-18J。[4]
钯的晶体结构为密堆型面心立方[Cu(Al)型]，配位数为12。20℃下，钯的晶格常数为0.38902nm，原子间距为0.27508nm。[4]
同位素
自然界中存在的钯具有七种不同的同位素，其中六种是稳定存在的，106Pd丰度最高。人造钯的同位素中质量数为125~128和91的同位素最稳定，107Pd半衰期最长，为650万年。当同位素的原子质量小于自然界中最稳定存在的同位素（106Pd）时，最主要的衰变模式为电子捕获，主要的衰变产物为铑（Rh）；当同位素的原子质量大于106Pd时，其主要的衰变模式为β衰变，主要的衰变产物为银（Ag）。103Pd半衰期为17天，100Pd半衰期为3.63天，101Pd半衰期为8.47小时、109Pd半衰期为13.7小时、112Pd半衰期为21小时，此外其他钯的同位素半衰期均小于30分钟。[4][29]
| 同位素 | 相对原子质量 | 丰度 |
|---|---|---|
| 102Pd | 101.9049 | 1.02 |
| 104Pd | 103.9036 | 11.14 |
| 105Pd | 104.9046 | 22.33 |
| 106Pd | 105.9032 | 27.33 |
| 108Pd | 107.9030 | 26.48 |
| 110Pd | 109.9045 | 11.72 |
代谢
生命体内一般不含钯，进入生命体的钯不参与体内的任何生化代谢。经口摄入的钯及其盐类，几乎全部通过粪便排出体外；吸入的钯及其盐类绝大多数滞留于肺部；注射可溶性钯盐后，钯盐经由血液迅速转移到其他器官，经肝肾等器官后，主要通过尿液排出体外。[12][6]
毒性
钯及其盐类的急性毒性比铂及其盐类高。实验证明家兔静脉快速注入0.6mg/ kg 钯盐可迅速致死，主要原因为内脏坏死，腹腔脏器粘连。少量的钯盐摄入不会立即致死，但会导致生长迟缓，个别生物体内长出恶性肿瘤。钯对人的皮肤和眼部有刺激作用，接触可能引起接触性皮炎、红斑和水肿。[12][6]
急救措施
参考资料 29
- Palladium | Pd | CID 23938 - PubChem — PubChem
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 金属钯的独特性能 — 郴州市市场监督管理局
- Palladium | Pd | CID 23938 - PubChem — pubchem
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.1067921
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- 参考 21
- 参考 22
- 参考 23
- 参考 24
- 参考 25
- 参考 26
- 参考 27
- 参考 28
- 参考 29