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パラジウム

Palladium

鉱物の一種)

パラジウム(英: palladium)は原子番号46の元素。元素記号は Pd。白金族元素の1つ。貴金属にも分類される。 常温、常圧で安定な結晶構造は、面心立方構造 (fcc)。銀白色の金属(遷移金属)で、比重は12.0、融点は1555 °C(実験条件等により若干値が異なることあり)。酸化力のある酸(硝酸など)には溶ける。希少金属の1つ。

硬度
硬度:

4.5 - 5

密度
密度:

12.04 g/cm³

パラジウムの一般的な情報

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パラジウムの物理特性

白っぽいスチールグレー
硬度
4.5 - 5 , 軟らかい
密度
12.04 g/cm³, 明らかに重い
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パラジウムの科学特性

化学式
(Pd,Pt)
元素
Pd, Pt
一般的な不純物
Pt,Ir,Pb,Sn,Bi,Sb,Hg

パラジウムの健康リスク

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パラジウムの危険性は何ですか?

パラジウムは従来の毒性レベル(例えばLD50)では低毒性の金属です。しかし、パラジウム毒性のメカニズムに関する最近の研究では、より長い期間と肝臓および腎臓の細胞レベルで高毒性を示すことが示されています。ミトコンドリアは、ミトコンドリア膜電位の崩壊と細胞内グルタチオン(GSH)レベルの枯渇を通じて、パラジウム毒性において重要な役割を果たしているようです。これまでの研究では、パラジウムは摂取しても人体にはほとんど吸収されないと考えられていました。ウォーターヒヤシンスなどの植物は低レベルのパラジウム塩によって死亡しますが、他の多くの植物は耐性を示します。ただし、0.0003%以上のレベルでは成長に影響が出ることがテストで示されています。高用量のパラジウムは有毒になる可能性があり、げっ歯類のテストでは発癌性の可能性が示唆されていますが、上述の最近の研究まで、人間に害を及ぼすという明確な証拠はありませんでした。

パラジウムの特徴

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パラジウムの特徴

パラジウムは周期表の第10族に属しますが、最外電子の配置はフントの規則に従っています。5s軌道の電子は4d軌道を埋めるために移動し、5s 4d配置よりも完全に満たされた4dシェルを持つ方がエネルギー的に有利です。この5s配置は第5周期において独特であり、パラジウムは唯一の不完全な電子シェルを1つだけ持ち、その上のシェルはすべて空です。パラジウムはプラチナに似た柔らかい銀白色の金属で、プラチナ族金属の中で最も密度が低く、最も融点が低いです。焼なますと柔らかく延性があり、冷間加工すると強度・硬度が大きく増します。パラジウムは濃硝酸、熱濃硫酸ではゆっくりと溶解し、細かく粉砕すると塩酸でも溶解します。常温で王水には容易に溶解します。パラジウムは標準温度では酸素と反応せず(したがって空気中で錆びません)、800℃に加熱するとパラジウム(II)酸化物(PdO)の層が形成されます。時間が経つと、単一酸化物の表面層の形成によりわずかに茶色がかった色合いを帯びることがあります。低温でアルファ粒子の衝撃によって生成された欠陥を持つパラジウムフィルムは、Tc=3.2Kの超伝導性を示します。

パラジウムの形成

2016年にパラジウムの総鉱山生産量が208,000キログラムに達し、ロシアが82,000キログラムでトップの生産国でした。次いで、南アフリカ、カナダ、アメリカが続きます。ロシアのノリリスク・ニッケル社は、世界のパラジウム生産の39%を占める最大の生産者です。パラジウムは、ウラル山脈、オーストラリア、エチオピア、南北アメリカの砂鉱床で金や他のプラチナ族金属と合金として発見されますが、これらの鉱床はパラジウムの生産においてわずかな役割しか果たしません。最も重要な商業的供給源は、オンタリオ州のサドベリー盆地とシベリアのノリリスク–タルナク鉱床にあるニッケル-銅鉱床です。もう一つの大きな鉱床は、南アフリカのブッシュフェルト火成複合体内のメレンスキーレイフプラチナ族金属鉱床です。モンタナ州のスティルウォーター火成複合体とオンタリオ州のラク・デ・イルズ火成複合体のロビーゾーン鉱体も、カナダとアメリカのパラジウム供給源の一部です。パラジウムは、レアな鉱物であるクーパーライトやポラライトに含まれていますが、他にも多くのPd鉱物が知られていますが、いずれも非常に稀です。パラジウムはまた、核分裂反応炉で生産され、使用済み核燃料から抽出することができます(貴金属の合成を参照)が、この供給源はパラジウムには使用されていません。既存の核再処理施設のどれも、高レベル放射性廃棄物からパラジウムを抽出する設備は備えていません。

パラジウムの文化的な意味

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パラジウムの用途

自分の体積の935倍もの水素を吸収するため、水素吸蔵合金として利用される。加工のしやすさから電子部品の材料としても使われたが、供給シェアの6割をロシアに依存しており、価格が不安定なことからニッケルなどの金属への代替が進められている。 特筆すべきは歯科治療(インレー)に使われる合金としての利用が挙げられる。いわゆる銀歯は金銀パラジウム合金で、20%以上のパラジウムを含有する。

パラジウムの分布

2007年において世界の産出量のうち、ロシアが44%、南アフリカ共和国が40%、カナダが6%、アメリカ合衆国が5%を占める。 パラジウムは、プラチナやニッケルなどの副産物として生産されるため、生産量は主産物の産出動向に左右される。2010年代、南アフリカのプラチナ鉱山で閉鎖が相次ぐとパラジウムの生産量が減少して価格が高騰。2018年には過去最高を記録した。

パラジウムの語源

名前はこの前年に発見された小惑星パラス (pallas) にちなんだもの。

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