metallurgydata متالورژی دیتا

آلیاژهای پالادیم با سایر فلزها (به ویژه نقره) در دندان پزشکی مصرف می‌شوند (با این آلیاژ می‌توان دندانهای مصنوعی عالی ساخت). مهمترین نقطه‌های اتصال در وسایل الکتریکی، تلفنها و سایر تجهیزات با پالادیم پوشش‌کاری می‌شوند. با استفاده از این فلز حدیده‌ها و تاوریس‌ها (یا نخ‌ریسها)ی گوناگون ساخته می‌شود. تاوریس کلاهکی است با روزنه‌های مختلف که برای تولید سیمهای بسیار نازک یا الیاف مصنوعی به کار می‌رود، و ماده‌ای را که به همین منظور آماده شده است، با فشار از روزنه‌های آن عبور می‌دهند. از پالادیم در ترموکوپل‌ها و بعضی از تجهیزات پزشکی نیز استفاده می شود.
اما جالبترین نکته درباره‌ی پالادیم، ویژگیهای شیمیایی بی‌همتای آن است. پالادیم برخلاف سایر عنصرهای شناخته شده در علم شیمی، در مدار بیرونی خود 18 الکترون دارد. به عبارت دیگر لایه‌ی الکترونی آن کاملاً پر است، و به همین سبب از لحاظ شیمیایی پایدار است. در شرایط عادی، اثر فلوئور قدرتمند بر آن، بیشتر از اثر نیش پشه بر فیل نیست. تنها به کمک دمای زیاد (500 درجه‌ی سلسیوس و بالاتر) است که فلوئور و دیگر اکساینده‌های نیرومند می‌توانند با پالادیم واکنش کنند.
پالادیم می‌تواند مقدار قابل توجهی گاز، و به ‌ویژه هیدروژن، را جذب می‌کند (یا آن گونه که فیزیکدانان و شیمیدانان گویند، برآشامد). در دمای محیط، هر سانتیمتر مکعب پالادیم می‌تواند در حدود 800 حجم هیدروژن را در خود جذب کند. البته چنین آزمایشی، بر فلز اثر می‌گذارد: فلز متورم می‌شود و ترک می‌خورد.
ویژگی دیگر پالادیم که آن هم به هیدروژن مربوط می‌شود، به همین اندازه اعجاب‌آور است. مثلاً اگر هیدروژن را با تلمبه به درون ظرفی از جنس پالادیم بفرستیم و سپس ظرف را درزبندی و گرم کنیم، هیدروژن به همان سهولت که آب از غربال می‌گذرد، از جدار ظرف به بیرون نفوذ می‌کند. در دمای 240 درجه‌ی سلسیوس، از هر سانتیمتر مکعب سطح جداری به ضخامت یک میلیمتر، 40 سانتیمتر مکعب هیدروژن عبور می‌کند. با افزایش دما، تراوایی فلز از این هم بیشتر می‌شود.
پالادیم نیز همچون دیگر فلزهای گروه پلاتین، کنشیار (کاتالیزور) بسیار خوبی است. این ویژگی، همراه با توانایی آن در عبور دادن هیدروژن، پدیده‌ای را که به تازگی گروهی از شیمیدانان مسکو کشف کرده‌اند، توجیه می‌کند. این پدیده شتاب دو جانبه‌ی دو واکنش در حضور یک کنشیار، در این مورد پالادیم، است. گویی واکنشها به یکدیگر کمک می‌کنند، اما ماده‌های شرکت کننده در آنها با هم مخلوط نمی‌شوند.
