Direkt zum Inhalt

Übergangsmetalle: Palladium

Symbol: Pd
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 46
Relative Atommasse: 106,42
Schmelzpunkt: 1825 K
Siedepunkt: 3413 K
Dichte: 12,02 g cm-3
Elektronegativität: 1,4
Ionisierungsenergie: 8,34 eV
Konfiguration: [Kr] 4d10
Oxidationszahlen: 4, 3, 2, 0
Atomradius: 137,6 pm
Ionenradius: 86 pm (+2)

Das Platingruppenmetall Palladium ist in der Erdkruste extrem selten – das liegt daran, dass es sich sehr gut in Eisen löst und deswegen mit diesem in der Frühzeit der Erde im sich bildenden Erdkern verschwand. Benannt ist das Element nach dem Asteroiden (2)Pallas. Es entsteht in massearmen roten Riesensternen und in verschmelzenden Neutronensternen. Wie alle Mitglieder der Platingruppe (Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium und Osmium), zu der es gehört, ist Palladium sehr reaktionsträge gegenüber den meisten Chemikalien und damit recht widerstandsfähig gegen Korrosion. In Koordinationsverbindungen liegt Palladium oft in der ungewöhnlichen Oxidationsstufe 0 vor; solche Palladium(0)komplexe spielen eine zentrale Rolle in Kreuzkupplungsreaktionen der organischen Chemie.

Man findet es auch vor allem als Verunreinigung in Platinmineralen, die wiederum als Nebenprodukt beim Abbau von Nickel und Kupfer gefördert werden. Gelegentlich kommt es auch in Seifenlagerstätten als Legierung mit Gold und anderen Edelmetallen vor, diese Quelle ist aber wirtschaftlich unbedeutend. Palladium gilt als möglicherweise zukünftig rares Metall. Ausgebrannte nukleare Brennelemente enthalten ebenfalls Platinmetalle, bisher hat allerdings zum Glück niemand versucht, sie daraus zu isolieren.

Weltweit werden über 200 Tonnen Palladium gefördert. Etwa die Hälfte der Produktion geht in die Herstellung von Drei-Wege-Katalysatoren zur Abgasreinigung, dort oxidiert das fein verteilte Palladium Kohlenmonoxid und andere unvollständig verbrannte Überreste zu Kohlendioxid. Die katalytischen Eigenschaften des Elements spielen eine enorm wichtige Rolle in der organischen Chemie, viele bedeutende Reaktionen basieren auf Palladiumkatalysatoren, darunter der Wacker-Prozess zur Herstellung von Acetaldehyd und die palladiumkatalysierten Kreuzkupplungen, für die 2010 der Nobelpreis in Chemie vergeben wurde.

In der Elektronik nutzt man Palladium in keramischen Schichtkondensatoren, als Beschichtung für Kontakte und als Bestandteil von Lötmaterialien. Das Metall findet auch als Schmuck- und Ziermetall Verwendung, besonders wenn Gold und Platin relativ teuer sind. Langfristig könnte sich die Wasserstoffwirtschaft als bedeutende Anwendung für Palladium erweisen, denn die beiden Elemente verbindet eine besondere Beziehung. Das Metall kann ohne Energiezufuhr bei Raumtemperatur Wasserstoff an seiner Oberfläche adsorbieren und in einzelne Atome spalten – eine sehr nützliche Eigenschaft für Brennstoffzellen, in denen Wasserstoff seine Elektronen abgeben muss, zumal Palladium bei dieser Reaktion sehr selektiv ist.

Neben seiner Aktivität als Katalysator ist es auch wegen seiner Absorptionsfähigkeit sehr begehrt: Palladium kann mehr als ein halbes Prozent seines Eigengewichts an Wasserstoff als Palladiumhydrid binden. Das klingt nicht nach allzu viel, aber Palladium hat mehr als die hundertfache Atommasse. Andere Hydride, zum Beispiel Magnesiumhydrid, enthalten zwar weit mehr Wasserstoff, brauchen deutlich höhere Temperaturen und Drücke, um das Gas aufzunehmen und abzugeben. Dadurch werden solche Speicher teurer und komplizierter.

Weitere Anwendungen für die besondere Beziehung zwischen Palladium und Wasserstoff schließen die Herstellung und Reinigung des Wasserstoffgases ein, aber auch Wasserstoffsensoren stehen auf der Agenda. Allerdings ist Palladium zu rar und teuer, um all diese Funktionen auszufüllen – man wird auf Legierungen mit anderen, leichter verfügbaren Metallen zurückgreifen müssen, oder auf Nanotechnik. Dieser Aspekt und die grundsätzliche Kritik an der Sinnhaftigkeit von Wasserstoff als Energieträger lassen es bisher unklar erscheinen, ob Palladium jemals im Zentrum einer globalen Wasserstoffwirtschaft stehen kann.

© Spektrum.de

Partnerinhalte