英文
palladium
简介
元素周期表第5周期Ⅷ族元素。元素符号Pd，原子序数46，元素的相对原子质量106.42，属轻铂族元素。为铂族金属熔点最低，密度最小的金属。钯价格低于铂，在许多应用上常以钯代铂，用量和铂相近。
1802年英国科学家沃拉斯顿 (W.H. Wollaston)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。
性质 金属钯为面心立方晶格结构，在湿空气或臭氧中均不失去光泽，比铂硬，可锻性和延性较好，在铂族金属中仅次于铂。致密钯为银白色，海绵及粉末钯为灰白色。钯能强烈吸附氢，常温下1体积钯可吸收350～850体积的氢气，最多可吸收到2800体积。钯的吸氢能力随温度增加而降低，1体积钯在293K、413K和1673K温度时分别吸附800、58和8体积的氢。钯吸附氢生成α与β两种固溶体。吸氢使钯体积增加，密度减小，导电性、磁化率和抗拉强度也随之相应降低。钯吸附的氢在真空中加热到573K即可放出。钯的透氢力强，1mm厚的钯在513K温度下每1cm2每秒钟可渗透氢气42.3mm3，在1333K时为400mm3。含硅的钯性脆，加工性能变差。液体钯能溶解碳，当温度降低时，溶解的绝大部分碳又会以石墨状态析出。与碳接触过的液体钯冷凝成固体时会失去光泽，并变脆。碳能在加热的钯膜中扩散并透过钯膜。钯能分别与磷、硼、硅形成低熔点共晶，使钯难以加工、质量下降或容易产生废品。添加的合金元素会影响钯的电阻系数，其中以钒、钼的影响较为显著。钯的一些主要物理性质列举于表1。
表1 钯的主要物理性质
| 性 质 | 数 值 |
|
原子半径r/nm 晶格常数a/nm 熔点T/K 沸点T/K 熔化热Q/kJ·mol-1 气化热Q/kJ·mol-1 密度ρ/kg·m-3 热导率λ/W·m-1·K-1 电阻率ρ/Ω·m 摩尔体积Vm/cm3 线胀系数αl/K-1 电负性 蒸气压p/Pa |
0.137 0.38895 1825 3413 16.9 372 1202(293K) 71.8(300K) 10.8×10-8(293K) 8.85 11.2×10-6 2.20 1.333×10-6(1773K) |
注： 放射性同位素107Pd的半衰期7Ma。
钯 原子的外电子层构型为〔Kr〕4d10。钯有+2、+4和+6三种价态，其中+2价化合物最稳定，+4价化合物次之，+6价化合物不稳定。
钯的化学稳定性不如铂，是铂族金属中最易溶于酸的元素。浓盐酸对致密钯的溶解极慢，浓硝酸、发烟硝酸和热浓硫酸都能溶解钯。钯易溶于王水。稀硝酸只能溶解合金中的钯，不能溶解纯钯。氢氟酸、高氯酸、磷酸、醋酸在常温下不腐蚀钯。三氯化铁、次氯酸盐和湿的卤素都能快速腐蚀钯。在加热情况下所有卤素都能腐蚀钯，但碘蒸气对粉状钯的腐蚀不严重。硫酸氢钾可以熔融钯。钯有良好的抗硫化性能，室温下不与硫及硫化物蒸气作用; 但与有机物蒸气生成有机物膜而降低其导电性能。钯在1073K和1273K温度下暴露于SO2中，1小时后虽增重但不脆裂。873K以上温度的硫化氢可腐蚀钯。
化合物 钯的化合物多为+2价化合物，少数为+4价化合物。主要钯化合物列举于表2。
表2 主要钯化合物
| 名称 | 化学式 | 状态和性质 |
|
一氧化钯 氢氧化亚钯 |
PdO Pd(OH)2 |
浅蓝色到墨绿色，不溶于水，溶于王水、浓HBr，1123K分解 褐色到深棕色，可溶于酸化水和盐酸 |
续表2
| 名称 | 化学式 | 状态和性质 |
| 二氯化钯 | PdCl2 |
红褐色结晶，不溶于水，溶于盐酸、硝酸，953K熔化，在1053K的氧中 分解，在1193K的氮中分解，在1253K的氯中分解 |
| 四氯化钯 | PdCl4 | 溶于HCl后易分解成PdCl2 |
| 氯亚钯酸 | H2PdCl4 | 暗棕色，比H2PdCl6稳定 |
| 氯钯酸 | H2PdCl6 | 棕红色，溶于水后加热煮沸易转变成H2PdCl4 |
| 氯亚钯酸钠 | Na2PdCl4 | 褐色，有吸湿性，易溶于水，向其溶液通氯可转变成Na2PdCl6 |
