Palladio - Pd

Palladio: caratteristiche, composti, utilizzo e metodo di produzione del Palladio

Il palladio fu identificato nei minerali del platino e isolato per la prima volta da W.H. Wollaslon nel 1804, e così da lui chiamato in ricordo dall'asteroide Pallade scoperto due anni prima. E’ un elemento raro, costituendo circa il 5·10-7 % della crosta terrestre. Si trova generalmente allo stato elementare, insieme con gli altri metalli del gruppo del platino o con l'oro, in leghe che frequentemente contengono ferro e nichel come elementi principali. Del palladio esistono anche alcuni suoi minerali rarissimi, come la potarite PdHg, la stibiopalladinite Pd3Sb e diversi solfuri misti di palladio, platino e nichel.

Il palladio è un metallo lucente, abbastanza malleabile, ed è attaccabile da molti reagenti se è in forma finemente suddivisa. È attaccato molto lentamente a caldo dagli acidi nitrico e solforico concentrati, che invece lo disciolgono rapidamente se si trova in forma spugnosa. A temperatura ambiente il palladio è attaccato da cloro e bromo in presenza di umidità, e si discioglie facilmente in acqua regia. Assorbe facilmente diversi gas, e in particolare idrogeno in notevole quantità: con quest'ultimo forma soluzioni solide di composizione variabile con la temperatura.

Palladio: composti

Il palladio può presentare nei suoi composti gli stati di ossidazione 0, +1, +2, +4. Lo stato più stabile e comune è però il +2, come nel monossido dipalladio PdO, nel dicloruro dipalladio PdCl2, (che ha notevoli applicazioni come catalizzatore omogeneo per processi di ossidoriduzione in organica), nel dinitrato Pd(NO3)2∙2H2O, nel monosolfuro PdS.

Come tutti gli elementi di transizione il palladio ha una grande tendenza alla formazione dicomplessi di coordinazione, particolarmente nello stato di ossidazione +2. In questi complessi il palladio ha generalmente numero di coordinazione 4, con struttura quadrata-planare; ciò avviene per esempio per lo ione tetracloropalladato (II), (PdCl4)2-. Complessi ben noti e caratterizzati sono quelli formati con leganti che hanno come donatori elementi del V gruppo, in particolare azoto e fosforo, quali per esempio il  diclorodiammino-palladio (II). Complessi stabili sono pure quelli formati con leganti aventi come donatori atomi di zolfo, quali per esempio tioeteri, solfiti e tiosolfati. Importanti, e molto studiati perché rappresentano gli intermedi in reazioni catalizzate da Pd (II), sono infine i complessi di tipo pi-greco formati con alcheni (per esempio etene, isobutene, stirene, cicloesene) o con composti allilici che sono alla base di innovative reazioni in sintesi organica.

Palladio: utilizzo

Il palladio ha un notevole impiego come componente di catalizzatori metallici (frequentemente supportati su materiali ceramici) in vari processi chimici di ossidazione e riduzione. Così per esempio nell'ossidazione dell'ammoniaca ad acido nitrico si impiegano reti catalitiche a base di platino legato con circa il 10% di palladio o di rodio, mentre catalizzatori eterogenei a base di platino e palladio vengono utilizzati nei processi petroliferi di idrocracking, reforming e altri. Un'importante applicazione si ha in campo automobilistico nelle cosiddette marmitte catalitiche, dove il palladio, con il platino e il rodio, costituisce il catalizzatore di ossidazione per l'eliminazione dagli scarichi di idrocarburi incombusti e monossido di carbonio. Altro settore che utilizza forti quantità di palladio (allo stato puro o in lega con argento, oro, platino, iridio, nichel e rame) è quello elettrico, soprattutto in relais e interruttori per contatti a bassa resistenza e praticamente inalterabili, e nella fabbricazione di circuiti elettronici stampati. Applicazioni del palladio si hanno anche in leghe (con rame, argento e oro) per protesi dentarie e gioielleria; minori quantità vengono impiegate in lega nel titanio e nell'acciaio inossidabile per migliorarne la resistenza alla corrosione elettrochimica.

Palladio: metodo di produzione

La maggior parte del palladio viene ottenuta a partire da minerali di altri elementi che vengono trattati con processi metallurgici di fusione o arrostimento per estrarne il metallo principale (generalmente nichel o rame). Dalla raffinazione elettrolitica (o di altro tipo) di questo metallo si ottengono dei fanghi anodici (o altri residui) che contengono metalli nobili, principalmente oro, platino e palladio. Questi residui vengono disciolti in acqua regia; quindi, per allontanamento dell'acido nitrico dalla soluzione, vengono separati per precipitazione e filtrazione l'oro (eventualmente il rame) e il platino; per aggiunta di ammoniaca si precipita quindi il palladio sotto forma di diamminodicloropalladio (II), Pd(NH3)2Cl2, che viene separato, purificato e calcinato in atmosfera inerte. Si ottiene così una spugna di palladio metallico, che può essere formata in lingotti per fusione in forno a induzione, o con la tecnica della metallurgia delle polveri seguita da laminazione a caldo.