البلاديوم
بلاديوم
Palladium -
البلاديوم
هيام بيرقدار
وجوده في الطبيعة واستحصاله
خواصه الكيميائية
استعمالاته
البلاديوم palladium عنصر كيميائي رمزه 
، عدده الذري 46، وهو أحد معادن «زمرة المعادن البلاتينية» التي تشمل إضافة إلى البلاديوم؛ الروثينيوم 
والأسميوم 
والروديوم 
والإيريديوم 
والبلاتين 
وهي ذات خواص كيميائية متشابهة، و البلاديوم أخف معادن هذه الزمرة، وأخفضها درجة انصهار.
 |
اكتشف البلاديوم وعزله عالم الكيمياء والفيزياء الإنكليزي وليم هايد ولاستون William Hyde Wollaston عام 1803، عندما لاحظ وجود عنصر جديد نبيل عام 1802، وسمّاه بلّاديوم نسبة إلى الكوَيْكب بالاّس Pallas، وقام بتنقية كمية صغيرة منه. وقد انتقده الكيميائي الإيرلندي ريتشارد شينيفكس Richard Chenevix الذي عدّ البلاديوم المكتشَف سبيكةً (خليطة) من البلاتين مع الزئبق، ونشر شينيفكس تجاربه عن البلاديوم في عام 1803. وفي عام 1804 نشر ولاستون اكتشافه عنصر الروديوم، وذكر خلاله بعض تجاربه عن البلاديوم، وفي عام 1805 أُعلن أن ولاستون هو مكتشف البلاديوم.
عثر ولاستون على البلاديوم في خام 
للبلاتين من أمريكا الجنوبية، حيث أذاب الفلز mineral في الماء الملكي (وهو مزيج من جزيء حمض الآزوت 
وثلاثة جزيئات من حمض كلور الماء 
)، وأضاف إلى المحلول هدروكسيد الصوديوم، ورسَّب البلاتين على شكل كلوروبلاتينات الأمونيوم باستعمال كلوريد الأمونيوم 
، ثم أضاف سيانيد الزئبق إلى المحلول فحصل على سيانيد البلاديوم، وبتسخين سيانيد البلاديوم استخلص معدن البلاديوم.
استعمل ملح كلوريد البلاديوم لمعالجة مرضى السل، إلا أنه لوحظت آثار جانبية عديدة سيئة لهذا الدواء ممّا أدى إلى استبدال أدوية أخرى به.
وجوده في الطبيعة واستحصاله
يعد البلاديوم من العناصر قليلة الوفرة إذ لا تتجاوز نسبة وجوده 
إلى 
وزناً من القشرة الأرضية.
لا توجد لعناصر زمرة البلاتين إلا مراقد نادرة في العالم مثل مناجم الأورال ومناجم كولومبيا. والبلاديوم يكوّن 
من الفلز الأورالي، و
من الفلز الكولومبي. ويتطلب استحصاله من الخامات الطبيعية العديد من التقنيات المعقدة مما يفسر ارتفاع ثمنه، إذ بلغ ثمن الأونصة (28.32غ) منه عام 2001 مقدار 1100 دولار. وقد بلغ إنتاجه عام 2006 من المناجم 222 طناً. ومعظم البلاديوم المستحصل تجارياً هو ناتج ثانوي في عملية تنقية خامات النحاس والنيكل، ويستعمل معظمه حفازاً (وسيطاً) catalyst في التفاعلات الكيميائية.
تتم طريقة استحصال البلاديوم من خامات النيكل والنحاس بأن يخلّص الفلز من الرمل (بالتعويم مثلاً) ثم يُصهر الناتج مع الحجر الكلسي والفحم الحجري والرمل، ويعالَج بعد ذلك بمحوِّل بسمر Bessemer. يُصب السائل الناتج من العملية الأخيرة على شكل قوالب مكوَّنه على نحو رئيسي من كبريتيدات النيكل والنحاس مشوبة بالمعادن البلاتينية. وتستعمل هذه القوالب ﻣﺼﻌداً (أنوداً) في عملية تحليل كهربائي في محلول حمضي من حمض الكبريت 
؛ إذ يترسب النحاس على المهبط (كاثود) ويبقى النيكل في المحلول. أما المعادن البلاتينية فتبقى عالقة بالمصعد ويفصل بعضها عن بعض بطرائق كيميائية شديدة التعقيد نظراً للتشابه الكبير في خواصها الكيميائية.