حال فرض کنید ظرفی در اختیار داریم که با غشایی از جنس پالادیم به دو اتاقک تقسیم شده است. یکی از این اتاقکها با بوتن ( پالادیم، طلای سفید) و دیگری با بنزن ( پالادیم، طلای سفید) پر شده است. پالادیم که حرص شدیدی برای جذب هیدروژن دارد، آن را از مولکولهای بوتن جدا می‌سازد، هیدروژن از غشای پالادیمی عبور می‌کند، وارد اتاقک دیگر می‌شود، و به آسانی با مولکولهای بنزن ترکیب می‌گردد. بوتن که هیدروژن از دست داده است، به بوتادین (ماده‌ی اولیه برای تولید لاستیک مصنوعی) تبدیل می‌شود، در حالی که بنزن، که هیدروژن جذب کرده است، به سیکلوهگزان تبدیل می‌شود (از سیکلوهگزان برای ساختن کاپرون و نایلون استفاده می‌کنند). ترکیب بنزن با هیدروژن تولید گرما می‌کند. یعنی برای جلوگیری از توقف واکنش، باید پیوسته از آن گرما گرفت. اما بوتن هیدروژن خود را تنها با گرما مبادله می‌کند. چون هر دو واکنش «زیر یک سقف» انجام می‌شوند، گرمای ایجاد شده در اتاقک اول، در اتاقک دوم به مصرف رسید . ترکیب مؤثر این فرآیند شیمیایی و فیزیکی را مدیون خاصیت کنشیاری غشای پالادیم هستیم.

پالادیم، طلای سفید
به کمک غشای پالادیم می‌توان از نفت خام و گاز طبیعی، هیدروژن بسیار خالص به دست آورد که در تولید نیمه رساناها و نیز فلزات بسیار خالص مورد نیاز است.
در حال حاضر پالادیم چندان گرانبها نیست- بهای آن تنها یک پنجم بهای پلاتین است. این نکته مهم است و امکان مصرف این فلز را هر سال افزایش می‌دهد. یافتن کاربردهای جدید برای پالادیم را می‌توان به کامپیوتر سپرد، به شرط آنکه اطلاعات لازم به کامپیوتر داده شود تا بتواند «درباره‌ی آن فکر کند».
امروزه دیگر کسی از شنیدن این که کامپیوترها شطرنج بازی می‌کنند، به کنترل فرآیندهای تولید می‌پردازند، از زبانی به زبان دیگر ترجمه می‌کنند و محاسبات مربوط به پروازهای هوایی را انجام می‌دهند، شگفت زده نمی‌شود. پس چرا کامپیوتر نتواند آلیاژهایی جدید با خواص بی‌همتا بیفزایند!
چنیدن سال پیش، پژوهشگران مؤسسه‌ی متالورژی بایکوف وابسته به فرهنگستان علوم روسیه به این کار دست زدند. نخست الگوریتمهای مورد نیاز (زبان مشترکی که ماشین دستورها را از طریق آن دریافت کند) تهیه شد. سپس داده‌های مربوط به تقریباً 1500 آلیاژ، بر اساس اطلاعات مربوط به فلزهای سازنده‌ی آنها (مثلاً ساختار اتمی، نقطه ذوب، نوع شبکه‌ی بلورین و غیره)، به حافظه کامپیوتر مینسک- 22 داده شد. این کامپیوتر وظیفه داشت بر اساس این داده‌ها پیش بینی کند که چه ترکیبهای جدیدی از فلزات می‌توان ساخت، و مشخصه‌ی هر ترکیب را شرح دهد تا بر اساس آن حوزه‌ی کاربرد ترکیب جدید تعیین شود.
حال تصور کنید انجام این کار در گذشته تا چه اندازه دشوار بود. پیش از این، چنین کاری « با دست» یعنی بر اساس آزمایشهای استاندارد انجام می‌شد. در این آزمایشها فلزی را انتخاب می‌کردند و مقداری از فلز دیگر را به آن می‌افزودند، سرانجام نمونه را از لحاظ شیمیایی و فیزیکی بررسی می‌کردند. و اگر ترکیب احتمالی، به جای دو، سه، از چهار، یا پنج عنصر تشکیل می‌شد، آفریدن آلیاژی جدید از گذشتن از هفت خوان رستم دشوارتر بود. این کار سالها و بلکه قرنها طول می‌کشید. تازه مقدار انبوه فلزهای مورد نیاز را، که بعضی از آنها کمیاب و گرانبها هستند، در نظر نمی‌گیریم. ممکن است بعضی از این فلزها، از قبیل انیم، ایندیم، یا پالادیم، به تعداد مورد نیاز برای این آزمایشها در طبیعت وجود نداشته باشند.
