Palladium

Palladium
Palladium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Pd und der Ordnungszahl 46. Das seltene, silberweiße Übergangsmetall bildet zusammen mit Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium und Osmium die Gruppe der Platinmetalle, grau- bis silberweiße Metalle mit verwandten chemischen und physikalischen Eigenschaften. Im Periodensystem steht Palladium in der 5. Periode und der 10. Gruppe oder Nickelgruppe. Früher wurde es in die 8. Nebengruppe eingeordnet.

Das Metall wurde 1802 durch William Hyde Wollaston entdeckt, der Verfahren zur Verarbeitung von Platinerzen untersuchte. Er benannte es nach dem damals gerade entdeckten Asteroiden Pallas, der zu dieser Zeit für einen Planeten gehalten wurde. Der Asteroid wiederum wurde nach dem Beinamen der griechischen Göttin Athene benannt.

Palladium ist neben Platin und Rhodium ein wirtschaftlich wichtiges Platinmetall und wird in großen Mengen für die Produktion von Drei-Wege-Katalysatoren genutzt. Daneben findet es Anwendung in der Elektronik, der Zahnmedizin, in Brennstoffzellen und vielen weiteren Gebieten, etwa in der Schmuckindustrie, wo es mit Gold zu Weißgold legiert wird. Umfangreiche Vorkommen wurden in Südafrika im Bushveld-Komplex gefunden, im Stillwater-Komplex in Montana sowie in Ontario, Russland und den Philippinen, wo es gediegen als Begleiter von Gold und Platinmetallen vorkommt.

Palladium wurde unwissentlich als Bestandteil von Platinlegierungen von den präkolumbianischen Indianern Ecuadors und Kolumbiens genutzt. Dort wurden eine Reihe von Platinschmuckstücken gefunden, die etwa 85 % Platin, 7 % Eisen und 4,6 % einer Mischung der Platinmetalle Palladium, Rhodium und Iridium sowie Kupfer enthielten.

William Hyde Wollaston entdeckte 1802 das Palladium in einem südamerikanischen Platinerz. Er hatte das Erz in Königswasser gelöst und neutralisierte anschließend die Lösung mit Natriumhydroxid. Danach fällte er das Platin mit Ammoniumchlorid als Ammoniumhexachloroplatinat und trennte dieses ab. Durch Zugabe von Quecksilbercyanid zur übrig gebliebenen Lösung erhielt Wollaston Palladiumcyanid, aus welchem er durch Erhitzen metallisches Palladium erhielt. Bereits 1866 bemerkte Thomas Graham die erstaunliche Speicherfähigkeit des feinverteilten Palladiums für Wasserstoff, das bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck etwa das 900-fache seines eigenen Volumens an Wasserstoffgas aufnehmen kann. Dies führte zu der Vermutung, dass Wasserstoff ein sehr leichtflüchtiges Metall sei und dass es sich bei dem Palladium mit dem eingeschlossenen Wasserstoff um eine Legierung dieses flüchtigen Metalls handele.

Francis Clifford Phillips, ein US-amerikanischer Chemiker, entdeckte 1894 die stöchiometrische Oxidation von Ethen zu Acetaldehyd mittels Palladium(II)-chlorid, als er die Oxidation natürlich vorkommender Kohlenwasserstoffe untersuchte. Gegen Ende der 1950er Jahre überführte die Wacker-Chemie die von Phillips gefundene stöchiometrische Reaktion im Wacker-Hoechst-Verfahren in eine katalytische Variante. In dem Verfahren, mit dem pro Jahr Millionen Tonnen von Acetaldehyd und seinem Folgeprodukt Essigsäure produziert wurden, setzte die chemische Industrie erstmals einen Palladiumkatalysator in einer großtechnischen Anwendung ein. Außerdem handelte es sich um das erste großtechnische homogenkatalytische Verfahren.

Ab Ende der 1960er Jahre wurden Palladiumsalze für Kupplungsreaktionen eingesetzt. Daraus entwickelten sich für die organische Chemie wichtige Reaktionen wie die Heck-Reaktion, die Stille-Kupplung, die Suzuki-Kupplung oder die Negishi-Kupplung. Drei der daran beteiligten Forscher, Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki, erhielten dafür 2010 den Nobelpreis für Chemie.

Elektrochemische Adsorptionsexperimente im Jahr 1989 durch Martin Fleischmann und Stanley Pons mit dem System Palladium-Deuterium wurden unter dem Begriff „kalte Fusion“ bekannt und gelangten weltweit in die Schlagzeilen. Die vermeintlich durch Palladium ausgelöste „kalte Fusion“ von Deuterium galt für kurze Zeit als wissenschaftliche Sensation mit der Hoffnung, dass dies eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle zur Verfügung stellen könnte.