Hiện nay, nhiều kimloại quý, chẳng hạn nhưruteni (Ru), rođi (Rh), osmi
(Os), iriđri (Ir) và platin (Pt) và đặc biệt là palađi (Pd) ngày càng được ứng
dụng phổbiến trong các lĩnh vực công nghệcao. Là một nước giàu khoáng
sản với các mỏquặng với trữlượng lớn nhưYên Bái, Phú Yên, Đà Nẵng, Tây
nguyên., Việt Namcó nguồn nguyên liệu dồi dào đểtách hầu hết các kim loại
quý. Đểphát huy giá trịkinh tếcủa tài nguyên này, giai đoạn phân chia, tinh
chếcác kim loại quý đóng vai trò quan trọng. Do đó, một yêu cầu cấp thiết
đặt ra là xây dựng các quy trình công nghệtách, tinh chếcác kim loại quý,
đem lại hiệu quảvà lợi ích kinh tếcao cho đất nước.
Trong các ứng dụng đểphân chia, tinh chếthì phương pháp chiết dung
môi là một trong những phương pháp có nhiều ưu thế đểthu nhận các sản
phẩm kim loại quý có độtinh khiết cao. Phương pháp này có những đặc tính ưu
việt nhưtính liên tục, khảnăng tự động hóa, năng suất cao, . . Hiện nay, công
nghệchiết dung môi vẫn không ngừng được nghiên cứu và phát triển. Trong
đó, ngoài việc tìmkiếmtác nhân chiết mới thì chủyếu tập trung vào việc cải
tiến, tối ưu hóa các lưu trình chiết sẵn có nhằmnâng cao độtinh khiết và hiệu
suất thu hồi các sản phẩmnghiên cứu.
Đểxây dựng các quy trình chiết các kim loại quý nhưpaladi., có rất
nhiều thông sốcần được khảo sát nhưthông sốthiết bị(sốbậc chiết, rửa
chiết, giải chiết), thông sốthành phần (nồng độkimloại cần tách và nồng độ
axit của dung dịch nguyên liệu, dung dịch rửa, mức độtrung hòa dung môi.)
và thông sốtổchức lưu trình (tốc độdòng nguyên liệu, dung dịch rửa và giải
chiết). Do đó, đểrút ngắn thời gian và công sức nghiên cứu, xu hướng chung
hiện nay là xác định các thông sốnày bằng cách sửdụng các thành phần
nguyên liệu cho quá trình chiết có độtinh khiết cao. Sau khi có được các số9
liệu thực nghiệm, người ta mới xây dựng được quy trình, thông sốkỹthuật cơ
bản như độphân pha, nồng độthích hợp của các cấu tửnghiên cứu, hệsốtách
của từng nguyên tố. đểtừ đó lập ra một dạng môphỏng đểtính toán và tối
ưu hóa hệthống chiết, tinh chếtừng kimloại riêng biệt, đặc biệt nhưpalađi.
Trên cơsở đó, chúng tôi chọn đềtài: “ Nghiên cứu khảnăng chiết
palađi(II) bằng tác nhân PDA và một sốamin“.
Đềtài nghiên cứu được xây dựng sẽtạo ra một công cụhiệu quả, tin cậy
đểxác định và tối ưu hóa các thông sốcơbản của một sốquá trình chiết
palađi(II) với các dung môi trong các trong các điều kiện khác nhau. Với kết
quảthu được sẽlàmtiền đềcho việc xây dựng được quy trình tinh chếpaladi
cũng nhưcác kim loại quý khác. Điều đó là cơsởquan trọng cho việc đầu tư
trang thiết bịnghiên cứu và triển khai ứng dụng thực tếsau này.
