پالادیوم، فلزی گرانبها با ویژگی‌های خاص و منحصربه‌فرد

علاقه به شناخت و کشف راز و رمزهای موجود در فلزات کمیاب و گرانبها همیشه در بین مردم وجود داشته است. پالادیوم یکی از این دسته فلزات گران قیمت است که به دلیل کمیاب بودن و کاربردهایی که دارد، توانسته جای خود را در بین 10 گزینه اول در لیست گران ترین فلز جهان، محکم نماید. اگر برای شناخت این عنصر منحصربه‌فرد به اینجا آمده‌اید و به دنبال تحقیق درباره عنصر پالادیوم هستید، باید بگوییم که دقیقاً جای درستی را انتخاب کرده‌اید. ما در این مقاله از صفر تا صد این فلز را مورد بررسی قرار داده و به سوالات شما پاسخ خواهیم داد. در ادامه با صباپروفیل همراه باشید تا به معرفی فلز پالادیوم بپردازیم.

عنصر و فلز پالادیوم چیست؟

پالادیوم (به انگلیسی Palladium) یکی از عناصر مهم در جدول تناوبی عنصرهای شیمیایی (جدول مندلیف) می‌باشد که با نماد Pd و عدد اتمی 46 شناخته می‌شود. پالادیم در سال ۱۸۰۳ توسط ویلیام هاید ولاستون، شیمیدان انگلیسی، اندکی قبل از کشف عنصر رودیوم کشف شد. ولاستون این عنصر را در یک معدن پلاتین در آمریکای جنوبی کشف کرد. او این عنصر را به افتخار سیارک تازه کشف شده، پالاس نامگذاری کرد. پالادیوم همچنین با تعدادی سنگ معدن طلا، نقره، مس و نیکل همراه است. به‌طور کلی به صورت تجاری به عنوان یک محصول جانبی در پالایش سنگ معدن مس و نیکل تولید می‌شود.

سطوح پالادیوم، کاتالیزوری عالی برای واکنش‌های شیمیایی شامل هیدروژن و اکسیژن، مانند هیدروژناسیون ترکیبات آلی غیراشباع هستند. در شرایط مناسب ( حدود 80 درجه سانتیگراد و 1 اتمسفر)، پالادیوم بیش از 900 برابر حجم خود هیدروژن جذب می‌کند. در این فرآیند منبسط می‌شود و سخت‌تر، قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌شود.

مشخصات عنصر پالادیوم عبارت است از:

عنصر پالادیوم به رنگ براق و نقره‌ای است و یکی از شش عنصر در گروه پلاتین (PGMs) در کنار پلاتین، رودیم، روتنیم، اسمیوم و ایریدیم می‌باشد. این عنصر در سلول‌های سوختی و مبدل‌های کاتالیزوری کاربرد دارد.

معادن فلز پالادیوم

پالادیوم با اینکه عنصری کمیاب است اما یکی از فراوان‌ترین فلزات پلاتین است و در پوسته زمین با فراوانی 0.015 قسمت در میلیون وجود دارد. بیشتر معادن پالادیم در دنیا در کشورهای آفریقای جنوبی، کلمبیا، آمریکا، کانادا و روسیه قرار دارند.

پالادیوم هم به صورت فلز آزاد و هم به صورت آلیاژ با طلا و پلاتین و دیگر فلزات این گروه در محل کوه‌های اورال استرالیا، اتیوپی و آمریکای شمالی و جنوبی یافت می‌شود. با این حال، اکثر پالادیوم مصرفی به دلیل صرفه اقتصادی از معادن نیکل و مس در آفریقای جنوبی و انتاریوی کانادا استخراج می‌شود، چرا که حجم بالای فلزات تولید این معادن عمل دریافت پالادیوم را به‌صرفه می‌کند.

برخی از کشورها و مناطقی که معادن پالادیوم دارند عبارتند از:

1. روسیه: روسیه بزرگترین تولیدکننده پالادیوم در جهان است و بیش از 50 درصد تقاضای جهانی را تأمین می‌کند. منطقه نوریلسکی نیکل در سیبری مهمترین منطقه استخراج پالادیوم در روسیه است.