البلاديوم معدن أبيض فضي مائل إلى الرمادي، لين نسبياً وقابل للتطريق، له ستة نظائر مستقرة (غير مشعة)؛ وهي 
104 
، 
105 
، 
106 
، 
108 
، 
110 
.
أما نظائره المشعة فهي 
100، 
101، 
103، 
107، 
109، 
111، 
112.
بنيته الإلكترونية 
، حيث 
البنية الإلكترونية لغاز الكربتون الخامل. ويُبين الجدول (1) أهم خواصه الفيزيائية.
|
وزن واحدة الحجوم 12.023 غرام /سم3 |
حرارة الانصهار 16.74 كيلوجول/ مول |
|
درجة حرارة الانصهار 1554.9° س |
حرارة الاستبخار 362 كيلوجول/ مول |
|
درجة حرارة الغليان 2963° س |
السعة الحرارية المولية 25.98 جول/ مول/ درجة كلفن |
|
الكهرسلبية (مقياس بولنغ) 2.20 |
طاقة التأين الأول 804.4 كيلوجول /مول |
| الجدول (1) | |
خواصه الكيميائية
للبلاديوم درجتا أكسدة هما 
و
، كما يكوِّن مركبات يكون فيها بدرجة أكسدة 
، إذ يتم فيه ارتباط 
، كما يكوّن معقدات يكون فيها بدرجة أكسدة صفر.
يستحصل فلوريد البلاديوم 
بحسب التفاعل (1):
وهو المركب البسيط الوحيد بدرجة الأكسدة
، ويتمتع بمغنطيسية مسايرة (طردية)، كما يكون بدرجة الأكسدة 
في المركبات 
و
و
. ويستحصل المركب 
بحسب التفاعل (2)
ورباعي الفلوريد، مثل الفلوريدات الأخرى يتحلمه (يتحلل بالماء) بعنف.
ويستحصل 
بإضافة 
إلى مزيج من 
و
.
أما باقي هاليدات البلاديوم 
(أي البروميد واليوديد والكلوريد)؛ فتحضر بالتفاعل المباشر بين البلاديوم والهالوجين في شروط مناسبة. فالكلوريد اللامائي PdCl2 يستحضر بتسخين المعدن في الكلور (المعادلة 3) أو بتجفيف الكلوريد 
بحذر، ويستحضر الكلوريد المائي ببلورته من المحلول الناتج من تفاعل حمض كلور الماء والكلور مع المعدن .
 |
ينحل 
في حمض كلور الماء مكوِّناً الإيون 
، كما يتفاعل مع عدة مرتبطات L ligands مثل الأمينات والبنزونتريل وضروب الفوسفين، وتتكون معقدات من الأنماط 
و
، وغيرها.
أما 
و 
فتوجدان في محاليل غير ثابتة وبُنيّة اللون؛ وهي محاليل الأكاسيد الموافقة في حمض كلور الماء. وأما يوديد البلاديوم 
فهو ملح اليوديد الوحيد للبلاديوم؛ وهو مسحوق أسود يستحصل بالترسيب، وهو غير قابل للانحلال في الماء، و ينحل في زيادة من محلول يوديد مشكلاً معقداً من الشكل 
.
يتفاعل البلاديوم مع حمض الآزوت ويكوِّن نترات البلاديوم؛ وهو ملح بلوري بلون أصفر مائل إلى البني شديد الشره إلى الماء وينحل في الماء للحال مكوناً محلولاً غير ثابت يتحلمه بسهولة ويرسب 
.