70 trang |
Chia sẻ: ngatran | Lượt xem: 1503 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu khả năng chiết palađi(ii) bằng tác nhân pda và một số amin, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC K
********
NGUYỄN TH
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂ
BẰNG TÁC NHÂN PD
LUẬN VĂN TH
HÀ NỘ
CẢM ƠN
QUỐC GIA HÀ NỘI
HOA HỌC TỰ NHIÊN
*********
ÀNH CHUNG
NG CHIẾT PALAĐI(II)
A VÀ MỘT SỐ AMIN
ẠC SĨ HÓA HỌC
I - 2009 1
BỘ GIÁO DỤC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
NGUYỄN
TỐI ƯU HÓA CÁC THÔN
TINH CHẾ MỘT SỐ N
Chuyên ngành
Mã số
DỰ THẢO LUẬN ÁN
Người hư
TRƯỜN ĐẠI HỌ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC K
*******
NGUYỄN TH
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂ
BẰNG TÁC NHÂN PD
Chuyên ngành
Mã số
LUẬN VĂN TH
Người hướng dẫn khoa h
HÀ NỘ
VÀ ĐÀO TẠO
SƯ PHẠM HÀ NỘI
VĂN HẢI
G SỐ CÔNG NGHỆ TÁCH
GUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM
: HOÁ VÔ CƠ
: 62.44.25.01
TIẾN SỸ HÓA HỌC
ớng dẫn: 1. PGS.TS. Lê Bá Thuận
2. TS. Phạm Đức Roãn
QUỐC GIA HÀ NỘI
HOA HỌC TỰ NHIÊN
*********
ÀNH CHUNG
NG HIẾT PALAĐI(II)
A VÀ MỘT SỐ AMIN
: HÓA VÔ CƠ
: 60.44.25
ẠC SĨ HÓA HỌC
ọc: PGS. TS Nghiêm Xuân Thung
I - 2009 2
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ tài liệu nào khác.
Tác giả
3
Lời cảm ơn
Luận văn khoa học này được hoàn thành tại Bộ môn Hóa vô cơ, Khoa
Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Trung tâm Công nghệ Vật
liệu, Viện Công nghệ xạ hiếm và Viện Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nghiêm Xuân Thung,
người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu thuộc Trung tâm
Công nghệ Vật liệu - Viện Công nghệ xạ hiếm đã giúp đỡ và tạo mọi điều
kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các nhà khoa học đã
đọc và đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình hoàn thành luận văn.
Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Sau
đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hoá học, các thầy cô giáo trong Bộ môn Hoá
học Vô cơ - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, các đồng nghiệp, bạn bè và
người thân đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận văn.
Tác giả
4
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Pd : Palađi
PDA : N,N-dibutyl-N,N-diphenyl-2,6-pyridine dicarboxyamide
TOA : Tri-n-octyl amin
TMEA : Tris[2-(2-methoxyethoxy)-ethyl] amin
EDTA : Etylendiamintetraaxetic axit
FEED : Dung dịch pha nước ban đầu của quá trình chiết
O,A : Pha hữu cơ (Organic - hc ), pha nước (Aqueous - nc)
V(hc/nc) : Tỉ lệ thể tích pha hữu cơ / thể tích pha nước
DPd : Hệ số phân bố
[ ]bđ : Nồng độ tại thời điểm ban đầu
[ ]hc,nc : Nồng độ của cấu tử trong pha hữu cơ hoặc pha nước
E(%) : Hiệu suất của quá trình chiết
S(%) : Hiệu suất của quá trình giải chiết
5
MỤC LỤC
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Trang
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………… 1
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN ………………………………………… 3
1.1 – Nguyên tố paladi (Pd) ………………………………………….. 3
1.1.1 - Tính chất ………………………………………………….…. 3
1.1.2 - Trạng thái thiên nhiên ………………………………………. 6
1.1.3 - Đồng vị ……………………………………………………… 7
1.2 – Paladi nitrat (Pd(NO ) ) …………………………………………3 2 8
1.3 –Ứng dụng của nguyên tố palađi (Pd) và các hợp chất của nó …… 8
1.3.1 - Ngành điện tử …………………………………………….…. 9
1.3.2 - Công nghệ …………………………………………………… 9
1.3.3 - Xúc tác ……………………………………………………… 10
1.3.4 - Lưu trữ hiđrô ………………………………………………... 10
1.3.5 - Kim hoàn ……………………………………………………. 10
1.3.6 - Nhiếp ảnh …………………………………………………… 11
1.3.7 - Nghệ thuật …………………………………………………... 11
1.4 – Các phương pháp tách và tinh chế paladi bằng dung môi ……… 11
1.4.1 - Phương pháp chiết dung môi ..................................................... 12
1.4.1.1 - Phương pháp tĩnh ................................................................. 13
1.4.1.2 - Phương pháp động ………………………………………… 14
1.4.2 – Các yếu tố ảnh hưởng đến chiết palađi bằng dung môi ........... 14
1.4.2.1 - Tác nhân chiết ...................................................................... 14