2. آفریقای جنوبی: آفریقای جنوبی نیز یکی از بزرگترین تولیدکنندگان پالادیوم در جهان است. این کشور دارای مناطقی همچون پلاتین بلت و واتروفال برای استخراج پالادیوم است.

3. کانادا: کانادا نیز یکی از مهمترین منابع پالادیوم در جهان است. منطقه سودبری در ایالت انتاریو و منطقه ثابتی در ایالت استونیا کانادا مناطقی هستند که استخراج پالادیوم در آن‌ها انجام می‌شود.

4. ایالات متحده آمریکا: در ایالات متحده آمریکا نیز استخراج پالادیوم صورت می‌گیرد. مناطقی مانند آلاسکا، مونتانا و نوادا از جمله منابع مهم پالادیوم در ایالات متحده هستند.

5. زیمبابوه: زیمبابوه نیز یکی از کشورهایی است که در آن معادن پالادیوم وجود دارد و به عنوان تولیدکننده معتبر این فلز شناخته می‌شود.

علاوه بر این کشورها، مقادیر کمتری از پالادیوم از مناطق دیگری نیز استخراج می‌شود اما بالانس تولید جهانی به عهده این کشورهاست.

ایزوتوپ های پالادیوم

پالادیوم طبیعی از شش ایزوتوپ تشکیل شده‌است. پایدارترین ایزوتوپ‌های رادیو اکتیوی Pd-107 با نیمه عمر ۶٫۵ میلیون سال، Pd-103 با نیمه عمر ۱۷ روز و Pd-100 با نیمه عمر ۳٫۶۳ روز روز می‌باشند. ۱۸ ایزوتوپ رادیواکتیوی دیگر از طریق وزن اتمی‌شان طبقه‌بندی می‌شوند. اکثر آن‌ها به غیر از Pd-101 که نیمه عمرش ۸٫۴۷ ساعت و Pd-109 که نیمه عمرش ۱۳٫۷ ساعت و Pd-112 که نیمه عمرش ۲۱ ساعت است، بقیه نیمه عمری کمتر از نیم ساعت دارند.

تاریخچه فلز پالادیوم

همان‌طور که گفته شد پالادیوم در سال ۱۸۰۳ توسط ویلیام هاید ولاستون کشف شد. عنصر پالادیوم دو سال بعد از کشف سیارک پالاس و به نام آن نامگذاری شد، که نام این سیارک هم برگرفته از الهه یونانی خرد، آتنا ملقب به پالاس است. ولاستون این عمل را با حل کردن مواد دریافت شده از معدن در تیزاب سلطانی و خنثی سازی محلول با اضافه کردن هیدروکسید سدیم که با اضافه کردن آمونیوم کلرید باعث ته‌نشین شدن نمک آمونیوم کلرو می‌شد و با اضافه کردن سیانید جیوه باعث شکل‌گیری پالادیوم سیانید می‌شد و در آخر با گرم کردن ترکیب بدست آمده، فلز پالادیوم را بدست آورد.

این فلز کمیاب بیشتر از معادن مس و نیکل بدست می‌آید و تولید جهانی پالادیم از معادن در سال ۲۰۰۶ میلادی در حدود ۲۲۲ تن بوده است. پالادیم یکی از گرانترین فلزات دنیاست و قیمت هر اونس آن در سال 2023 بیش از 1380 دلار (نزدیک به 44 هزار دلار برای هر کیلوگرم) بوده است.

تایم‌لاین زیر می‌تواند تاریخچه‌ای از فلز پالادیوم را به ما ارائه نماید:

– سال ۱۸۰۳: فردریش ولهلم هرتس مولر، شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی، نخستین بار پالادیوم را در رودانه آیسل در جنوب غربی نروژ کشف کرد. او این فلز را به نام سیاره مشابه زمین، پالاس آتنا (پالادیوم به معنی محافظ آتنا یا پالاس آتنا است) نامگذاری کرد. اما در سال ۱۸۰۴، ویلهلم هیدریش پالادیوم را به صورت رسمی اعلام کرد.

– سال ۱۸۰۶: ویلهلم هیدریش موفق به جداسازی پالادیوم از نمونه‌های خاکی آن شد.

– سال ۱۸۷۹: تراورس کلودس، شیمیدان اسپانیایی، به روشی نوین پالادیوم را از خاک‌های پلاتینیومی استخراج کرد.

