แพลเลเดียม
แพลเลเดียมเป็นธาตุเคมีมีสัญลักษณ์Pdและเลขอะตอม 46 เป็นโลหะสีเงินขาวหายากและแวววาว ค้นพบในปี 1802 โดยนักเคมีชาวอังกฤษวิลเลียม ไฮด์ วอลลาสตันเขาตั้งชื่อมันตามดาวเคราะห์น้อยพัลลัส(เดิมชื่อ 2 พัลลัส) ซึ่งตั้งชื่อตามฉายา ของเทพี เอเธนาของกรีกที่เธอได้รับเมื่อสังหารพัลลัสแพลเลเดียมแพลทินัมโรเดียมรูทีเนียมอิริเดียมและออสเมียมรวมกันเป็นกลุ่มธาตุที่เรียกว่า โลหะ หมู่แพลทินัมธาตุเหล่านี้มีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกัน แต่แพลเลเดียมมีจุดหลอมเหลวต่ำที่สุดและมีความหนาแน่นน้อยที่สุดในกลุ่มนี้
แพลเลเดียมและแพลทินัม ซึ่ง เป็น สารประกอบในกลุ่มเดียวกันถูกใช้มากกว่าครึ่งหนึ่งในตัวแปลง ไอเสีย แบบเร่งปฏิกิริยาซึ่งแปลงก๊าซที่เป็นอันตรายในไอเสียรถยนต์ได้มากถึง 90% ( ไฮโดรคาร์บอน คาร์บอนมอนอกไซด์ และไนโตรเจนไดออกไซด์ [10]) ให้กลายเป็นสารที่ไม่เป็นพิษ (ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ) นอกจากนี้แพลเลเดียมยังถูกใช้ในด้านอิเล็กทรอนิกส์ทันตกรรมการแพทย์ การทำให้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์การใช้งานทางเคมี[ 11 ] [ 12 ]เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี[ 13 ]การสังเคราะห์ด้วยไฟฟ้า[ 14 ] [ 15 ]การบำบัดน้ำบาดาลและเครื่องประดับ
แหล่งแร่แพลเลเดียมและโลหะกลุ่มแพลทินัมอื่นๆ นั้นหายาก แหล่งแร่ที่ใหญ่ที่สุดพบใน แถบ หินนอ ไรต์ ของกลุ่มหินอัคนีบุชเวลด์ซึ่งครอบคลุมแอ่งทราน ส์วาล ในแอฟริกาใต้กลุ่มหินสติลวอเตอร์ใน รัฐ มอนแทนาสหรัฐอเมริกา แอ่งซัดเบอรีและเขตธันเดอร์เบย์ในรัฐออนแทรีโอประเทศแคนาดา และกลุ่มหินโนริลสค์ในรัสเซียการรีไซเคิลก็เป็นแหล่งที่มาเช่นกัน โดยส่วนใหญ่มาจากตัวแปลงไอเสียรถยนต์ที่ใช้แล้ว การใช้งานที่หลากหลายและแหล่งที่มาที่จำกัดทำให้เกิด ความสนใจ ในการลงทุน อย่างมาก และแพลเลเดียมมักถูกขายเป็นโลหะมีค่าในรูปของเหรียญและแท่งแพลเลเดียม
ลักษณะเฉพาะ
แพลเลเดียมอยู่ในหมู่ที่ 10ของตารางธาตุ แต่การจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดเป็นไปตามกฎของฮุนด์อิเล็กตรอนที่ตามกฎของมาเดลุงคาดว่าจะอยู่ในออร์บิทัล 5s กลับ ไปอยู่ในออ ร์บิทัล4d แทน เนื่องจากพลังงานที่เหมาะสมกว่าคือการมีเปลือก 4d 10ที่เต็มแทนที่จะ เป็นการ จัดเรียง5s 2 4d 8
| ซ | องค์ประกอบ | จำนวนอิเล็กตรอนต่อวงโคจร |
|---|---|---|
| 28 | นิกเกิล | 2, 8, 16, 2 (หรือ 2, 8, 17, 1) |
| 46 | แพลเลเดียม | 2, 8, 18, 18, 0 |
| 78 | แพลทินัม | 2, 8, 18, 32, 17, 1 |
| 110 | ดาร์มสตัดเทียม | 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (คาดการณ์) [ 16 ] |
การจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบ 5s 0นี้ซึ่งเป็นเอกลักษณ์ในคาบที่ 5ทำให้แพลเลเดียมเป็นธาตุที่หนักที่สุดที่มีเปลือกอิเล็กตรอนไม่สมบูรณ์ เพียง เปลือกเดียวโดยเปลือกทั้งหมดที่อยู่เหนือเปลือกนั้นว่างเปล่า
แพลเลเดียมมีลักษณะเป็นโลหะสีเงินขาวอ่อนนุ่มคล้ายแพลทินัม เป็นโลหะที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดและมีจุดหลอมเหลว ต่ำที่สุด ในกลุ่มโลหะแพลทินัมเมื่ออบอ่อนแล้วจะอ่อนนุ่มและยืดหยุ่นได้ดีและความแข็งแรงและความแข็งจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อขึ้นรูปเย็น แพลเลเดียมละลายช้าในกรดไนตริก เข้มข้น ใน กรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนและเมื่อบดละเอียดแล้วจะละลายได้ในกรดไฮโดรคลอริก [ 17 ] ละลายได้ง่ายที่อุณหภูมิห้องในกรดอะควาเรเจีย
แพลเลเดียมไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิมาตรฐาน (และดังนั้นจึงไม่หมองในอากาศ ) แพลเลเดียมที่ถูกให้ความร้อนถึง 800 °C จะเกิดชั้นของแพลเลเดียม(II) ออกไซด์ (PdO) ขึ้น และอาจค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลอ่อนๆ เมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งน่าจะเกิดจากการก่อตัวของชั้นโมโนออกไซด์บนพื้นผิว
ฟิล์มแพลเลเดียมที่มีข้อบกพร่องที่เกิดจากการระดมยิงอนุภาคอัลฟาที่อุณหภูมิต่ำแสดงคุณสมบัติการนำยิ่งยวดโดยมีT = 3.2 K [ 18 ]
ไอโซโทป
แพลเลเดียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป เสถียร 6 ชนิด ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดคือ107 Pdซึ่งมีครึ่งชีวิต 6.5 ล้านปี (พบในธรรมชาติในปริมาณเล็กน้อย) 103 Pdซึ่งมีครึ่งชีวิต 16.99 วัน และ100 Pd ซึ่งมีครึ่งชีวิต 3.63 วัน นอกจากนี้ยังมีไอโซโทป อื่นๆ อีก 25 ชนิด ตั้งแต่91 Pd ถึง129 Pd ซึ่งมีครึ่งชีวิตน้อยกว่า 30 นาที ยกเว้น101 Pd (8.47 ชั่วโมง) 109 Pd (13.6 ชั่วโมง) และ112 Pd (21.0 ชั่วโมง) [ 19 ]
สำหรับไอโซโทปที่มีมวลอะตอมน้อยกว่าไอโซโทปเสถียรที่พบมากที่สุดคือ106 Pd โหมดการสลาย ตัวหลัก คือการจับอิเล็กตรอนโดยผลิตภัณฑ์การสลาย ตัวหลัก คือโรเดียม โหมดการสลายตัวหลักสำหรับไอโซโทปของ Pd ที่มีมวลอะตอมมากกว่า 106 คือ การสลายตัว แบบเบตาโดยผลิตภัณฑ์หลักของการสลายตัวนี้คือเงิน[ 19 ]
107Agที่เกิดจากการสลายตัวของ107Pd ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1978 [ 20 ]ใน อุกกาบาต ซานตาคลารา[ 21 ]ในปี 1976 ผู้ค้นพบแนะนำว่าการรวมตัวและการแยกตัวของดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีแกนเหล็กอาจเกิดขึ้น 10 ล้านปีหลังจากเหตุการณ์ นิว คลีโอซินเทติก ความสัมพันธ์ระหว่าง 107Pdกับ Ag ที่สังเกตได้ใน วัตถุ ในระบบสุริยะต้องสะท้อนถึงการมีอยู่ของนิวไคลด์ที่มีอายุสั้นในระบบสุริยะยุคแรก[ 22 ]
107นอกจากนี้ Pdยังเกิดขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์ฟิชชันในการฟิชชันแบบธรรมชาติหรือแบบเหนี่ยวนำของ235 อีกด้วยเนื่องจากมันเคลื่อนที่ในสิ่งแวดล้อมได้ไม่มากนักและมีพลังงานการสลายตัวค่อนข้างต่ำ 107โดยทั่วไปแล้ว Pdถือว่าเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่มีอายุยืนยาวและ มีอันตรายน้อยกว่าธาตุอื่น ๆ
สารประกอบ
สารประกอบของแพลเลเดียมส่วนใหญ่มีอยู่ในสถานะออกซิเดชัน 0 และ +2 นอกจากนี้ยังมีสถานะอื่นๆ ที่พบได้น้อยกว่า โดยทั่วไปแล้ว สารประกอบของแพลเลเดียมจะคล้ายคลึงกับสารประกอบของแพลทินัมมากกว่าสารประกอบของธาตุอื่นๆ
โครงสร้างของα -
โครงสร้างของβ -
แพลเลเดียม(II)
แพลเลเดียม(II) คลอไรด์เป็นสารตั้งต้นหลักสำหรับสารประกอบแพลเลเดียมอื่นๆ เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของแพลเลเดียมกับคลอรีนใช้ในการเตรียมตัวเร่ง ปฏิกิริยาแพลเลเดียม แบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันเช่น แพลเลเดียมบนแบเรียมซัลเฟตแพลเลเดียมบนคาร์บอน และแพลเลเดียมคลอไรด์บนคาร์บอน[ 23 ]สารละลายPdCl ในกรดไนตริกทำปฏิกิริยากับกรดอะซิติกเพื่อให้ได้แพลเลเดียม(II) อะซิเตต ซึ่ง เป็นรีเอเจนต์อเนกประสงค์เช่นกันPdCl ทำปฏิกิริยากับลิแกนด์ (L) เพื่อให้ได้สาร เชิงซ้อนแบบระนาบสี่เหลี่ยมจัตุรัสประเภทPdCl L ตัวอย่างหนึ่งของสารเชิงซ้อนดังกล่าวคืออนุพันธ์เบนโซไนไตรล์PdCl (PhCN) [ 24 ] [ 25 ]
สารประกอบบิส(ไตรฟีนิลฟอสฟีน)แพลเลเดียม(II) ไดคลอไรด์ที่ซับซ้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประโยชน์[ 26 ]
แพลเลเดียม(0)
แพลเลเดียมสร้างสารประกอบศูนย์วาเลนซ์หลายชนิดที่มีสูตรPdL , PdL และPdL ตัวอย่างเช่น การลดส่วนผสมของPdCl (PPh ) และPPh จะให้tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) : [ 27 ]