1.4.2.2 - Thiết bị chiết ........................................................................ 15
1.4.2.3 - Bản chất ion kim loại ............................................................... 15
1.4.2.4 - Ảnh hưởng của nồng độ axit vô cơ trong pha nước ............. 16
6
1.5 – Vai trò của các tác nhân chiết PDA và amin đối với paladi nitrat.. 17
1.5.1 - Đặc điểm hóa học của tác nhân chiết PDA và một số amin ..... 17
1.5.1.1 – Tác nhân chiết PDA ............................................................. 17
1.5.1.2 – Tác nhân chiết TOA và các amin khác …………………… 21
1.5.2 – Ảnh hưởng của dung dịch giải chiết ………………………... 22
1.5.3 – Các ảnh hưởng khác ………………………………………… 23
1.6 - Xu hướng nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai ...................... 24
1.6.1 - Hóa học chiết .......................................................................... 24
1.6.2 - Thiết bị chiết ........................................................................... 24
CHƯƠNG 2 - THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ………………………………………………………... 26
2.1 - Hóa chất, thiết bị ………………………………………………… 26
2.1.1 - Dung dịch …………………………………………………… 26
2.1.2 - Các tác nhân chiết …………………………………………… 27
2.1.3 – Dung môi …………………………………………………… 27
2.1.4 - Thiết bị ……………………………………………………... 27
2.2 – Các phương pháp thực nghiệm …………………………………. 27
2.2.1 - Tiến hành chiết Pd(II) ………………………………………. 28
2.2.2 - Tiến hành giải chiết Pd(II) ……………………………….…. 29
2.3 – Các phương pháp phân tích, kiểm tra …………………………... 29
CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN …… 30
3.1 – Nghiên cứu khả năng chiết Pd(II) của tác nhân chiết PDA ……... 30
3.1.1 – Khảo sát khả năng chiết Pd(II) bằng dung môi 1,2-dicloetan
chứa PDA 50mM …………………………………………………... 31
3.1.2 – Khảo sát khả năng chiết Pd(II) bằng dung môi 1,2-dicloetan
chứa PDA 100mM …………………………………………………. 33
3.1.3 – Nghiên cứu khả năng chiết Pd(II) với hỗn hợp của HNO3 và
NaNO3 trong dung dịch FEED……………………………………… 34
3.1.4 – Nghiên cứu khả năng giải chiết Pd(II) bằng hỗn hợp của
HNO3 và EDTA ……………………………………………………. 35
7
3.1.5 - Ảnh hưởng của tác nhân chiết PDA tới quá trình chiết Pd(II). 36
3.1.6 - Ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 tới quá trình chiết Pd(II)
bằng tác nhân PDA …………………………………………………
37
3.2 – Nghiên cứu khả năng chiết Pd(II) của tác nhân chiết là amin.…... 42
3.2.1 – So sánh khả năng chiết Pd(II) của các tác nhân amin……... 42
3.2.2 – Nghiên cứu khả năng chiết Pd(II) của tác nhân TOA…….…. 43
3.2.2.1 - Chiết Pd(II) bằng dung môi 1,2-dicloetan chứa TOA
100mM ……………………………………………………………… 43
3.2.2.2 - Nghiên cứu chiết Pd(II) bằng dung môi 1,2-dicloetan chứa
tác nhân TOA có nồng độ khác nhau ………………………………. 45
3.2.2.3 - Nghiên cứu chiết Pd(II) bằng dung môi nitrobenzen với
nồng độ TOA 100mM ……………………………………………… 46
3.2.2.4 - Nghiên cứu chiết Pd(II) bằng dung môi nitrobenzen chứa
tác nhân TOA có nồng độ khác nhau ………………………………. 47
3.2.2.5 - Ảnh hưởng của tác nhân chiết TOA tới quá trình chiết
Pd(II) ……………………………………………………………….. 49
3.2.2.6 - Ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 tới quá trình chiết
Pd(II) ………………………………………………………………... 51
KẾT LUẬN ............................................................................................. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 58
8
MỞ ĐẦU
Hiện nay, nhiều kim loại quý, chẳng hạn như ruteni (Ru), rođi (Rh), osmi
(Os), iriđri (Ir) và platin (Pt) và đặc biệt là palađi (Pd) ngày càng được ứng
dụng phổ biến trong các lĩnh vực công nghệ cao. Là một nước giàu khoáng
sản với các mỏ quặng với trữ lượng lớn như Yên Bái, Phú Yên, Đà Nẵng, Tây
nguyên.., Việt Nam có nguồn nguyên liệu dồi dào để tách hầu hết các kim loại
quý. Để phát huy giá trị kinh tế của tài nguyên này, giai đoạn phân chia, tinh
chế các kim loại quý đóng vai trò quan trọng. Do đó, một yêu cầu cấp thiết
đặt ra là xây dựng các quy trình công nghệ tách, tinh chế các kim loại quý,
đem lại hiệu quả và lợi ích kinh tế cao cho đất nước.
