Palladium

Palladium behoort tot groep 10 in het periodiek systeem, maar de configuratie van de buitenste elektronen is conform Hund's regel. Elektronen in het 5s-orbitaal migreren om de 4d-orbitalen te vullen, aangezien het energetisch gunstiger is om een volledig gevulde 4d-schil te hebben in plaats van de 5s 4d-configuratie. Deze 5s-configuratie, uniek in periode 5, maakt palladium het zwaarste element met slechts één onafgemaakte elektronschil, met alle schillen erboven leeg. Palladium is een zacht zilverwit metaal dat lijkt op platina. Het is het minst dichte en heeft het laagste smeltpunt van de platinagroepmetalen. Het is zacht en ductiel wanneer het wordt gegloeid en zijn sterkte en hardheid nemen aanzienlijk toe wanneer het koud wordt bewerkt. Palladium lost langzaam op in geconcentreerd salpeterzuur, in heet, geconcentreerd zwavelzuur en wanneer het fijn wordt gemalen in zoutzuur. Het lost gemakkelijk op bij kamertemperatuur in koningswater. Palladium reageert niet met zuurstof bij standaardtemperatuur (en zal daarom niet in de lucht aanslaan). Palladium verhit tot 800 °C zal een laag palladium(II)oxide (PdO) produceren. Het kan na verloop van tijd langzaam een lichte bruine kleuring ontwikkelen, waarschijnlijk door de vorming van een oppervlaktelaag van zijn monoxide. Palladiumfilms met defecten geproduceerd door alfadeeltjesbombardement bij lage temperaturen vertonen supergeleiding met Tc=3.2 K.

Palladium wordt meestal als ongebonden metaal gewonnen als bijproduct uit koper en nikkelertsen. Ook wordt het in de aardkorst aangetroffen in legeringen met goud en platina. De belangrijkste wingebieden liggen in Rusland (bij Norilsk), Zuid-Afrika, Canada, Verenigde Staten en Zimbabwe. De productie in 2017 was als volgt: Rusland 85,2 ton, Zuid-Afrika 86,8 ton, Canada 17 ton, VS 13,6 ton en het wereld totaal kwam uit op 225 ton. Naast de mijnbouw is recycling ook een belangrijke bron. In 2018 werd zo'n 120 ton palladium (inclusief platina) gewonnen uit schroot. Hiervan was 51 ton afkomstig uit katalysatoren van voertuigen in de Verenigde Staten.

Toen de totale mijnproductie van palladium in 2016 208.000 kilogram bereikte, was Rusland de grootste producent met 82.000 kilogram, gevolgd door Zuid-Afrika, Canada en de VS. Het Russische bedrijf Norilsk Nickel staat op de eerste plaats van de grootste palladiumproducenten wereldwijd en levert 39% van de wereldproductie. Palladium kan worden gevonden als een vrij metaal gelegeerd met goud en andere platinagroepmetalen in placerafzettingen van het Oeralgebergte, Australië, Ethiopië, Noord- en Zuid-Amerika. Voor de productie van palladium spelen deze afzettingen slechts een kleine rol. De belangrijkste commerciële bronnen zijn nikkel-koperafzettingen gevonden in het Sudbury-bekken, Ontario, en de Norilsk–Talnakh-afzettingen in Siberië. De andere grote afzetting is de Merensky Reef-platinagroepmetalenafzetting binnen het Bushveld-igneouscomplex Zuid-Afrika. Het Stillwater-igneouscomplex van Montana en het Roby-zone-ertslichaam van het Lac des Îles-igneouscomplex van Ontario zijn de twee andere bronnen van palladium in Canada en de Verenigde Staten. Palladium wordt gevonden in de zeldzame mineralen cooperiet en polaariet. Veel meer Pd-mineralen zijn bekend, maar ze zijn allemaal zeer zeldzaam. Palladium wordt ook geproduceerd in kernsplijtingsreactoren en kan worden gewonnen uit gebruikte kernbrandstof (zie synthese van edelmetalen), hoewel deze bron voor palladium niet wordt gebruikt. Geen van de bestaande nucleaire opwerkingsfabrieken is uitgerust om palladium uit het zeer radioactieve afval te winnen.

Als poeder is palladium een goede katalysator en wordt het gebruikt in hydrogenerings- en dehydrogeneringsreacties; ook wordt het gebruikt bij het opwerken van petroleum in raffinaderijen. Als legering wordt het gebruikt in sieraden. Andere toepassingen: Witgoud is een legering van goud die is ontkleurd door de toevoeging van palladium. Ook puur palladium wordt gebruikt om sieraden van te maken. Net als goud kan palladium tot een zeer dunne laag worden geslagen (0,1 µm). Waterstof diffundeert makkelijk door verhit palladium, een eigenschap die wordt gebruikt om het gas te zuiveren. In katalysatoren van voertuigen, vanwege de goede hittebestendigheid en trage corrosie. In de tandheelkunde, in horloges, vliegtuigbougies en in de productie van chirurgische instrumenten en elektrische schakelingen. In de organische chemie wordt palladium gebruikt als katalysator voor allerhande koppelingsreacties zoals de Kumada-reactie, Negishi-reactie, Stille-reactie, Suzuki-reactie, Hyama reactie, Sonogashira-reactie, Heck-reactie, het Wacker-proces en de Buchwald-Hartwig aminering. Omdat het grote hoeveelheden waterstofgas kan absorberen die het bij verhoogde temperatuur weer vrijlaat, is palladium mogelijk bruikbaar als opslagmedium in brandstofcellen. De palladium-waterstofelektrode.