– سال ۱۹۰۳: دستگاه کتالیستی شیمیدان فرانسوی پل ساباتیه، که بر اساس پالادیوم بود، برای تولید آمونیاک کشف شد. این تکنولوژی با نام فرایند هبر برای تولید آمونیاک به صورت صنعتی استفاده می‌شود.

– دهه ۱۹۸۰: با افزایش استفاده از پالادیوم در صنعت خودروسازی، نیاز به این فلز افزایش یافت و قیمت آن نیز در حال افزایش بود. این امر موجب توسعه معادن پالادیوم در مناطق مختلف جهان شد.

– دهه ۱۹۹۰: پالادیوم به عنوان یکی از فلزات قیمتی و با ارزش، در بازارهای مالی و سرمایه‌گذاری به عنوان یک سرمایه‌گذاری جذاب شناخته شد.

از آن زمان تاکنون، پالادیوم در بخش‌های مختلف صنعتی به‌عنوان یک فلز استراتژیک و مورد استفاده قرار می‌گیرد، به خصوص در صنعت خودروسازی، جواهرسازی، الکترونیک و صنایع شیمیایی.

کاربرد فلز پالادیوم

خیلی‌ها جواهراتی که از پالادیوم ساخته شده است را جایگزین طلا یا پلاتین می‌دانند. اما کاربردهای پالادیم بسیار متنوع‌تر از جواهرات است. عمومی‌ترین کاربرد صنعتی پالادیوم در مبدل‌های کاتالیزوری برای خودروها است. این مبدل‌های کاتالیزوری مواد سمی موجود در اگزوز موتور را به مواد بی‌اثر یا کمتر سمی تبدیل می‌کنند. در واقع همان‌طور که مشاهده می‌نمایید این فلز برای محیط زیست و لایه اوزون نیز بسیار مفید بوده است. مطابق آمار ، بیش از ۸۰ درصد پالادیوم برای مبدل‌های کاتالیزوری استفاده می‌شود. همچنین از این فلز در جواهرات، الکترونیک و دندانپزشکی نیز استفاده می‌شود.

پالادیوم به دلیل رنگ طبیعی سفیدش، اغلب به عنوان جایگزینی برای پلاتین در ساخت جواهرات طلای سفید استفاده می‌شود. این فلز به ندرت کدر شده و این موضوع به ما اطمینان می‌دهد که جواهرات روشن و در شرایط خوبی باقی می‌مانند. همچنین پالادیوم بسیار سبک‌تر از پلاتین است و مانند طلا انعطاف‌پذیر است و باعث واکنش‌های آلرژیک نیز نمی‌شود. پالادیوم از طلا و نقره سخت‌تر است و به همین دلیل دوام آن بیشتر بوده و یک انتخاب محبوب برای طراحان جواهرات است. این فلز را می‌توان در طرح‌های ظریف و پیچیده جواهرات استفاده کرد که این موضوع به صنعتگران اجازه می‌دهد تا طرح‌های تزئینی بسیار چشم‌نوازی را ایجاد نمایند. برای اطمینان از حفظ درخشش پالادیوم، حتما آن را تمیز و در مکانی امن نگه دارید. برای تمیز کردن جواهرات پالادیوم، به سادگی از یک پاک‌کننده جواهرات تجاری که برای پالادیوم بی‌خطر است استفاده کنید یا قطعه را با آب گرم و صابون بشویید. اطمینان حاصل کنید که تمام باقیمانده صابون را شسته باشید و قبل از پوشیدن یا نگهداری، کاملاً آن را خشک کنید.

یکی دیگر از کاربردهای پالادیوم در الکترونیک، در ساخت خازن‌های سرامیکی موجود در وسایل الکترونیکی مانند لپ تاپ و گوشی موبایل است. خازن‌های سرامیکی از لایه‌های پالادیوم تشکیل شده‌اند که بین لایه‌های سرامیکی قرار گرفته‌اند.

این فلز از اواخر دهه ۱۹۷۰ در صنعت دندانپزشکی نیز مورد استفاده قرار گرفت. پالادیوم در برابر کدر شدن و خوردگی مقاومت بسیار زیادی دارد که در نتیجه آن را برای آلیاژهای تاج و بریج دندان مناسب کرده است. پالادیوم حتی در انواع خاصی از آمالگام‌های دندانی برای افزایش دوام و بهبود درخشندگی کار ترمیم استفاده می‌شود.