Trong các ứng dụng để phân chia, tinh chế thì phương pháp chiết dung
môi là một trong những phương pháp có nhiều ưu thế để thu nhận các sản
phẩm kim loại quý có độ tinh khiết cao. Phương pháp này có những đặc tính ưu
việt như tính liên tục, khả năng tự động hóa, năng suất cao, ... . Hiện nay, công
nghệ chiết dung môi vẫn không ngừng được nghiên cứu và phát triển. Trong
đó, ngoài việc tìm kiếm tác nhân chiết mới thì chủ yếu tập trung vào việc cải
tiến, tối ưu hóa các lưu trình chiết sẵn có nhằm nâng cao độ tinh khiết và hiệu
suất thu hồi các sản phẩm nghiên cứu.
Để xây dựng các quy trình chiết các kim loại quý như paladi.., có rất
nhiều thông số cần được khảo sát như thông số thiết bị (số bậc chiết, rửa
chiết, giải chiết), thông số thành phần (nồng độ kim loại cần tách và nồng độ
axit của dung dịch nguyên liệu, dung dịch rửa, mức độ trung hòa dung môi...)
và thông số tổ chức lưu trình (tốc độ dòng nguyên liệu, dung dịch rửa và giải
chiết). Do đó, để rút ngắn thời gian và công sức nghiên cứu, xu hướng chung
hiện nay là xác định các thông số này bằng cách sử dụng các thành phần
nguyên liệu cho quá trình chiết có độ tinh khiết cao. Sau khi có được các số
9
liệu thực nghiệm, người ta mới xây dựng được quy trình, thông số kỹ thuật cơ
bản như độ phân pha, nồng độ thích hợp của các cấu tử nghiên cứu, hệ số tách
của từng nguyên tố... để từ đó lập ra một dạng mô phỏng để tính toán và tối
ưu hóa hệ thống chiết, tinh chế từng kim loại riêng biệt, đặc biệt như palađi.
Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu khả năng chiết
palađi(II) bằng tác nhân PDA và một số amin “.
Đề tài nghiên cứu được xây dựng sẽ tạo ra một công cụ hiệu quả, tin cậy
để xác định và tối ưu hóa các thông số cơ bản của một số quá trình chiết
palađi(II) với các dung môi trong các trong các điều kiện khác nhau. Với kết
quả thu được sẽ làm tiền đề cho việc xây dựng được quy trình tinh chế paladi
cũng như các kim loại quý khác. Điều đó là cơ sở quan trọng cho việc đầu tư
trang thiết bị nghiên cứu và triển khai ứng dụng thực tế sau này.
10
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 – Nguyên tố palađi (Pd)
Palađi (tiếng La tinh: Palladium) là một kim loại hiếm màu trắng bạc và
bóng, được William Hyde Wollaston phát hiện năm 1803, ông cũng là người
đặt tên cho nó là palladium theo tên gọi của Pallas, một tiểu hành tinh được
đặt tên theo tên gọi tượng trưng của nữ thần Athena. Ký hiệu của palađi là Pd
và số hiệu nguyên tử của nó là 46. Palađi cùng với ruteni (Ru), rođi (Rh),
osmi (Os), iriđri (Ir) và platin (Pt) tạo thành một phân nhóm các nguyên tố gọi
chung là các kim loại nhóm platin - kim loại chuyển tiếp (kim loại quý). Đây
là những nguyên tố nặng nhất trong nhóm VIIIB.
