Paládio (Pd)

O paládio (Pd) é o elemento químico de número atômico 46 da Tabela Periódica. É um metal nobre, pertencente aos “metais do grupo da platina” (MGPs), que apresenta coloração branco-prateada, sendo também dúctil e maleável. É pouco reativo e bastante resistente à corrosão e tem a capacidade de absorver gás hidrogênio em até 900 vezes o seu volume. É um metal que pode ser encontrado associado a outros metais nobres, além de cobre e níquel.

O paládio pode ser obtido, principalmente, como subproduto das rotas de produção de cobre e de níquel. É um metal cujas propriedades catalítas são amplamente exploradas tanto em veículos automotores quanto em sínteses químicas. Foi descoberto na primeira década do século XIX pelo cientista inglês William Wollaston.

Leia também: Platina — o metal que encabeça o grupo de metais nobres conhecidos como “metais do grupo da platina” (MGPs)

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o paládio
• 2 - Propriedades do paládio
• 3 - Características do Paládio
• 4 - Onde o paládio pode ser encontrado?
• 5 - Obtenção do paládio
• 6 - Aplicações do paládio
• 7 - Qual é mais caro, o paládio ou o ouro?
• 8 - Precauções com o paládio
• 9 - História do paládio

Resumo sobre o paládio

O paládio é o elemento químico de número atômico 46 da Tabela Periódica.

Ele é representado pelo símbolo Pd e é pertencente ao grupo chamado “metais do grupo da platina” (MGPs).

É um metal de coloração branco-prateada, dúctil e maleável.

É considerado um metal nobre, pouco reativo e muito resistente à corrosão.

Tem a capacidade de absorver gás hidrogênio em até 900 vezes o seu volume.

É encontrado associado a outros metais do grupo da platina, ao cobre, ao níquel e ao ouro.

É obtido como subproduto na obtenção dos metais níquel e cobre.

É muito utilisado como catalisador, principalmente em veículos automotores.

Foi descoberto no começo do século XIX pelo inglês William Wollaston.

Propriedades do paládio

Símbolo: Pd

Número atômico: 46

Massa atômica: 106,42 u.m.a

Eletronegatividade: 2,2

Ponto de fusão: 1554,8 °C

Ponto de ebulição: 2963 °C

Densidade: 12,02 g.mL^-1 (a 20 °C)

Configuração eletrônica: [Kr] 4d¹⁰

Série química: metais; grupo 12; elementos de transição; metais do grupo da platina (MGP)

Características do Paládio

O paládio (Pd) é um metal de coloração branco prateada, dúctil e maleável. Junto com a platina, com o ródio, com o irídio, com o ósmio e com o rutênio, forma o chamado “metais do grupo da platina” (MGPs), sendo o participante de menor densidade e de menor ponto de fusão. Sendo um MGP, o paládio é considerado um metal nobre, muito por conta de sua alta energia de sublimação e de sua alta energia de ionização. Devido a disso, é altamente resistente à corrosão e, portanto, em contato com o ar, não escurece.

Apesar de pouco reativo, o paládio pode reagir com O₂, com F₂ e com Cl₂ em altas temperaturas.

Pd + ½ O₂ → PdO

Pd + Cl₂ → PdCl₂

O paládio dissolve em ácidos oxidantes (como o H₂SO₄ e o HNO₃) em altas temperaturas, assim como também pode ser dissolvido pela aqua regia (HNO₃ com HCl concentrados) e é atacado por óxidos de metais alcalinos fundidos ou ainda peróxidos.

Quanto aos estados de oxidação, o paládio pode adquirir as cargas +1, +2 e +4, sendo o Pd²⁺ a forma mais estável. Assim como o ouro, o paládio pode ser achatado em finas folhas e chama a atenção devido à sua habilidade de absorver gás hidrogênio (H₂) em até 900 vezes o seu volume, sendo a maior capacidade dentre os metais.

Veja também: Ósmio — detalhes sobre outro metal pertencente ao grupo de metais nobres conhecido como “metais do grupo da platina” (MGPs)

Onde o paládio pode ser encontrado?

O paládio ocorre naturalmente junto a outros metais, como níquel e cobre, e junto a metais nobres/preciosos, como ouro, platina e ródio. É o segundo mais abundante entre os metais do grupo da platina. (MGPs). Algumas fontes minerais conhecidas de paládio são a cooperita, a braggita e a vysotskita. Os principais depósitos se encontram na África do Sul (Complexo Bushveld), na Rússia e no Canadá (Ontário).

Obtenção do paládio

O paládio é produzido, principalmente, como um subproduto do processo de extração e de refino de minérios sulfetados de cobre e de níquel, de modo que a demanda de cobre e de níquel irá impactar no preço final do paládio.

O processso de obtenção se inicia por um beneficiamento dos minérios, que são técnicas que buscam melhorar a qualidade e o valor do material bruto por aumento da concentração dos produtos de interesse e da redução de impurezas.