- 2 PdCl (PPh ) + 4 PPh + 5 N H → 2 Pd(PPh ) + N + 4 N H + 5 Cl −
สารประกอบแพลเลเดียม(0) ที่สำคัญอีกตัวหนึ่งคือtris (dibenzylideneacetone)dipalladium(0) ( Pd (dba) ) เตรียมได้โดยการรีดิวซ์โซเดียมเตตระคลอโรแพลเลเดตในที่ที่มีไดเบนซิลิดีนอะซีโตน [ 28 ]
แพลเลเดียม(0) เช่นเดียวกับแพลเลเดียม(II) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาการเชื่อมต่อดังที่ได้รับการยอมรับจากรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำ ปี 2010 ที่มอบให้แก่Richard F. Heck , Ei-ichi NegishiและAkira Suzukiปฏิกิริยาดังกล่าวมีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์สารเคมีชั้นดี ปฏิกิริยาการเชื่อมต่อที่โดดเด่น ได้แก่ ปฏิกิริยาHeck , Suzuki , Sonogashira , StilleและKumada coupling แพลเลเดียม(II) อะซิเตต , เตตระคิ ส(ไตรฟีนิลฟอสฟีน)แพลเลเดียม(0) ( Pd(PPh ) ) และไตรส(ไดเบนซิลิดีนอะซิโตน)ไดแพลเลเดียม(0) ( Pd (dba) ) ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารตั้งต้นของตัวเร่งปฏิกิริยา[ 29 ]
สถานะออกซิเดชันอื่นๆ
แม้ว่าสารประกอบ Pd(IV) จะค่อนข้างหายาก แต่ตัวอย่างหนึ่งคือโซเดียมเฮกซาคลอโรพัลลาเดต(IV) Na 2 PdCl 6 Pd (II) และ Pd(IV) สามารถเปลี่ยนรูปไปมาระหว่างกันได้ภายใต้สภาวะทางเคมีไฟฟ้าบางอย่าง[ 30 ] [ 31 ] นอกจากนี้ยังรู้จักสารประกอบของพัลลาเดียม(III) อยู่บ้าง [ 32 ]มีการอ้างว่ามีการสังเคราะห์พัลลาเดียม(VI) ในปี 2545 [ 33 ] [ 34 ]แต่ต่อมาได้รับการพิสูจน์ว่าไม่เป็นความจริง[ 35 ] [ 36 ]
คอมเพล็กซ์แพลเลเดียมที่มีวาเลนซ์ผสมมีอยู่ เช่นPd (CO) (OAc) Pd(acac) ก่อตัวเป็นโครงสร้างสายโซ่ Pd ที่ไม่มีที่สิ้นสุด โดยมีหน่วยPd (CO) (OAc) และPd(acac) [ 37 ]
เมื่อผสมกับธาตุที่มีประจุบวกมากกว่าแพลเลเดียมสามารถมีประจุลบได้ สารประกอบดังกล่าวเรียกว่าแพลเลไดด์ เช่นแกลเลียมแพลเลไดด์[ 38 ]แพลเลไดด์ที่มีสัดส่วนทางเคมีRPd มีอยู่ โดยที่ R คือสแกนเดียมอิตเทรียมหรือแลนทานัม ใดๆ [ 39 ]
การเกิดขึ้น
เมื่อปริมาณการผลิตแพลเลเดียมโดยรวมจากการทำเหมืองแตะ 210,000 กิโลกรัมในปี 2022 รัสเซียเป็นผู้ผลิตอันดับหนึ่งด้วยปริมาณ 88,000 กิโลกรัม ตามมาด้วยแอฟริกาใต้ แคนาดา สหรัฐอเมริกา และซิมบับเว[ 40 ]บริษัทNorilsk Nickel ของรัสเซีย ครองอันดับหนึ่งในบรรดาผู้ผลิตแพลเลเดียมรายใหญ่ที่สุดของโลก โดยมีส่วนแบ่ง 39% ของการผลิตทั่วโลก[ 41 ]
แพลเลเดียมสามารถพบได้ในรูปโลหะอิสระผสมกับทองคำและโลหะกลุ่มแพลทินัมอื่นๆในแหล่งแร่ตะกอนของเทือกเขาอูราล ออสเตรเลีย เอธิโอเปีย อเมริกาเหนือและอเมริกาใต้แหล่งแร่เหล่านี้มีบทบาทเพียงเล็กน้อยในการผลิตแพลเลเดียม แหล่งแร่เชิงพาณิชย์ที่สำคัญที่สุดคือ แหล่งแร่ นิกเกล - ทองแดงที่พบในแอ่งซัดเบอรี รัฐออนแทรีโอและ แหล่งแร่ โนริลสค์-ทัลนาคในไซบีเรียแหล่งแร่ขนาดใหญ่อีกแห่งคือแหล่งแร่โลหะกลุ่มแพลทินัมเมเรนสกี รีฟภายใน กลุ่มหินอัคนีบุชเวลด์ในแอฟริกาใต้ กลุ่ม หินอัคนีสติลวอ เตอร์ ของรัฐมอนแทนาและแหล่งแร่โรบีโซนของกลุ่มหินอัคนีลักเดส์อีลส์ของรัฐออนแทรีโอเป็นแหล่งแพลเลเดียมอีกสองแห่งในแคนาดาและสหรัฐอเมริกา[ 42 ] [ 43 ]แพลเลเดียมพบได้ในแร่หายากอย่างคูเปอร์ไรต์[ 44 ]และโพลาไรต์ [ 45 ] มีแร่แพลเลเดียมอีกหลายชนิดที่เป็นที่รู้จัก แต่ทั้งหมดนั้นหายากมาก[ 46 ]