Các nguyên tố họ platin cấu hình electron chung (n-1)d6-10ns0-2 do đó
trong các hợp chất chúng có nhiều số oxy-hóa. Chúng đều có các tính chất
hóa học tương tự nhau.
1.1.1 - Tính chất
Palađi (Pd) là kim loại màu trắng bạc và mềm, trông tương tự như platin.
Palađi có tỷ trọng riêng nhỏ nhất và điểm nóng chảy thấp nhất trong số các
kim loại nhóm platin. Nó mềm và dễ uốn khi tôi và tăng sức bền cũng như độ
cứng lên rất nhiều khi gia công nguội.
Palađi là kim loại có mạng lưới tinh thể lập phương tâm diện. Một số
hằng số vật lý quan trọng của palađi được chỉ ra trong bảng 1 và bảng 2.
Bảng 1 - Đặc điểm của nguyên tố palađi (Pd).
Năng lượng ion hóa, eV
Nguyên
tố (E)
Số thứ
tự I1 I2 I3 I4
Thế điện
chuẩn, V
M2+/M
Pd 46 8,33 19,42 32,93 48,77 1,0
11
Bảng 2 - Hằng số vật lý quan trọng của kim loại platin
Kim loại
(E) Nđnc,
oC Nđs, oC
Nhiệt
thăng hoa
kJ/mol
Tỉ khối
Độ cứng
(thang
Moxơ)
Độ dẫn
điện
(Hg = 1)
Pd 1554 2940 381 12,0 4,8 10
Về hoá học, các kim loại họ platin kém hoạt động hơn nhiều so với kim
loại họ sắt, chúng là những kim loại quý cùng với bạc và vàng. Tất cả các
kim loại họ platin tác dụng với khí clo đun nóng. Brom lỏng tác dụng chậm
với platin ở nhiệt độ thường. Khi đun nóng, các kim loại họ platin tác dụng
với hầu hết với nguyên tố không kim loại như như S, P, Si, As....
Ở điều kiện thường, các kim loại họ platin không bị gỉ trong không khí.
Ở nhiệt độ nóng đỏ, kim loại Pd tác dụng với oxi tạo nên PdO nhưng ở nhiệt
độ cao hơn các oxit phân hủy và kim loại ngừng tác dụng với oxi. Palađi hòa
tan chậm trong axít sunfuric, axít nitric và axít clohiđric. Kim loại này không
phản ứng với ôxy ở nhiệt độ bình thường và vì thế nó không bị xỉn màu khi ở
trong không khí. Palađi nung nóng tới 800°C sẽ sinh ra một lớp ôxít palađi
(II) (PdO). Nó bị xỉn màu nhẹ trong không khí ẩm có chứa lưu huỳnh.
Đặc biệt, ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển, palađi có thể hấp thụ
hiđrô tới 900 lần thể tích của nó, điều này làm cho palađi là chất lưu trữ hiệu
quả và an toàn cho hiđrô và các đồng vị của hiđrô. Khi palađi hấp thụ một
lượng lớn hiđrô, kích thước của nó sẽ giãn nở một chút.
Các trạng thái ôxi hóa phổ biến của palađi là 0, +1, +2 và +4. Mặc dù
ban đầu trạng thái +3 đã được coi là một trong các trạng thái ôxi hóa nền tảng
của palađi, nhưng không có chứng cứ nào cho thấy palađi tồn tại ở trạng thái
ôxi hóa +3; điều này được kiểm tra qua nhiễu xạ tia X cho một loạt các hợp
chất, chỉ ra cho thấy thực chất chúng chỉ là chất nhị trùng của palađi (II) và
palađi (IV) mà thôi. Gần đây, các hợp chất với trạng thái ôxi hóa +6 đã được
tổng hợp.
12
Nguyên tố palađi (Pd) và hợp chất của nó có một số nét đặc trưng sau
đây:
- Trong các hợp chất, nguyên tố palađi tạo liên kết hoá học chủ yếu là
liên kết cộng hoá trị.
