પેલેડિયમનો પરિચય
પેલેડિયમ (રાસાયણિક પ્રતીક: Pd, અણુ નંબર: 46) એ પ્લેટિનમ જૂથ ધાતુઓ (PGMs) માં આવતી એક દુર્લભ અને ચળકતી ચાંદી જેવી સફેદ ધાતુ છે. તે આવર્ત કોષ્ટકના જૂથ 10 અને આવર્ત 5 માં જોવા મળતી એક સંક્રાંતિ ધાતુ છે. તેના અનન્ય ગુણધર્મો તેને વિવિધ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં મૂલ્યવાન બનાવે છે.
પેલેડિયમની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા
પેલેડિયમ તેની ઓછી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે તેને ઉમદા ધાતુ તરીકે ઓળખાવે છે. આનો અર્થ એ છે કે તે અન્ય ઘણી ધાતુઓની તુલનામાં પ્રમાણમાં અપ્રતિક્રિયાશીલ છે.
પાણી સાથે પ્રતિક્રિયાશીલતા
પેલેડિયમ કોઈપણ તાપમાને પાણી સાથે કોઈ પ્રતિક્રિયા દર્શાવતું નથી. ભેજના સંપર્કમાં આવવાથી તે ક્ષય પામતું નથી કે ઝાંખું પડતું નથી. આ સ્થિરતા ઉમદા ધાતુઓની મુખ્ય લાક્ષણિકતા છે.
હવા અથવા ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયાશીલતા
આસપાસના તાપમાને, પેલેડિયમ હવામાં રહેલા ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી; તે ઝાંખું પડતું નથી કે ઓક્સિડાઇઝ થતું નથી. જોકે, જ્યારે તેને હવામાં આશરે 800 °C સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેની સપાટી પર પેલેડિયમ(II) ઓક્સાઇડ (PdO) નો પાતળો સ્તર બની શકે છે. આ ઓક્સાઇડ સ્તર અસ્થિર છે અને 875 °C થી ઉપરના તાપમાને પેલેડિયમ ધાતુ અને ઓક્સિજનમાં વિઘટિત થાય છે. આ ઉલટાવી શકાય તેવું ઓક્સિડેશન ઉચ્ચ તાપમાને ઓક્સિજન સાથે મર્યાદિત પ્રતિક્રિયાશીલતા સૂચવે છે.
એસિડ અને અન્ય પદાર્થો સાથે પ્રતિક્રિયાશીલતા
પેલેડિયમ સામાન્ય રીતે મોટાભાગના સામાન્ય એસિડ, જેમાં હાઇડ્રોક્લોરિક, સલ્ફ્યુરિક અને નાઈટ્રિક એસિડનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે વ્યક્તિગત રીતે ઉપયોગમાં લેવાય ત્યારે તેના હુમલાનો પ્રતિકાર કરે છે. જોકે, તે એક્વા રેજીયા (સાંદ્ર નાઈટ્રિક અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડનું મિશ્રણ) માં ઓગળી શકે છે, જે સોના અને પ્લેટિનમ જેવી ઉમદા ધાતુઓની લાક્ષણિકતા છે. તે ગરમ, સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ અથવા સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડમાં પણ ધીમે ધીમે ઓગળી શકે છે. પેલેડિયમ ફ્લોરિન અને ક્લોરિન જેવા હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ખાસ કરીને ગરમ કરવા પર, પેલેડિયમ હેલાઇડ્સ બનાવવા માટે.
ઝેરીતા
તત્વિક પેલેડિયમ સામાન્ય રીતે ઓછી ઝેરીતાવાળું માનવામાં આવે છે. બલ્ક પેલેડિયમ ધાતુ જૈવિક રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે અને ત્વચાના સંપર્ક દ્વારા અથવા ગળવાથી કોઈ નોંધપાત્ર સ્વાસ્થ્ય જોખમ ઊભું કરતું નથી. જોકે, કેટલાક પેલેડિયમ સંયોજનો, ખાસ કરીને પેલેડિયમ ક્લોરાઇડ જેવા દ્રાવ્ય સંયોજનો, જો ગળી જાય અથવા લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં આવે તો ઝેરી હોઈ શકે છે, અને સંવેદનશીલ વ્યક્તિઓમાં એલર્જીક પ્રતિક્રિયાઓનું કારણ બની શકે છે. ઝેરીતા મોટે ભાગે ચોક્કસ સંયોજન અને તેની દ્રાવ્યતા અને સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે.