Posteriormente, passa-se para a fundição, em que há a colocação do material mineral em fornos para haver separação dos metais em altas temperaturas. Nesse processo, o paládio fica junto com outros sulfetos metálicos em uma fase conhecida como matte. Por conseguinte, é feita a conversão do matte, com o intuito de diminuir o ferro e o enxofre excessivo antes do refinamento.

Deve-se lembrar que o paládio é um subproduto, então, as etapas de refinamento buscam a produção de cobre ou de níquel. Assim, o paládio pode ser obtido após lixiviação (se o objetivo for a obtenção de níquel) ou eletrorefinamento (se o objetivo for a obtenção de cobre).

No caso da lixiviação, o paládio pode ser obtido tranquilamente, pois, devido à sua resistência química, permanece no resíduo sólido. Já para a obtençaõ de cobre, via eletrorefinamento, o paládio permanece na lama residual do ânodo, necessitando-se proceder apenas a separação do paládio dos demais metais, seja por extração por solvente, seja por precipitação seletiva.

Como o processo de obteção de paládio a partir de fontes minerais requer muita energia, é comum haver obtenção desse metal por reciclagem, o que ajuda a conter a demanda do paládio. É possível obter paládio reciclado via processo piro/hidrometalúrgico, em que os materiais à base de paládio são fundidos em fornos e, então, o paládio pode ser separado e refinado. Também é possível reciclar paládio por lixiviação ácida na presença de peróxido de hidrogênio, em que o paládio é dissolvido e depois pode ser separado dos demais metais via extração com solvente.

Aplicações do paládio

A principal aplicação do paládio está na produção de catalisador heterogêneos. Por exemplo, em veículos automotores à combustão interna, o paládio está presente nos conversores catalíticos, acoplados ao sistema de exaustão, onde catalisam a conversão de subprodutos nocivos da combustão realizada no motor (hidrocarbonetos, CO e óxidos de nitrogênio, NO_x) em CO₂, H₂O e N₂.

As regulações impostas pelos países acerca do controle das emissões gasosas de veículos automotores à combustão interna fazem aumentar, ainda mais, a demanda pelo paládio e por outros metais do grupo da platina (MGPs). Por exemplo, em 2022, tal setor demandou cerca de 238 toneladas de paládio, superando (e muito) as demandas dos demais setores que utilizam o metal.

O paládio também é um importante catalisador para o processo Wacker, onde um alceno é convertido a aldeído via adição de oxigênio. O processo Wacker é muito importante, pois o acetaldeído (formado a partir do etileno neste) pode ser facilmente oxidado a ácido acético, representando, assim, a principal rota comercial de produção desse ácido. A capacidade catalisadora do paládio em sínteses orgânicas, inclusive, rendeu um prêmio Nobel de Química para Richard Heck, Ei-ichi Negishi e Akira Suzuki em 2010.

Em aplicações menores, vê-se o paládio sendo utilizado para confecção de joias. O ouro branco, por exemplo, consiste em uma mistura de ouro com paládio. Também se utiliza o paládio em procedimentos odontológicos, na confecção de relógios, em materiais cirúrgicos e em contatos elétricos.

Qual é mais caro, o paládio ou o ouro?

Embora o ouro seja, possivelmente, o metal nobre mais conhecido, os metais do grupo da platina (MGP) têm se valorizado bastante ultimamente. Mesmo assim, comparando-se o paládio com o ouro, vê-se que o ouro, atualmente, está mais caro.

Segundo o portal APMEX, em maio de 2024, o valor da onça de ouro (cerca de 31 gramas) está em 2350 dólares, enquanto a mesma quantidade de paládio é comercializada por 978,50 dólares. Contudo, em 2022, o preço da onça de paládio chegou a quase 3000 dólares, superando, à época, o valor do ouro, que estava na faixa dos 2000 dólares a onça.

Precauções com o paládio

A absorção oral de paládio não é um problema, pois sua absorção pelo trato gastrointestinal se mostrou insignificante, de modo que a exposição mais significativa ao metal ocorre por contato ou por inalação. A maior preocupação que envolve a saúde e o paládio é a sensibilidade que algumas pessoas podem ter em relação a esse metal, ocasionando reações alérgicas. Isso é possível, por exemplo, em pessoas que passam por procedimentos odontológicos que utilizam o metal ou usam joias que possuem esse metal na composição.

História do paládio

O paládio foi descoberto a partir de minerais de platina, analisados pelos cientistas ingleses William Hyde Wollaston e Smithson Tennant. Ao se atacar o minério com aqua regia, formaram-se duas fases: uma solúvel, que foi estudada por Wollaston, e uma insolúvel, que ficou a cargo de Tennant.