แพลเลเดียมยังผลิตได้ใน เครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์ฟิสชันและสามารถสกัดได้จากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้ว (ดูการสังเคราะห์โลหะมีค่า ) แม้ว่าแหล่งแพลเลเดียมนี้จะไม่ได้ถูกนำมาใช้ก็ตาม ไม่มี โรงงาน แปรรูปนิวเคลียร์ ที่มีอยู่ใด ที่ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อสกัดแพลเลเดียมจาก กาก กัมมันตรังสีระดับสูง[ 47 ]ความซับซ้อนในการกู้คืนแพลเลเดียมในเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วคือการมีอยู่ของ107Pd เป็นผลิตภัณฑ์ฟิสชัน ที่มีกัมมันตภาพรังสีเล็กน้อยและมีอายุยืนยาว ปริมาณกัมมันตภาพรังสีที่เกิดจาก107 นั้นขึ้นอยู่กับการใช้งานขั้นสุดท้ายPdอาจทำให้แพลเลเดียมที่กู้คืนมานั้นใช้งานไม่ได้หากไม่ผ่านขั้นตอนการแยกไอโซโทปซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง
แอปพลิเคชัน
ปัจจุบันมีการใช้แพลเลเดียมมากที่สุดในตัวแปลงไอเสีย[ 48 ]แพลเลเดียมยังใช้ในเครื่องประดับทันตกรรม[ 48 ] [ 49 ] การผลิต นาฬิกาแถบทดสอบน้ำตาลในเลือดหัวเทียน เครื่องบิน เครื่องมือผ่าตัดและหน้าสัมผัสไฟฟ้า[ 50 ] แพลเลเดียมยังใช้ในการผลิตฟลุตแบบมืออาชีพ (ฟลุตคอนเสิร์ตหรือฟลุตคลาสสิก)บางชนิด[ 51 ] ในฐานะสินค้าโภคภัณฑ์แท่ง แพลเลเดียม มีรหัสสกุลเงิน ISO คือ XPD และ 964 แพลเลเดียมเป็นหนึ่งในโลหะเพียงสี่ชนิดที่มีรหัสดังกล่าว โลหะอื่นๆ ได้แก่ทองคำเงินและแพลทินัม[ 52 ]เนื่องจาก แพลเลเดียม ดูดซับ ไฮโดรเจน จึงเป็นส่วนประกอบสำคัญของการทดลอง ฟิวชั่นเย็นที่เป็นที่ถกเถียงกันในช่วงปลายทศวรรษ 1980 [ 53 ]
การเร่งปฏิกิริยา
เมื่อถูกแบ่งละเอียด เช่นแพลเลเดียมบนคาร์บอนแพลเลเดียมจะกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อเนกประสงค์ ช่วยเร่งกระบวนการเร่งปฏิกิริยาแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น การเติมไฮโดรเจนการ ดี ไฮโดรจีเนชันและการแตกตัวของปิโตรเลียมแพลเลเดียมยังจำเป็นต่อตัวเร่งปฏิกิริยา Lindlarหรือที่เรียกว่าแพลเลเดียมของ Lindlar [ 54 ] ปฏิกิริยา การสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอนจำนวนมากในเคมีอินทรีย์ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยตัวเร่งปฏิกิริยาสารประกอบแพลเลเดียม ตัวอย่างเช่น:
- ปฏิกิริยาของเฮ็ค
- ข้อต่อซูซูกิ
- ปฏิกิริยา Tsuji-Trost
- กระบวนการแวกเกอร์
- ปฏิกิริยาของเนกิชิ
- การเชื่อมต่อแบบ Stille
- การจับคู่โซโนกาชิระ
เมื่อกระจายตัวบนวัสดุที่เป็นตัวนำ แพลเลเดียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมสำหรับการออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิในตัวกลางที่เป็นด่าง[ 55 ]แพลเลเดียมยังเป็นโลหะอเนกประสงค์สำหรับ การเร่งปฏิกิริยา แบบเอกพันธ์ โดยใช้ร่วมกับ ลิแกนด์หลากหลายชนิดสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่มีความเลือกสูง
ในปี 2010 รางวัลโนเบลสาขาเคมี ถูกมอบให้แก่ Richard F. Heck , Ei-ichi NegishiและAkira Suzukiสำหรับ "การเชื่อมต่อแบบไขว้ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยแพลเลเดียมในการสังเคราะห์สารอินทรีย์" การศึกษาในปี 2008 แสดงให้เห็นว่าแพลเลเดียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับพันธะคาร์บอน-ฟลูออรีน[ 56 ]
การเร่งปฏิกิริยาด้วยแพลเลเดียมส่วนใหญ่ใช้ในเคมีอินทรีย์และการใช้งานทางอุตสาหกรรม แม้ว่าการใช้งานจะเพิ่มมากขึ้นในฐานะเครื่องมือสำหรับชีววิทยาเชิงสังเคราะห์ในปี 2017 มีการสาธิต กิจกรรมเร่งปฏิกิริยาในร่างกาย ที่มีประสิทธิภาพของ อนุภาคนาโน แพลเลเดียม ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพื่อรักษาโรค[ 57 ]
แพลเลเดียมยังใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ อีกด้วย [ 58 ]
อิเล็กทรอนิกส์
การใช้งานหลักของแพลเลเดียมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือในตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้น[ 59 ]ซึ่งใช้แพลเลเดียม (และโลหะผสมแพลเลเดียม-เงิน) เป็นอิเล็กโทรด[ 48 ]แพลเลเดียม (บางครั้งผสมกับนิกเกล) ใช้หรือสามารถใช้สำหรับการชุบส่วนประกอบและตัวเชื่อมต่อในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค[ 60 ] [ 61 ]และในวัสดุบัดกรี ภาคอิเล็กทรอนิกส์ใช้ แพลเลเดียม 33 ตัน (1.07 ล้านทรอยออนซ์)ในปี 2549 ตามรายงานของ Johnson Matthey [ 62 ]แพลเลเดียมใช้ในการผลิตแผงวงจรพิมพ์[ 63 ]
เทคโนโลยี
ไฮโดรเจนสามารถแพร่กระจายผ่านแพลเลเดียมที่ร้อนได้ง่าย[ 17 ]และเครื่องปฏิกรณ์เมมเบรนที่มีเมมเบรน Pd ถูกนำมาใช้ในการผลิตไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง[ 64 ]แพลเลเดียมถูกใช้ในอิเล็กโทรดแพลเลเดียม-ไฮโดรเจนในการศึกษาทางเคมีไฟฟ้าแพลเลเดียม(II) คลอไรด์สามารถเร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างง่ายดาย และมีประโยชน์ใน เครื่องตรวจ จับคาร์บอนมอนอกไซด์[ 65 ]
แพลเลเดียมถูกนำมาใช้ในการผลิตแก้วโลหะโดยการทำให้โลหะผสมเย็นตัวอย่างรวดเร็วเพื่อหลีกเลี่ยงการตกผลึก จึงช่วยลดความเปราะบางและทำให้วัสดุแข็งแรงขึ้น[ 66 ]
การกักเก็บไฮโดรเจน
แพลเลเดียมสามารถดูดซับไฮโดรเจนได้ง่ายที่อุณหภูมิห้อง โดยก่อตัวเป็นแพลเลเดียมไฮไดรด์ PdH โดยที่ x น้อยกว่า 1 [ 67 ]แม้ว่าคุณสมบัตินี้จะพบได้ทั่วไปในโลหะทรานซิชันหลายชนิด แต่แพลเลเดียมมีความสามารถในการดูดซับสูงเป็นพิเศษและไม่สูญเสียความยืดหยุ่นจนกว่า x จะเข้าใกล้ 1 [ 68 ]คุณสมบัตินี้ได้รับการศึกษาในการออกแบบตัวกลางในการจัดเก็บเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัย แม้ว่าปัจจุบันแพลเลเดียมเองจะมีราคาแพงเกินไปสำหรับวัตถุประสงค์นี้[ 69 ]ปริมาณไฮโดรเจนในแพลเลเดียมสามารถเชื่อมโยงกับความไวต่อแม่เหล็กซึ่งจะลดลงเมื่อปริมาณไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นและกลายเป็นศูนย์สำหรับ PdH ที่อัตราส่วนที่สูงกว่านี้สารละลายของแข็งจะกลายเป็นไดอะแมกเนติก[ 70 ]
แพลเลเดียมใช้สำหรับการทำให้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ในห้องปฏิบัติการ[ 71 ]แต่ไม่ใช่ในระดับอุตสาหกรรม[ 72 ]
ยา
แพลเลเดียมถูกใช้ในปริมาณเล็กน้อย (ประมาณ 0.5%) ในโลหะผสมบางชนิดของวัสดุอุดฟันเพื่อลดการกัดกร่อนและเพิ่มความเงางามของโลหะ ให้ กับวัสดุอุดฟันขั้นสุดท้าย[ 73 ] [ 74 ]นอกจากนี้ แพลเลเดียมยังถูกใช้ในการผลิตเครื่องกระตุ้นหัวใจ อีก ด้วย[ 75 ]
เครื่องประดับ
แพลเลเดียมถูกใช้เป็นโลหะมีค่าในเครื่องประดับตั้งแต่ปี พ.ศ. 2482 โดยใช้แทนแพลทินัมในโลหะผสมที่เรียกว่า " ทองคำขาว " ซึ่งสีขาวตามธรรมชาติของแพลเลเดียมไม่จำเป็นต้องชุบโรเดียมแพลเลเดียมมีความหนาแน่นน้อยกว่าแพลทินัมมาก และมีคุณสมบัติคล้ายกับทองคำตรงที่สามารถตีเป็นแผ่นบางได้ถึง 100 นาโนเมตร ( 1 / 250,000 นิ้ว) [ 17 ]ต่างจากแพลทินัม แพลเลเดียมอาจเปลี่ยนสีที่อุณหภูมิสูงกว่า400 องศาเซลเซียส (752 องศาฟาเรนไฮต์) [ 76 ]เนื่องจากการออกซิเดชัน ทำให้เปราะมากขึ้นและไม่เหมาะสมสำหรับการใช้ในเครื่องประดับ เพื่อป้องกันปัญหานี้ แพลเลเดียมที่ใช้สำหรับเครื่องประดับจึงต้องให้ความร้อนภายใต้สภาวะควบคุม[ 77 ]
ก่อนปี 2547 การใช้แพลเลเดียมหลักในเครื่องประดับคือการผลิตทองคำขาว แพลเลเดียมเป็นหนึ่งในโลหะผสมยอดนิยมสามชนิดในทองคำขาว ( นิกเกลและเงินก็สามารถใช้ได้เช่นกัน) [ 48 ]ทองคำผสมแพลเลเดียมมีราคาแพงกว่าทองคำผสมนิกเกล แต่ไม่ค่อยก่อให้เกิดอาการแพ้ (แม้ว่าอาจเกิดอาการแพ้ข้ามชนิดกับนิกเกลได้) [ 78 ]