રેડિયોએક્ટિવિટી
કુદરતી રીતે મળતું પેલેડિયમ રેડિયોએક્ટિવ નથી. તેના છ સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે: $^{102}$Pd, $^{104}$Pd, $^{105}$Pd, $^{106}$Pd, $^{108}$Pd, અને $^{110}$Pd. આ તમામ આઇસોટોપ્સ બિન-રેડિયોએક્ટિવ છે. જ્યારે પેલેડિયમના રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ્સ પ્રયોગશાળાઓમાં કૃત્રિમ રીતે બનાવી શકાય છે, ત્યારે તે કુદરતી રીતે જોવા મળતા નથી.
જ્વલનશીલતા
પેલેડિયમ ધાતુ પોતે જ્વલનશીલ નથી. તે એક ઘન ધાતુ છે જે સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં બળતી નથી કે દહનને ટેકો આપતી નથી. જોકે, ઝીણવટપૂર્વક વિભાજીત પેલેડિયમ પાવડર, ખાસ કરીને જો તેણે હાઇડ્રોજન શોષી લીધો હોય, તો તે પાયરોફોરિક હોઈ શકે છે, એટલે કે તે હવામાં આપમેળે સળગી શકે છે. આ તેની સપાટીના ક્ષેત્રફળ અને શોષાયેલા વાયુઓ સંબંધિત એક અપવાદ છે, જે બલ્ક ધાતુનો આંતરિક ગુણધર્મ નથી.
પ્રખ્યાત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા: હાઇડ્રોજન શોષણ અને ઉત્પ્રેરણ
પેલેડિયમની સૌથી નોંધપાત્ર રાસાયણિક વર્તણૂકોમાંની એક એ છે કે તે મોટી માત્રામાં હાઇડ્રોજન વાયુને શોષવાની તેની અસાધારણ ક્ષમતા છે. પેલેડિયમ ઓરડાના તાપમાને તેના પોતાના કદના 900 ગણા સુધી હાઇડ્રોજન શોષી શકે છે, જે એક ઘન દ્રાવણ અથવા ઇન્ટર્સ્ટિશિયલ હાઇડ્રાઇડ (PdH$_x$) બનાવે છે. આ ગુણધર્મ ઉત્પ્રેરક તરીકે તેના વ્યાપક ઉપયોગ માટે નિર્ણાયક છે.
ઉત્પ્રેરક તરીકે પેલેડિયમનો સમાવેશ કરતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનું એક અગ્રણી ઉદાહરણ છે અસંતૃપ્ત કાર્બનિક સંયોજનોનું હાઇડ્રોજનીકરણ. ભારતમાં, આ પ્રક્રિયા વનસ્પતિ ઘીના ઉત્પાદન માટે ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, જ્યાં પ્રવાહી વનસ્પતિ તેલ (અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડ્સ ધરાવતા) હાઇડ્રોજનના ઉમેરા દ્વારા ઘન અથવા અર્ધ-ઘન ચરબી (સંતૃપ્ત ફેટી એસિડ્સ) માં રૂપાંતરિત થાય છે. પેલેડિયમ ઉત્પ્રેરક હાઇડ્રોજન પરમાણુ (H$_2$) ને અણુ હાઇડ્રોજનમાં તોડવાની સુવિધા આપે છે, જે પછી અસંતૃપ્ત ચરબીના દ્વિબંધ પર ઉમેરાય છે.
એકંદર પ્રતિક્રિયાને સામાન્ય રીતે આ રીતે રજૂ કરી શકાય છે: R-CH=CH-R’ + H$_2$ $\xrightarrow{\text{Pd catalyst}}$ R-CH$_2$-CH$_2$-R’
અહીં, R અને R’ કાર્બનિક જૂથોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, અને દ્વિબંધ (R-CH=CH-R’) હાઇડ્રોજનના ઉમેરા દ્વારા એકલ બંધ (R-CH$_2$-CH$_2$-R’) માં રૂપાંતરિત થાય છે. પેલેડિયમની આ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ ઓટોમોટિવ ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટર (catalytic converters) માં પણ મહત્વપૂર્ણ છે, જ્યાં તે કાર્બન મોનોક્સાઇડને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં રૂપાંતર જેવી પ્રતિક્રિયાઓને ઉત્પ્રેરિત કરીને હાનિકારક ઉત્સર્જન ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.