Foi a partir da fase insolúvel que Tennant descreveu dois novos elementos químicos: irídio (Ir) e ósmio (Os). Já Wollaston, avaliando a parte solúvel, apresenta, em 1804, a descoberta do ródio (Rh). Um ano depois, Wollaston publicou a descoberta do paládio, Pd, nomeado em homenagem ao recém-descoberto planeta (hoje um asteroide) Pallas.

Contudo, até a publicação final indicando a descoberta do paládio, um pequeno conflitou ocorreu, a chamada “controvérsia Wollaston/Chenevix”. Wollaston tinha receio que outros cientistas anunciassem a descoberta do paládio, principalmente os franceses Vauquelin e Fourcroy, os quais faziam estudos semelhantes com a platina. Por isso, em 1803, Wollaston publica um anúncio anônimo que seria enviado para os sócios da Royal Society, em Londres, anunciando a venda de uma substância conhecida como “Nova Prata” ou “Paládio”.

Por mais que a publicação não tivesse chamado a atenção da comunidade científica inicialmente, acabou despertando a atenção do cientista irlandês Richard Chenevix. Em um artigo lido na Royal Society no ano de 1803, Chenevix afirma que o “paládio não é, como foi anunciado vergonhosamente, um novo metal simples, mas uma liga de platina; e que a substância que pode assim mascarar as propriedades mais características desse metal, enquanto perde o maior número de propriedades, é o mercúrio”. ^|1|

A discussão só teve fim com o anúncio oficial da descoberta do paládio, em 1805, quando Wollaston descreve a purificação da platina e que, em dado momento, ao se tentar separar o cobre com ácido nítrico concentrado, vê-se a formação de uma cor marrom escura, no lugar do azul ou esverdeado do nitrato de cobre II. A coloração deveria ser devido ao nitrato de paládio II, que é marrom-avermelhado. Como ouro e platina não reagem com ácido nítrico concentrado, Wollaston indicou que havia ali evidências para suspeitar da presença de um novo material. Ainda assim, utilizando-se mercúrio, fez uma amálgama entre o paládio e o mercúrio e, com mais testes, comprovou, assim, a existência do paládio.

O mais curioso disso tudo é que, posteriormente, Wollaston recebeu amostras de platina contendo grãos de paládio nativo. As amostras eram oriundas do Brasil e foram dadas ao inglês por Domingos Antônio de Sousa Coutinho, Conde e Marquês de Funchal. Tais amostras chamaram bastante a atenção de Wollaston, pois não continham ferro ou ródio, elementos químicos presentes nas amostras que utilizou para descobrir o Pd. Além disso, os grãos foram rapidamente consumidos por aqua regia, resultando em uma solução de coloração avermelhada. Wollaston chegou a publicar sua análise de tais amostras brasileiras, demonstrando que os testes apontavam para o paládio.

Notas

^|1| FARIA, L. E.; FILGUEIRAS, C. A. L. A contribuição do brasil para a descoberta de um novo elemento químico – o paládio. Química Nova, v. 42, n. 5, p. 580–594, mai. 2019.

Fontes

ALBÉNIZ, A. C.; ESPINET, P. Palladium: Inorganic & Coordination Chemistry. In: Encyclopedia of Inorganic Chemistry. 2. ed. Wiley: Nova Jersey, 2005.

APMEX. Gold Spot Price. Disponível em: https://www.apmex.com/gold-price.

APMEX. Palladium Spot Price. Disponível em: https://www.apmex.com/palladium-price.

DIAS, S. Catálise por Organometálicos. Disponível em: http://www.labcat.unb.br/images/PDF/Aulas/TQIAtual/Organometlicos_8_-_Catlise_por_Organometlicos.pdf.

FARIA, L. E.; FILGUEIRAS, C. A. L. A contribuição do brasil para a descoberta de um novo elemento químico – o paládio. Química Nova, v. 42, n. 5, p. 580–594, mai. 2019.

GAD, S. C. Palladium. In: Encyclopedia of Toxicology. 3. ed. p. 751-753. Academic Press: Cambridge, 2014.

HARTINGS, M. Reactions coupled to palladium. Nature Chemistry. v. 4. set. 2012.

HAYNES, W. M. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95a ed. CRC Press: 2014.

HOUSECROFT, C. E.; SHARPE, A. G. Inorganic Chemistry. 2. ed. Pearson Education Limited: Londres, 2005.

KIELHORN, J.; MELBER, C.; KELLER, D.; MANGELSDORF, I. Palladium – A review of exposure and effects to human health. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 205, p. 417-432, 2002.

MICHALEK, T.; HESSEL, V.; WOJNICKI, M. Production, Recycling and Economy of Palladium: A Critical Review. Materials. v. 17, n. 45, 2024.

SCHULTE, R. F. Platinum-Group Metals. In: Mineral Commodity Summaries. p. 80-81. U. S. Geological Survey: Reston, Virginia, 2024.