เมื่อแพลทินัมกลายเป็นทรัพยากรเชิงยุทธศาสตร์ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง แถบเครื่องประดับจำนวนมากจึงทำจากแพลเลเดียม แพลเลเดียมถูกนำมาใช้ในเครื่องประดับน้อยมากเนื่องจากความยากลำบากทางเทคนิคในการหล่อเมื่อปัญหาการหล่อได้รับการแก้ไขแล้ว[ 79 ]การใช้แพลเลเดียมในเครื่องประดับก็เพิ่มขึ้น เดิมทีเป็นเพราะราคาแพลทินัมเพิ่มขึ้นในขณะที่ราคาแพลเลเดียมลดลง[ 80 ]ในช่วงต้นปี 2547 เมื่อราคาทองคำและแพลทินัมพุ่งสูงขึ้น จีนเริ่มผลิตเครื่องประดับแพลเลเดียมจำนวนมาก โดยใช้ไป 37 ตันในปี 2548 การเปลี่ยนแปลงในเวลาต่อมาของราคาแพลทินัมที่สัมพันธ์กันทำให้ความต้องการแพลเลเดียมลดลงเหลือ 17.4 ตันในปี 2552 [ 81 ] [ 82 ]ความต้องการแพลเลเดียมในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้ราคาแพลเลเดียมสูงขึ้นประมาณ 50% เมื่อเทียบกับแพลทินัมในเดือนมกราคม 2562 [ 83 ]
ในเดือนมกราคม 2010 สำนักงานตรวจสอบคุณภาพโลหะในสหราชอาณาจักรได้เริ่มใช้ เครื่องหมายรับรองคุณภาพสำหรับแพลเลเดียม และการประทับตราเครื่องหมายรับรองคุณภาพกลายเป็นข้อบังคับสำหรับเครื่องประดับทุกชิ้นที่โฆษณาว่ามีแพลเลเดียมบริสุทธิ์หรือผสมกับโลหะอื่น สามารถประทับตราได้เป็น 500, 950 หรือ 999 ส่วนของแพลเลเดียมต่อพันส่วนของโลหะผสม
การถ่ายภาพ
ใน กระบวนการพิมพ์ แพลทิโนไทป์ ช่างภาพสร้างภาพพิมพ์ขาวดำคุณภาพสูงโดยใช้เกลือแพลทินัมหรือแพลเลเดียม แพลเลเดียมมักใช้ร่วมกับแพลทินัมและเป็นทางเลือกแทนเงิน[ 84 ]แต่แพลเลเดียมมีความเฉื่อยมากกว่าเงินที่ใช้ใน การพิมพ์ โบรไมด์เงินดังนั้นภาพถ่ายดังกล่าวจึงเก็บรักษาได้ดีกว่าภาพพิมพ์ทั่วไปและถ่ายทอดรายละเอียดได้ชัดเจนยิ่งขึ้น[ 85 ] [ 86 ]
ผลกระทบต่อสุขภาพ
ความเป็นพิษ
| อันตราย | |
|---|---|
| การติดฉลากGHS : | |
 | |
| คำเตือน | |
| เอช317 | |
| P261 , P273 , P280 , P302+P352 , P321 , P333+P313 , P363 , P501 [ 87 ] | |
| NFPA 704 ( สัญลักษณ์รูปเพชรกันไฟ) | |
แพลเลเดียมเป็นโลหะที่มีความเป็นพิษเฉียบพลันต่ำ (เช่นLD ) การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับกลไกความเป็นพิษของแพลเลเดียมชี้ให้เห็นว่ามีความเป็นพิษสูงหากวัดในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นและในระดับเซลล์ในตับและไต[ 88 ]ไมโทคอนเดรียดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญในความเป็นพิษของแพลเลเดียมผ่านการยุบตัวของศักยภาพเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรียและการลดลงของระดับกลูตาไธโอน (GSH) ในเซลล์ จนกระทั่งงานวิจัยล่าสุดดังกล่าว เคยเชื่อกันว่าร่างกายมนุษย์ ดูดซึมแพลเลเดียมได้น้อย เมื่อรับประทานเข้าไปพืชเช่นผักตบชวาจะตายเมื่อได้รับเกลือแพลเลเดียมในระดับต่ำ แต่พืชส่วนใหญ่ทนต่อมันได้ แม้ว่าการทดสอบจะแสดงให้เห็นว่าที่ระดับสูงกว่า 0.0003% การเจริญเติบโตจะได้รับผลกระทบ แพลเลเดียมในปริมาณสูงอาจเป็นพิษ การทดสอบในสัตว์ฟันแทะชี้ให้เห็นว่าอาจเป็นสารก่อมะเร็งแม้ว่าจนกระทั่งการวิจัยล่าสุดที่กล่าวถึงข้างต้น ยังไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนบ่งชี้ว่าธาตุนี้เป็นอันตรายต่อมนุษย์[ 89 ]
ข้อควรระวัง
เช่นเดียวกับ โลหะกลุ่มแพลทินัมอื่นๆแพลเลเดียมในรูปของโลหะบริสุทธิ์ค่อนข้างเฉื่อย แม้ว่า จะมีรายงานเกี่ยวกับ โรคผิวหนังอักเสบจากการสัมผัสแต่ข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบยังมีจำกัด มีการแสดงให้เห็นว่าผู้ที่มีอาการแพ้แพลเลเดียมก็มีอาการแพ้นิกเกลด้วยเช่นกัน จึงควรหลีกเลี่ยงการใช้โลหะผสมทางทันตกรรมที่มีแพลเลเดียมในผู้ที่มีอาการแพ้ดังกล่าว[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ]