بعلاوه، «خوراک فکری» کامپیوتر را ارقام، نمادها و فرمولها تشکیل می‌دهند، در حالی که از توان تولید بسیار بالایی برخوردار است و می‌تواند ظرف چند لحظه، انبوهی از اطلاعات علمی را بررسی کند.
در نتیجه‌ی پژوهش‌هایی که ی. م. ساویتسکی عضو مکاتبه‌ای فرهنگستان علوم روسیه انجام داد ، پیش بینی و ساخت بعضی از آلیاژهای بی‌همتا، به کمک کامپیوتر ممکن شد.
در میان نخستین آلیاژهای «کامپیوتر زاده» می‌توان به آلیاژهای پالادیم، به‌ویژه آلیاژ بنفش رنگ و فوق‌العاده زیبای پالادیم با ایندیم اشاره کرد. اما رنگ، مهمترین ویژگی آلیاژهای جدید نیست. مهمترین ویژگی این آلیاژها کیفیت آنهاست. آلیاژی از پالادیم با تنگستن که به همین روش در مؤسسه متالورژی بایکوف ساخته شد، قابلیت اطمینان و عمر بسیاری از ابزارهای الکترونیکی را تا 20 برابر افزایش می‌دهد.
ساویستکی نوشت: « بدیهی است که از پیش بینی کامپیوتری در مورد آلیاژهایی که می‌توان به سادگی با آمیختن چند فلز تولید کرد، استفاده نمی‌شود. اما هرگاه به ترکیبهای پیچیده‌ای نیاز باشد که بتوانند در فشارهای بسیار زیاد و دماهای بسیار بالا کار کنند و در برابر میدانهای مغناطیسی و الکتریکی از خود مقاومت نشان دهند، کمک گرفتن از کامپیوتر اجتناب ناپذیر است.» تاکنون نزدیک به 800 ترکیب ابررسانا و 1000 آلیاژ با ویژگیهای مغناطیسی خاص به وسیله‌ی کامپیوتر پیش‌بینی شده است. گذشته از آن، کامپیوترها «پیشنهاد» کرده‌اند که بر روی 5 هزار ترکیب از فلزهای خاکی کمیاب مطالعه شود؛ تنها یک پنچم از این ترکیبها شناخته شده‌اند. رهنمودهای ارزشمندی نیز درباره‌ی عنصرهای ماورای اورانیوم داده شده است.
به گفته‌ی ساویتسکی: «امکانات ترکیب کردن ترکیبهای غیرآلی نامحدود است. تا چند سال آینده، تعداد ترکیبهایی که به این روش می‌توان به دست آورد به دهها برابر افزایش پیدا می‌کند. بدون تردید موادی با ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی نادر و کاملاً نو، که برای اقتصاد و تکنولوژی مدرن حیاتی‌اند، به دست خواهد آمد.»
برای حسن ختام سرگذشت پالادیم، از دو مدال تاریخی ساخته شده از این فلز سخن می‌گوییم. نخستین مدال یک ونیم قرن پیش، به افتخار ولاستون، توسط انجمن زمین‌شناسی لندن پایه‌گذاری شد. این مدال نخست از طلا ساخته می‌شد، اما پس از آنکه جانسون، فلزشناس انگلیسی توانست پالادیم خالص را از پورپزیت برزیلی استخراج کند، آن را از پالادیم ساختند. در سال 1943 مدال ولاستون به زمین شیمیدان و کانی‌شناس برجسته‌ی شوروی سابق، آکادمیسین فرسمان اعطا شد. دومین مدال پالادیمی را که به پژوهشهای برجسته در الکتروشیمی و نظریه‌ی فرآیندهای خوردگی اختصاص دارد انجمن الکتروشیمی امریکا پایه‌گذاری کرده است. در سال 1959 این مدال به الکتروشیمیدان برجسته‌ی شوروی سابق، آکادمیسین ا. ن. فرومکین اعطا شد.