خواص فلز پالادیوم

خواص و ویژگی عنصر پالادیوم باعث خاص بودن آن شده است. پالادیوم مانند طلا، چکش خوار و انعطاف پذیر است، به‌گونه‌ای که به راحتی می‌توان آن را به یک برگ نازک تبدیل کرد. همچنین این فلز در برابر درجه حرارت بالا مقاوم است. پالادیوم کمترین نقطه ذوب را در بین تمام فلزهای گروه پلاتین دارد.

قیمت فلز پالادیوم در جهان و ایران

در لیست گرانترین فلز دنیا می‌توانید قیمت جهانی و روز فلز پالادیوم را مشاهده نمایید. در فوریه ۲۰۲۳ (اسفند ۱۴۰۱) این فلز ارزشمند به قیمت 1389 دلار در هر اونس ارزش‌گذاری شده است که به قیمت ریالی، معادل حدودی 55 میلیون تومان در هر اونس می‌شود. قیمت رودیوم به گرم نیز در حدود 44 دلار است.

پالادیوم تقریباً تمام ویژگی‌های درخشانی را که پلاتین ارائه می‌دهد را دارد اما مقرون‌به‌صرفه‌تر است. به دلیل این قیمت مناسب، محبوبیت پالادیوم افزایش یافته است و روز‌به‌روز می‌توان سنگ‌های قیمتی و طرح‌های بیشتری را با استفاده از این فلز گرانبها پیدا کرد.

قیمت فلز پالادیوم تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می‌گیرد. در زیر به برخی از پارامترهای تاثیرگذار بر قیمت فلز پالادیوم اشاره می‌کنیم:

1. عرضه و تقاضا: نسبت تقاضا و عرضه فلز پالادیوم بر قیمت آن تأثیر مستقیم دارد. افزایش تقاضا و کاهش عرضه می‌تواند منجر به افزایش قیمت پالادیوم شود و بالعکس.

2. صنعت خودروسازی: بیشترین مصرف پالادیوم در صنعت خودروسازی صورت می‌گیرد، به عنوان عنصری برای کاتالیزورهای استفاده شده در سیستم تصفیه گاز خروجی از خودروها. به‌طور معمول، نیاز صنعت خودروسازی به پالادیوم بر قیمت آن تأثیر مستقیم دارد.

3. صنعت جواهرسازی: پالادیوم نیز در ساخت جواهرات و طلافروشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تقاضای بالا از سوی بازار جواهرسازی نیز می‌تواند به افزایش قیمت پالادیوم منجر شود.

4. سیاست‌های دولتی: تصمیمات سیاستی کشورها نیز می‌تواند بر قیمت پالادیوم تأثیرگذار باشد، مانند تعرفه‌ها، محدودیت‌ها در صادرات و واردات، قراردادهای معدنی و سیاست‌های بانکی.

5. عوامل جغرافیایی: وجود منابع پالادیوم در کشورهای خاص و مسائل مربوط به استخراج، تولید و تجارت این فلز می‌تواند بر قیمت آن تأثیرگذار باشد.

6. عوامل اقتصادی و مالی: عواملی مانند تغییرات نرخ ارز، نرخ بهره، تورم و شرایط اقتصادی عمومی نیز می‌توانند بر قیمت پالادیوم تأثیرگذار باشند.

خرید و فروش فلز پالادیوم

با اینکه ایران جزء کشورهای صاحب معادن پالادیم نمی‌باشد اما با این وجود خرید و فروش این فلز گرانبها در کشور انجام می‌شود و شما می‌توانید از منابع معتبر اقدام به خرید و فروش پالادیوم نمایید.