แพลเลเดียมบางส่วนถูกปล่อยออกมาพร้อมกับก๊าซไอเสียของรถยนต์ที่มีตัวแปลงไอเสียแบบเร่งปฏิกิริยา รถยนต์เหล่านี้ปล่อยอนุภาคแพลเลเดียมออกมาประมาณ 4 ถึง 108 นาโนกรัมต่อกิโลเมตร ในขณะที่ปริมาณการดูดซึมทั้งหมดจากอาหารคาดว่าจะน้อยกว่า 2 ไมโครกรัมต่อคนต่อวัน แหล่งที่มาของแพลเลเดียมที่เป็นไปได้แหล่งที่สองคือการบูรณะฟัน ซึ่งคาดว่าการดูดซึมแพลเลเดียมจากแหล่งนี้จะน้อยกว่า 15 ไมโครกรัมต่อคนต่อวัน ผู้ที่ทำงานกับแพลเลเดียมหรือสารประกอบของแพลเลเดียมอาจมีการดูดซึมที่มากกว่านี้อย่างมาก สำหรับสารประกอบที่ละลายน้ำได้ เช่นแพลเลเดียมคลอไรด์ 99% จะถูกกำจัดออกจากร่างกายภายในสามวัน[ 90 ]
ปริมาณ ยาที่ทำให้ หนูตายครึ่งหนึ่ง (LD ) ของสารประกอบแพลเลเดียมที่ละลายน้ำได้คือ 200 มก./กก. สำหรับ การให้ ทางปากและ 5 มก./กก . สำหรับการให้ทางหลอดเลือดดำ[ 90 ]
ประวัติศาสตร์
วิลเลียม ไฮด์ วอลลาสตันบันทึกการค้นพบโลหะมีค่าชนิดใหม่ในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 1802 ในสมุดบันทึกห้องทดลองของเขา และตั้งชื่อว่าแพลเลเดียมในเดือนสิงหาคมของปีเดียวกัน เขาตั้งชื่อธาตุนี้ตามชื่อดาวเคราะห์น้อย2 Pallasซึ่งถูกค้นพบเมื่อสองเดือนก่อนหน้านั้น (และก่อนหน้านี้เคยถูกพิจารณาว่าเป็นดาวเคราะห์ ) [ 17 ]วอลลาสตันทำให้วัสดุนี้บริสุทธิ์ในปริมาณหนึ่งและนำเสนอขายโดยไม่ระบุชื่อผู้ค้นพบในร้านค้าเล็กๆ แห่งหนึ่งในโซโหในเดือนเมษายน ค.ศ. 1803 หลังจากถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างรุนแรงจากริชาร์ด เชเนวิกซ์ซึ่งอ้างว่าแพลเลเดียมเป็นโลหะผสมของแพลทินัมและปรอท วอลลาสตันจึงเสนอรางวัล 20 ปอนด์สำหรับโลหะผสม แพลเลเดียม สังเคราะห์ 20 เกรนโดยไม่เปิดเผยชื่อ [ 95 ]เชเนวิกซ์ได้รับเหรียญคอปเลย์ในปี ค.ศ. 1803 หลังจากที่เขาตีพิมพ์การทดลองเกี่ยวกับแพลเลเดียม วอลลาสตันตีพิมพ์การค้นพบโรเดียมในปี ค.ศ. 1804 และกล่าวถึงงานบางส่วนของเขาเกี่ยวกับแพลเลเดียม[ 96 ] [ 97 ]เขาเปิดเผยว่าเขาเป็นผู้ค้นพบแพลเลเดียมในสิ่งพิมพ์เมื่อปี พ.ศ. 2448 [ 95 ] [ 98 ]
วอลลาสตันพบแพลเลเดียมในแร่แพลทินัมดิบจากอเมริกาใต้โดยการละลายแร่ในกรดอะควาเรเจียทำให้สารละลายเป็นกลางด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์และตกตะกอนแพลทินัมเป็นแอมโมเนียมคลอโรแพลทิเนตด้วยแอมโมเนียมคลอไรด์เขาเติมเมอร์คิวริกไซยาไนด์เพื่อสร้างสารประกอบแพลเลเดียม(II) ไซยาไนด์ซึ่งถูกให้ความร้อนเพื่อสกัดโลหะแพลเลเดียม[ 96 ]
ในอดีต แพลเลเดียมคลอไรด์ถูกกำหนดให้ใช้เป็น ยารักษา วัณโรคในอัตรา 0.065 กรัมต่อวัน (ประมาณหนึ่งมิลลิกรัมต่อน้ำหนักตัวหนึ่งกิโลกรัม) การรักษานี้มีผลข้าง เคียงมากมาย และต่อมาถูกแทนที่ด้วยยาที่มีประสิทธิภาพมากกว่า[ 99 ]
แพลเลเดียมส่วนใหญ่ใช้สำหรับตัวแปลงไอเสียในอุตสาหกรรมยานยนต์[ 90 ]ตัวแปลงไอเสียเป็นเป้าหมายของโจรเนื่องจากมีแพลเลเดียมและโลหะหายากอื่นๆ ในช่วงก่อนปี 2000 การจัดหาแพลเลเดียมของรัสเซียสู่ตลาดโลกเกิดความล่าช้าและหยุดชะงักซ้ำแล้วซ้ำเล่า ด้วยเหตุผลทางการเมือง โควตาการส่งออกจึงไม่ได้รับการอนุมัติตรงเวลา[ 100 ]ความตื่นตระหนกในตลาดที่เกิดขึ้นทำให้ราคาสูงขึ้นเป็นประวัติการณ์ถึง1,340 ดอลลาร์สหรัฐต่อทรอยออนซ์(43 ดอลลาร์สหรัฐต่อกรัม)ในเดือนมกราคม 2001 [ 101 ]ในช่วงเวลานั้นบริษัทฟอร์ดมอเตอร์เกรงว่าการผลิตรถยนต์จะหยุดชะงักเนื่องจากการขาดแคลนแพลเลเดียม จึงกักตุนโลหะไว้ เมื่อราคาลดลงในช่วงต้นปี 2001 ฟอร์ดจึงสูญเสียเงินไปเกือบ1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ[ 102 ]