- Palađi có thể hấp thụ lượng hiđrô tới 935 lần thể tích của chính nó theo
một phản ứng thuận nghịch. Có lẽ khả năng hấp thụ nhiều khí hiđrô có liên
quan đến cấu hình electron độc đáo của Pd là 4d10 và thiếu electron 5s.
- Điểm nổi bật của nguyên tố palađi là khả năng tạo nên các phức chất.
Các phức chất palađi có độ bền cao bởi liên kết cộng hoá trị nên trơ về mặt
động học .
- Ion Pd2+ có cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d104s24p64d8, bền trong
môi trường nước, dung dịch loãng có màu vàng, dung dịch đặc có màu vàng
sẫm đến nâu. Đa số phức chất của kim loại palađi ở trạng thái hoá trị 3 và 4
có cấu hình bát diện. Những hợp chất của các ion với cấu hình d8 của Pd(II)
thường là phức chất hình vuông hoặc có cấu hình với số phối trí là 5.
- Tinh thể palađi có cấu trúc theo mạng lập phương tâm diện, với
a=3,8907A0.
Cũng như các ion kim loại nhóm d khác, palađi có khả năng tạo phức với
hầu hết các phối tử cho electron như Cl–, I–, CN–, SCN–... Các phức chất này
phổ biến có số phối trí bằng 4 với cấu hình vuông phẳng như [PdCl4]2–,
[PdI4]2–... Những phức chất thường gặp có các dạng: M2[EX4](trong đó M là
ion kim loại kiềm hay NH4+, X là Cl-, Br-, I-, CN-, NO2- ), [E(NH3)4]X2 và
[E(NH3)2X2] (trong đó X là Cl-, Br-, NO2-) [5].
Cấu hình vuông phẳng còn phổ biến trong các hợp chất của Pd(II) dưới
dạng rắn như PdCl2. Palađi(II) clorua (PdCl2) là chất dạng tinh thể màu đỏ
13
thẫm, có kiến trúc mạch được tạo nên bởi những hình vuông nối với nhau qua
nguyên tử Cl chung.
Trong một số phức chất ion Pd2+ cũng thể hiện số phối trí 5, 6 có nghĩa là
có sự tương tác yếu giữa ion trung tâm với các phối tử phía trên và phía dưới
mặt phẳng chia theo dạng hình vuông.
- Kim loại Pd và hợp chất của nó cũng có hoạt tính xúc tác cao.
- Palađi có thể tác dụng với dung dịch HNO3 đặc và H2SO4 đặc nóng.
- ….
1.1.2 - Trạng thái thiên nhiên
Các trầm tích quặng của palađi và các nguyên tố họ platin khác khá hiếm
và được phát hiện, khai thác nhiều ở Transvaal thuộc Nam Phi, Montana ở
Hoa Kỳ, Ontario ở Canada và Nga… Hiện nay, theo nhiều thông tin có được,
ở Việt Nam, chúng ta đã phát hiện ra một số mỏ khai thác Uran, các nguyên
tố đất hiếm… có dấu vết của Palađi ở một số nơi như Đà Nẵng, Phú Yên, Lai
Châu… Ngoài việc khai thác mỏ, tái chế cũng là nguồn cung cấp palađi, chủ
yếu từ các bộ chuyển đổi xúc tác đã bỏ đi. Hàng loạt các ứng dụng và nguồn
cung cấp hạn chế của palađi tạo ra cho nó như một lĩnh vực đầu tư đáng quan
tâm.
Palađi có thể tìm thấy như là kim loại tự do, tạo hợp kim với vàng và các
kim loại khác của nhóm platin trong các trầm tích. Nó được sản xuất ở quy
mô thương mại từ trầm tích niken-đồng tìm thấy ở Nam Phi, Ontario và
Siberi; một lượng lớn quặng được chế biến làm cho việc chiết tách palađi đem
14
lại lợi nhuận cho dù nó chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong các quặng này. Nhà sản
xuất palađi lớn nhất thế giới là GMK Norilski Nikel (ГМК Норильский
Никель), sản xuất nó từ trầm tích niken ở Norilsk–Talnakh. Mạch quặng
Merensky của phức hệ đá lửa Bushveld ở Nam Phi chứa một lượng palađi
đáng kể cùng các nguyên tố nhóm platin khác. Phức hệ đá lửa Stillwater ở
Montana cũng chứa palađi ở hàm lượng có thể khai thác.