| 氯钯酸钠 | Na2PdCl6 | 黄橙到棕红色，溶于水，易分解和挥发 |
| 氯亚钯酸钾 | K2PdCl4 | 黄棕色晶体，常温下不溶于乙醇，353K时可溶;易溶于水呈褐色溶液 |
| 氯钯酸钾 | K2PdCl6 |
暗红色结晶，正八面体，难溶于水，易溶于稀盐酸，稀盐酸溶液煮沸后 分解成K2PdCl4溶液。不溶于氯化钾和酒精溶液 |
| 氯钯酸铵 | (NH4)2PdCl6 | 红色八面体结晶，难溶于水，不溶于浓氯化铵及酒精溶液 |
| 一硫化钯 | PdS |
黑色，不溶于水、稀盐酸和硫化铵中，微溶于硝酸、王水。加热至1073K 分解，1243K熔化 |
| 二氯四氨配亚钯 | Pd(NH3)4Cl2 | 无色至浅黄色溶液，为精炼时的重要中间产物 |
| 二氯二氨配亚钯 | Pd(NH3)2Cl2 | 蛋黄色结晶，难溶于水，为精炼时的重要产物 |
| 硝酸亚钯 | Pd(NO3)2 | 褐黄色结晶，空气中潮解，钯溶于发烟硫酸而制得 |
| 亚硝基亚钯钠 | Na2Pd(NO2)4 | 易溶于水，在溶液高pH值时生成Pd(OH)2沉淀 |
合金 钯能与其他金属生成多种合金，重要的有Pd-Ag、Pd-Au、Pd-Cu、Pd-Ir、Pd-Ni、Pd-Rh、Pd-Ag-Au、Pd-Ag-Co、Pd-Ag-Cu，其他还有Pd-B、Pd-Mo、Pd-Ru、Pd-W、Pd-Ag-Ni、Pd-Ag-Au-Pt、Pd-Ag-Cu-Ni等。
用途和供需 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。
20世纪80年代西方国家的钯消费量增长较快，由1980年的63.1t增长到1990年的106.2t。1994年钯的消费量达156.57t，其中电子工业占46.0%，牙科材料占25.3%，汽车用催化剂占15.9%，珠宝业占4.3%，其他5.7%，储备占2.8%。1991年西方市场钯供应量为121.35t，1994年钯供应量为156.57t，其中俄罗斯供应93.23t，南非供应48.23t，北美供应12.86t，其他西方国家供应2.25t。
资源 钯的地壳丰度为10-6%。钯有6种天然同位素，相对丰度为：102Pd0.8，104 Pd9.3，105 Pd22.6，106Pd27.2，108Pd26.8，110Pd13.5。钯产于与基性或超基性岩有关的铜镍硫化物矿床及铬铁矿床中。主要矿物有硫镍钯铂矿、钯铂矿、锑钯矿、碲钯矿等，也以类质同相存在于磁黄铁矿、黄铜矿中。世界钯的工业储量8708～13500t，主要集中在南非、前苏联、加拿大、美国等国。钯常与铂共生在一起 (见铂)。
冶金 从钯矿石至产出纯钯一般经过铂族金属富集、铂族金属分离和钯精炼三个阶段。由铂族金属精矿或钯精矿生产纯钯的原则工艺流程如图。钯精炼阶段较其他两阶段简单。
钯主要来自含铂族金属铜镍共生硫化矿。这种共生硫化矿经过重选、浮选后得到含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿。在含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿熔炼和吹炼过程中，贵金属富集在中间产物高镍锍或铜镍合金中。从高镍锍或铜镍合金中提取铜、镍和进 一步富集铂族金属后，得到品位在40%左右的铂族金属精矿。从含铂族金属铜镍共生硫化矿到产出铂族金属精矿或钯精矿的过程属铂族金属富集阶段。
从铂族金属精矿或钯精矿分离出银、铑、铱、锇、钌、金、铂，获得粗钯或粗钯化合物的过程属铂族金属分离阶段。由于贵金属性质相似，相互分离比较困难。一种分离方法是进行铂族金属精矿分组溶解、沉淀处理，使铑、铱、锇、钌、银留在渣中，从溶液分离金和铂便得粗钯。另一种方法是进行全部溶解处理，即除银留在渣外，其余7个贵金属都溶解入液。然后从贵金属溶液中分离金、铂、锇和钌、铱、铑，得到还含有小量杂质的粗钯。
粗钯经精炼产出纯钯的过程属钯精炼阶段。