يتفاعل البلاديوم مع حمض الكبريت مكوِّناً الملح 
؛ وهو بلورات بلون بني مائل إلى الأحمر يمتص الرطوبة، ذوّاب في الماء ويتحلمه ويترسب ملح أساسي.
يكوّن الإيون 
طائفة من المعقدات ويكون فيها العدد التساندي 4 بصورة عامة، والصيغة العامة لهذه المعقدات 
، حيث 
إيون موجب أحادي الشحنة، و
قد تكون هاليداً 
أو 
أو 
، كما يكوّن معقدات نشادرية صيغتها 
أو 
.
يكون البلاديوم بدرجة الأكسدة 
في الأكسيد 
كما يكوّن معقدات عدة مثل 
و كالمركب 
الذي ينتج من تفاعل البلاديوم مع الماء الملكي.
استعمالاته
يستعمل البلاديوم- على نحو رئيسي- حفّازاً فهو يسرع تفاعلات الهدرجة وتفاعلات نزع الهدروجين وفي عمليات تكسير النفط. ويستعمل أيضاً في الإلكترونيات كما في صنع المكثفات الكهربائية ذات طبقات السيراميك المتعددة، إذ يستعمل البلاديوم وسبائك البلاديوم مع الفضة مسارٍ (إلكترودات). كما يستعمل أيضاً في طلي المكوِّنات الإلكترونية وفي مواد اللحام soldering، وفي صناعة السيارات للإقلال من الغازات الملوثة للبيئة، ويقدَّر ما استهلك منه عام 2006 في هذا المجال قرابة 33.2 طناً.
يمتص البلاديوم مختلف الغازات، ولاسيما الهدروجين، فحجم منه يمتص 700 حجم من هذا الغاز، وبهذا فهو ينتفخ ويتشقق. ويتناقص الامتصاص بالتسخين وتخفيف الضغط، ويمكن تخليصه من الغاز بتسخينه إلى الدرجة 100ºس بالخلاء. ويكون معظم الهدروجين الممتص بالحالة الذرية ويتمتع بنشاط كيميائي كبير، ولهذا يستعمل البلاديوم حفّازاً ولاسيما في تفاعلات الهدرجة.
ولأن البلاديوم يمتص الهدروجين عندما يسخَّن فإنه يساعد على تنقية غاز الهدروجين، ولذا تصنع منه إلكترودات البلاديوم - هدروجين في الدراسات الإلكتروكيميائية. ويمكن أن يؤكسد كلوريد البلاديوم 
كمية كبيرة من أحادي أكسيد الكربون C؛ لذا استعمل في كواشف detectors أكسيد الكربون.
يستعمل البلاديوم في صناعة المجوهرات منذ عام 1939 على شكل سبائك مع الذهب والفضة أو النحاس. ويمكن صنع رقائق منه لا يتجاوز سمكها 100 نانومتر، وهو على عكس الذهب، يتغير لونه بتسخينه فوق الدرجة 400°س، كما يستعمل البلاديوم لصناعة سبائك مايدعى الذهب الأبيض (ويمكن استعمال النيكل والفضة أيضاً في صنعها). وقد اقتصر استعماله في صنع المجوهرات قبل عام 2004 لصنع الذهب الأبيض، وفي بداية عام 2004 ارتفع سعر الذهب والبلاتين ارتفاعاً كبيراً، فبدأت عندها الصين بصناعة المجوهرات من البلاديوم، واستعمِل 37 طناً منه لهذا الغرض عام 2005، كما يستعمل كلوريد البلاديوم في التصوير الضوئي.
مسحوق البلاديوم الناعم قابل للاحتراق pyrophoric، أما الكتل الكبيرة منه فهي خاملة.
|
مراجع للاستزادة: - M. Clugston, R. Flemming, Advanced Chemistry, Oxford University Press, 2000. - F. A. Cotton et al., Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley and Sons, 1999. |
- التصنيف : الكيمياء والفيزياء - النوع : الكيمياء والفيزياء - المجلد : المجلد الخامس مشاركة :
اخترنا لكم
المجلدات الصادرة عن موسوعة العلوم والتقانات