Palađi cũng được sản sinh ra từ các lò phản ứng phân hạch hạt nhân và
có thể chiết tách ra từ nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng, mặc dù sản lượng
thu được là không đáng kể.
Palađi được tìm thấy trong các khoáng vật hiếm như cooperit và polarit.
1.1.3 - Đồng vị
Palađi nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của 6 đồng vị. Các đồng vị này
chiếm tỉ lệ như sau:
102Pd : 0,96% 104Pd : 10,97% 105Pd : 22,21%
106Pd : 27,30% 108Pd : 26,93% 110Pd : 11,83%
Các đồng vị phóng xạ ổn định nhất là Pd107 với chu kỳ bán rã 6,5 triệu
năm, Pd103 với chu kỳ bán rã 17 ngày và Pd100 với chu kỳ bán rã 3,63 ngày.
Mười tám đồng vị phóng xạ khác cũng được nêu đặc trưng với nguyên tử
lượng trong khoảng từ 92,936 (Pd93) tới 119,924 (Pd120). Phần lớn trong số
này có chu kỳ bán rã nhỏ hơn nửa giờ, ngoại trừ Pd101 (8,47 giờ), Pd109 (13,7
giờ) và Pd112 (21 giờ).
Phương thức phân rã chủ yếu của các đồng vị nhẹ hơn Pd106 là bắt điện
tử tạo ra rhodi còn phương thức phân rã chủ yếu của các đồng vị nặng hơn
Pd106 là phân rã beta tạo ra bạc.
15
1.2 – Palađi nitrat (Pd(NO3)2)
Palađi có thể tạo nên các muối, hidroxit, oxit… trong đó muối palađi
nitrat có nhiều ý nghĩa thực tế. Palađi nitrat, Pd(NO3)2, là tinh thể không màu,
hút ẩm, chảy rữa trong không khí. Nó tan trong axit nitric và bị phân hủy khi
đun nóng. Pd(NO3)2 là chất oxi hoá. Do đó, chúng ta cần phải bảo quản tinh
thể Pd(NO3)2 trong môi trường phải kín và khô ráo ở nhiệt độ thường.
Hình 1: Cấu hình của Pd(NO3)2
Dung dịch Palađi nitrat là dung dịch có màu nâu vàng, có tỉ lệ % Pd vào
khoảng 12-20% (trọng lượng).
Palađi nitrat có thể được sử dụng để mạ palađi kim loại cho các vật liệu
theo yêu cầu kỹ thuật. Ngoài ra, nó cũng có thể dùng làm pha xúc tác trong
nhiều trường hợp khác nhau.
Như đã nói ở phần trên, palađi nitrat có khả năng tạo phức với hầu hết
các phối tử cho electron như Cl–, I–, CN–, SCN–... Các phức chất này phổ biến
có số phối trí bằng 4 với cấu hình vuông phẳng như [PdCl4]2–, [PdI4]2–... [5].
1.3 –Ứng dụng của nguyên tố palađi (Pd) và các hợp chất của nó
Năm 2007, theo báo cáo của Cục địa chất Anh, Nga là nhà sản xuất
palađi hàng đầu thế giới, chiếm trên 50% thị phần, tiếp theo là Nam Phi, Hoa
Kỳ và Canada. Do nhu cầu sử dụng trên thế giới, đặc biệt là các nước có nền
công nghiệp pháp triển, sản lượng palađi được khai thác và chế biến ngày
càng tăng và giá trị thương mại của kim loại này cũng tăng theo.
Phần lớn palađi được dùng trong các bộ chuyển đổi xúc tác của công
nghiệp sản xuất ô tô, trong lĩnh vực điện tử…
16
Các tính chất độc đáo của palađi và các hợp chất của kim loại này giải
thích ứng dụng rộng rãi của palađi trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Trên một
nửa nguồn cung cấp palađi được dùng cho các bộ chuyển đổi xúc tác, trong
đó chúng chuyển hóa tới 90% các khí độc hại từ khói ô tô (các hydrocacbon,
mônôxít cacbon và các ôxít nitơ) thành các chất ít độc hại hơn (nitơ, điôxít
cacbon và hơi nước). Palađi được sử dụng nhiều trong ngành kim hoàn.
Palađi được ứng d