[科普中国]-钯

发现过程

1803年，英国化学家武拉斯顿从铂矿中又发现了一个新元素。他将天然铂矿溶解在王水中，除去酸后，滴加氰化汞（Hg(CN)2）溶液，获得黄色沉淀。将硫磺、硼砂和这个沉淀物共同加热，得到光亮的金属颗粒。他称它为palladium（钯），元素符号定为Pd。这一词来自当时发现的小行星Pallas，源自希腊神话中司智慧的女神巴拉斯Pallas。

武拉斯顿发现钯重要的一步是选用氰化汞。尽管氰化汞溶液中几乎不含有氰离子（CN-），但是当钯的离子（Pd2+）与它相遇时，却立即生成淡黄色的氰化钯（Pd(CN)2）沉淀，而其他铂系元素是不会形成这种氰化物沉淀的。

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1。

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。

第五周期Ⅷ族铂系元素的成员

元素类型：金属元素

化合价：+2和+4

原子序数：46

质子数：46

中子数：62

摩尔质量：106.42g/mol

熔点：1554 ℃

沸点：2970 ℃

比热：244J

密度：12.02g/cm3（20℃）

莫氏硬度：4.75

声音在其中的传播速率：3070 m/S

元素含量：在太阳中的含量：0.003ppm、太平洋表面：0.000000019ppm、地壳中含量：0.0006ppm

化学性质主要化合物二氯化钯（PdCl2）、四氯钯酸钠（Na2PdCl4）和二氯四氨合钯。化学性质不活泼，常温下在空气和潮湿环境中稳定，加热至 800℃，钯表面形成一氧化钯薄膜。钯能耐氢氟酸、磷酸、高氯酸、盐酸和硫酸蒸气的侵蚀，但易溶于王水和热的硫酸及浓硝酸。熔融的氢氧化钠、碳酸钠、过氧化钠对钯有腐蚀作用。钯的氧化态为+2、+3、+4。钯容易形成配位化合物，如K2[PdCl4]、K4[Pd(CN)4]等。

晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。

晶胞参数：

a = 389.07 pm

b = 389.07 pm

c = 389.07 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

电子层排布： 2-8-18-18-0

电离能 (kJ /mol) ：

M - M+ 805

M+ - M2+ 1875

M2+ - M3+ 3177

M3+ - M4+ 4700

M4+ - M5+ 6300

M5+ - M6+ 8700

M6+ - M7+ 10700

M7+ - M8+ 12700

M8+ - M9+ 15000

M9+ - M10+ 17200

生产方法工业生产可从矿石用干法制造；亦可以铜、镍的硫化矿制取铜、镍的生产过程中生成的副产物作为原料，用湿法冶炼制得。1湿法把已提取镍、铜后的残留组分作为原料，加入王水进行抽提，过滤，向滤液中加入氨和盐酸进行反应，生成氯钯酸铵沉淀。经精炼，过滤，把氯钯酸铵用氢气还原，制得约99.95%钯成品。1

主要来源可由铂金属的自然合金分出2。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、铂、钯、钌、铱的范畴。钯在地壳中的含量为1×10^-6 ，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。

钯的熔点是铂族金属中最低的。

主要用途钯是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技领域以及汽车制造业不可缺少的关键材料，也是国际贵金属投资市场上的不容忽略的投资品种。

氯化钯还用于电镀；氯化钯及其有关的氯化物用于循环精炼并作为热分解法制造纯海绵钯的来源。一氧化钯（PdO）和氢氧化钯[Pd(OH)2]可作钯催化剂的来源。四硝基钯酸钠[Na2Pd（NO3）4]和其它络盐用作电镀液的主要成分。

钯在化学中主要做催化剂；钯与钌、铱、银、金、铜等熔成合金,可提高钯的电阻率、硬度和强度,用于制造精密电阻、珠宝饰物等。而最常见和最有市场价值钯金首饰的合金是钯金．

主要用于制催化剂，还用于制造牙科材料、手表和外科器具等1

相关产物钯金铂族的一员，元素符号Pd，外观与铂相似，呈银白色金属光泽，色泽鲜明。比重12，轻于铂，延展性强。熔点为1555℃，硬度4-4.5，比铂稍硬。化学性质较稳定，不溶于有机酸、冷硫酸或盐酸，但溶于硝酸和王水。常态下不易氧化和失去光泽。钯是铂系金属之一。铂系金属包括钌、铑、钯、铂等。他们多数都比黄金贵，是金属中典型的“贵族之家3。

钯具有极佳的物理与化学性能，耐高温、耐腐蚀、耐磨损和具有极强的伸展性，在纯度、稀有度及耐久度上，都可与铂、金互相替代，无论单独制作首饰——珍贵、纯净、永恒！ 钯是世界上最稀有的贵金属之一，地壳中的含量约为一亿分之一，比黄金要稀少很多。世界上只有俄罗斯和南非等少数国家出产，每年总产量不到黄金的5‰，比铂还稀有。钯异常坚韧，钯制成的首饰不仅具有铂金般自然天成的迷人光彩，而且经得住岁月的磨砺，历久如新。钯几乎没有杂质，纯度极高，闪耀着洁白的光芒。钯的纯度还十分适合肌肤，不会造成皮肤过敏。

钯膜通常由钯合金轧制而成，可制成膜片（称钯膜）和膜管（称钯管）4。膜厚通常为50~100微米。主要用于氢气的纯化，其原理是溶解——扩散模式，扩散的驱动力为膜两侧的氢分压差。在300—500 ℃下，将原料氢加压通入膜的一侧时，氢分子首先在膜表面化学吸附并解离成氢原子，后者溶解于钯合金中形成氢化物，体积很小的氢原子位于钯合金晶格的间隙，可以自由移动。在浓度梯度的驱动下，氢原子扩散到膜的另一侧并析出，重新结合成氢分子后脱附。除氢气及其同位素之外，其它任何气体均不能透过钯膜，故可利用钯膜获得超高纯氢。氢透过钯膜的速率与温度、膜厚及膜两侧的氢分压差△P有关。升高温度，增大△P及减小膜厚，都会使透氢率增加。但温度过高，会增加能耗并降低膜的物理强度。因此，温度通常控制在400℃左右。某些杂质可导致膜中毒，降低膜的透氢性能，甚至使膜遭到破坏。能引起钯中毒的物质有：汞、砷化物、卤化物、油蒸气、含硫和含氨物质以及粉尘等。钯合金可制成管状（称为钯管）或膜片（称钯膜）。

钯合金管俗称钯管，用于氢气的纯化。纯钯的机械性能差、易氢脆，故钯管的材料一般是钯与1B与VIII族元素形成的合金。最常用的钯管材料中，银约占25%，其他成分（如金等）的含量