خرید و فروش شمش پالادیوم

اگر به دنبال سرمایه‌گذاری در این فلز گرانبها هستید، می‌توانید شمش‌های یک اونسی، ده اونسی، ۱۰۰ گرمی، نیم کیلویی، یک کیلویی و… را خریداری نمایید. البته قبل از خریداری این شمش‌ها از نوع سرمایه‌گذاری خود مطمئن شوید زیرا این دسته از فلزات دارای نوسان‌های عجیبی و غریبی هستند و همان‌طور که ممکن است بسیار سودآور باشند، ممکن است به‌طور کلی سرمایه شما را نیز از بین ببرند. برای نمونه نمودار بالا که قیمت این فلز را در بین سال‌های 2022 و 2023 نشان می‌دهد، نمایانگر نزول با شیب تند در این مدت زمان بوده است. عمده‌ترین دلیل این نزول بر اساس نظر کارشناسان، افت تولید خودرو توسط تولیدکننده‌های بزرگ دنیا در دوران کرونا بوده است. با توجه به اینکه بیش از هشتاد درصد پالادیم تولیدی برای تولید کاتالیزور خودرو مصرف می‌شود، صنعت خودروسازی در تعیین قیمت این فلز بسیار تاثیرگذار است.

بازیافت فلز پالادیم

با توجه به ارزش بالای پالادیوم و کمیاب بودن معادن آن در دنیا، بازیافت این فلز یکی از عمده‌ترین راه‌های بدست آوردن مجدد آن است و این کار به صرفه نیز می‌باشد. از پالادیم در قالب فلز، آلیاژ پالادیم به صورت سیم و مفتول و… استفاده‌های زیادی می‌شود. علاوه بر آن با توجه به این موضوع که از کاتالیزورهای پالادیوم در صنایع شیمیایی، خودروسازی، پتروشیمی و… استفاده‌های بسیاری می‌شود، عمل بازیافت پالادیم از کاتالیزورهای آن نیز صورت می‌پذیرد. همچنین امکان بازیافت پالادیم از ضایعات قطعات الکترونیکی و دندان پزشکی نیز ممکن می‌باشد. چرا که خازن‌های نصبی سطحی و چیپ‌های الکترونیکی، حاوی مقادیری زیادی پالادیوم هستند که اگر بازیافت شوند، می‌توان مقدار قابل توجهی پالادیوم از آن استخراج کرد.

اشکال مختلف پالادیوم

پودر پالادیوم: زمانی که یک فلز در مجموعه‌ای از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی به قطعات ریز و ریزتری تبدیل شود، در اصطلاح به آن پودر فلز می‌گویند. پالادیوم نیز همین گونه است. در صنعت به تکه‌های خرد شده پالادیم، پودر پالادیم می‌گویند که در بعضی از صنایع کاربرد دارد.

نمک پالادیوم: نمک پالادیم از ترکیب این فلز با مواد دیگر ساخته می‌شود. این نمک در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد اما ساخت آن با پیچیدگی‌های زیادی همراه است که به همین دلیل نیز قیمت نمک پالادیوم بسیار بالا می‌باشد.

نیترات پالادیوم: ترکیب نیتروژن با پالادیم منجر به تولید یکی از انواع نمک پالادیم به نام نیترات پالادیم می‌شود. معمولاً از نیترات پالادیم در صنایع پتروشیمی و صنایع خودروسازی مثل کاتالیزورها استفاده می‌گردد.

کلرید پالادیوم: کلرید پالادیم از جمله ترکیباتی است که با مخلوط کردن پالادیوم و کلر ساخته شده و از آن در صنایع آبکاری استفاده می‌شود.

سولفات پالادیوم: ترکیب گوگرد و پالادیم موجب تولید سولفات پالادیم شده که در صنایع شیمی به منظور تسریع فرآیندهای شیمیایی استفاده‌های زیادی از آن می‌شود.

مفتول و ورق پالادیوم: یکی دیگر از مشتقات پرکاربرد این فلز است که در صنایع پوششی و فیلترینگ بسیار کاربرد دارد. به عنوان نمونه در صنایع هوا فضا برای از بین بردن یا کم کردن اثر بعضی از امواج و فیلتر کردن فرکانس‌های مختلف در گیرنده‌ها و فرستنده‌های مخابراتی از ورق یا مفتول پالادیوم بهره می‌برند. به‌علاوه در صنایع جوشکاری و در ساخت مخازن آزمایشگاه‌ها از مفتول پالادیوم برای جوشکاری استفاده می‌کنند. البته کاربرد مفتول و ورق پالادیم بسیار گسترده است که از آلیاژهای مختلف آن می‌توان به راحتی در صنایع مختلف سود برد.

پرسش و پاسخ

فلزات, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 22 آبان 1402