ความต้องการแพลเลเดียมทั่วโลกเพิ่มขึ้นจาก 100 ตันในปี 1990 เป็นเกือบ 300 ตันในปี 2000 การผลิตแพลเลเดียมทั่วโลกจากเหมืองแร่อยู่ที่ 222 ตันในปี 2006 ตามข้อมูลของสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา[ 42 ]หลายคนกังวลเกี่ยวกับอุปทานแพลเลเดียมที่คงที่ภายหลังการผนวกไครเมียของ รัสเซีย ส่วนหนึ่งเป็นเพราะมาตรการคว่ำบาตรอาจขัดขวางการส่งออกแพลเลเดียมของรัสเซีย ข้อจำกัดใดๆ ต่อการส่งออกแพลเลเดียมของรัสเซียอาจทำให้ภาวะขาดแคลนแพลเลเดียมที่คาดว่าจะเกิดขึ้นอย่างมากในปี 2014 รุนแรงขึ้น[ 103 ]ความกังวลเหล่านั้นผลักดันให้ราคาแพลเลเดียมสูงขึ้นถึงระดับสูงสุดนับตั้งแต่ปี 2001 [ 104 ]ในเดือนกันยายน 2014 ราคาพุ่งสูงกว่า 900 ดอลลาร์ต่อออนซ์ อย่างไรก็ตาม ในปี 2016 ราคาแพลเลเดียมอยู่ที่ประมาณ 614 ดอลลาร์ต่อออนซ์ เนื่องจากรัสเซียสามารถรักษาระดับอุปทานให้คงที่ได้[ 105 ]ในเดือนมกราคม 2019 ราคาสัญญาซื้อขายล่วงหน้า แพลเลเดียม พุ่งสูงกว่า 1,344 ดอลลาร์ต่อออนซ์เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากความต้องการที่แข็งแกร่งจากอุตสาหกรรมยานยนต์[ 106 ]ราคาแพลเลเดียมแตะระดับ2,024.64 ดอลลาร์ต่อทรอยออนซ์ (65.094 ดอลลาร์/กรัม)ในวันที่ 6 มกราคม 2020 ซึ่งสูงกว่า 2,000 ดอลลาร์ต่อทรอยออนซ์เป็นครั้งแรก[ 107 ]ราคาสูงกว่า 3,000 ดอลลาร์ต่อทรอยออนซ์ในเดือนพฤษภาคม 2021 และมีนาคม 2022 [ 108 ]
แพลเลเดียมในฐานะแหล่งลงทุน
ยอดขายแพลเลเดียมทั่วโลกอยู่ที่8.84 ล้านทรอยออนซ์ (275 ตัน)ในปี 2560 [ 109 ]โดย 86% ถูกนำไปใช้ในการผลิตตัวแปลงไอเสียรถยนต์ ตามด้วยการใช้งานในอุตสาหกรรม เครื่องประดับ และการลงทุน[ 110 ]มากกว่า 75% ของแพลทินัมทั่วโลกและ 40% ของแพลเลเดียมถูกขุดในแอฟริกาใต้บริษัทเหมืองแร่ของรัสเซียNorilsk Nickelผลิตแพลเลเดียมอีก 44% โดยเหมืองในสหรัฐอเมริกาและแคนาดาผลิตส่วนที่เหลือส่วนใหญ่
ราคาแพลเลเดียมพุ่งสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 2,981.40 ดอลลาร์สหรัฐต่อทรอยออนซ์เมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม 2021 [ 111 ] [ 112 ]ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการเก็งกำไร ความต้องการ ตัวแปลงไอเสียจากอุตสาหกรรมยานยนต์ในช่วงไม่กี่ปีต่อมา ราคาลดลงกว่าสองในสาม แพลเลเดียมมีการซื้อขายในตลาดสปอตด้วยรหัส "XPD" เมื่อชำระเป็นดอลลาร์สหรัฐ รหัสจะเป็น "XPDUSD" ต่อมาเกิดภาวะโลหะล้นตลาดเนื่องจากรัฐบาลรัสเซียขายสต็อกที่สะสมไว้ตั้งแต่สมัยโซเวียตในอัตราประมาณ1.6 ถึง 2 ล้านทรอยออนซ์ (50 ถึง 62 ตัน)ต่อปี ปริมาณและสถานะของสต็อกนี้เป็น ความลับ ของรัฐ
ผู้ผลิตแพลเลเดียม
ผลิตภัณฑ์ที่ซื้อขายในตลาดหลักทรัพย์
WisdomTree Physical Palladium ( LSE : PHPD ) ได้รับการสนับสนุนจากแท่ง แพลเลเดียมที่จัดสรรไว้ และเป็น ETFแพลเลเดียมตัวแรกของโลกจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์ลอนดอนในชื่อ PHPD [ 113 ] Xetra Trading System , EuronextและMilan ETFS Physical Palladium Shares ( NYSE : PALL ) เป็น ETF ที่ซื้อขายในตลาดหลักทรัพย์นิวยอร์ก
เหรียญและแท่งทองคำแท่ง
วิธีการลงทุนในแพลเลเดียมแบบดั้งเดิมคือการซื้อเหรียญและแท่งแพลเลเดียม เหรียญแพลเลเดียมที่มีจำหน่าย ได้แก่ เหรียญCanadian Palladium Maple Leaf , เหรียญChinese Pandaและเหรียญ American Palladium Eagleสภาพคล่องของการลงทุนโดยตรงในแท่งแพลเลเดียมนั้นต่ำกว่าทองคำแพลทินัมและเงิน เนื่องจากเหรียญ แพลเลเดียมมีการหมุนเวียนน้อยกว่าโลหะมีค่าหลักทั้งสามชนิด[ 114 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- แพลเลเดียมในตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)
- ราคาแพลเลเดียมในปัจจุบันและในอดีต
- .สารานุกรมบริแทนนิกา . ฉบับที่ 20 ( ฉบับที่ 11). 1911. หน้า 636–637 .