En 1803, varios miembros de la comunidad científica de Londres recibieron una pequeña notificación cuyo autor declaraba haber descubierto un nuevo elemento al cual había denominado “paladio” o “nueva plata”1. Aunque el documento incluía una lista de propiedades del metal, no ofrecía información alguna acerca del origen ni de los métodos de purificación y aislamiento. Más aún, el autor anónimo indicaba que ponía a la venta varias muestras del metal aislado, las cuales podían ser adquiridas en la tienda de Mr. Forster, un comerciante de minerales, localizada en Soho1. Con este poco convencional anuncio comenzó la historia del descubrimiento del paladio (Pd, número atómico: 46, masa atómica: 106.42) un metal de transición que resultó tener tantas aplicaciones que, hoy en día, se encuentra más cerca de nosotros de lo que podríamos esperar.

Richard Chenevix (Irlanda, 1774). Dominio público

La historia alrededor del hallazgo del paladio ganó más interés una vez que un segundo actor apareció, el renombrado químico Richard Chenevix (Irlanda, 1774). Se dice que Chenevix, de ascendencia francesa, estuvo preso en Francia durante la época de “el Terror”, compartiendo celda con Thomas Thomson2, de quien aprendió los principios de la química. Una vez liberado, Chenevix se dedicó de lleno a la química analítica3. En 1801 fue nombrado miembro de la Royal Society en Londres, y recibió la medalla Copley en 1803 por sus descubrimientos. En abril de ese mismo año, Chenevix recibió una copia del anuncio acerca del paladio; después de varias semanas de investigación hizo públicas sus conclusiones acerca del supuesto nuevo metal. Chenevix estaba convencido de que dicho descubrimiento era un fraude, así que compró todas las muestras disponibles en la tienda de Mr. Forster, y trabajó arduamente en el laboratorio para probar que el nuevo metal se trataba en realidad de alguna aleación de platino. A pesar de haber comprobado las propiedades anunciadas en el documento anónimo, Chenevix seguía convencido de que se trataba de una aleación de platino y mercurio.

Chenevix comunicó sus resultados preliminares a Louis Nicolas Vauquelin, profesor de química en Francia. Vauquelin analizó las propiedades del metal comprobando las propiedades ya descritas y concluyó que, aunque sus resultados apuntaban a que se trataba de un nuevo metal, eran necesarios más análisis2.

El artículo publicado por Chenevix motivó a muchos otros científicos a tratar de comprobar la naturaleza del paladio. De acuerdo con el razonamiento de la época y a las técnicas de separación conocidas por entonces, la conclusión de Chenevix fue inicialmente no sólo aceptada sino bien recibida. Chenevix publicó una lista de métodos que parecían ser efectivos para sintetizar paladio a partir de platino y mercurio4. El furor alrededor del tema llevó a varios colegas a tratar de reproducir dichos procedimientos; desafortunadamente para Chenevix, varios científicos señalaron la imposibilidad de sintetizar paladio a partir de platino y mercurio3.

Varios científicos señalaron la imposibilidad de sintetizar paladio a partir de platino y mercurio…

Para complicar aún más el escenario, una segunda notificación fue emitida justo después de que Chenevix anunciara sus conclusiones. Un autor anónimo, probablemente el responsable del primer documento, ofrecía la suma de veinte libras como recompensa a aquella persona que fuera capaz de sintetizar paladio a partir de platino y mercurio, siguiendo el método propuesto por Chenevix. Este hecho motivó la creencia de Chenevix de que todo era un gran engaño por lo que siguió defendiendo la conclusión de que el metal no era más que una aleación difícil de obtener. La obstinación de Chenevix puede ser comprendida al reconocer que, a principios del siglo XIX, el concepto de “elemento químico” aún no era del todo claro.

Nadie reclamó la recompensa, y en febrero de 1805, la identidad del autor anónimo de ambos documentos se supo al fin: William Hyde Wollaston, secretario de la Royal Society. Wollaston presentó su propio descubrimiento al público dando a conocer los experimentos necesarios para comprobar que se trataba de un nuevo metal.

¿Quién era el misterioso científico descubridor del paladio?

William Hyde Wollaston (1778–1831). Dominio público.

¿Quién era el misterioso científico descubridor del paladio? William Hyde Wollaston (Dereham Condado de Norfolk, Inglaterra, agosto 6 de 1766), fue uno de los quince hijos de un clérigo episcopal. Estudió en Cambridge, recibiendo el grado de médico a los 27 años. Junto con su socio y amigo, Smithson Tennant, Wollaston adquirió la extraordinaria cantidad de 5959 onzas Troy de mineral de platino proveniente de Nueva Granada (hoy Colombia). Descubierto casi un siglo antes, el platino era un metal de difícil manipulación, por lo que sus aplicaciones eran mínimas. Wollaston descubrió una manera ingeniosa para hacer del platino un material maleable, de tal manera que su uso se extendió ampliamente sobre todo para el desarrollo de material de laboratorio. Gracias a este descubrimiento, Wollaston fue capaz de retirarse a los 34 años para dedicar el resto de su vida a la investigación científica5. Cabe mencionar que dicho proceso fue mantenido en secreto hasta su muerte en 1828.

En 1802, Wollaston hizo un gran descubrimiento durante la purificación del platino: un nuevo elemento metálico. Disolviendo el metal crudo en agua regia, evaporó el exceso de ácido y añadió gota a gota una solución de cianuro de mercurio, hasta que un precipitado amarillo apareció. Al calentar el precipitado amarillo con azufre y bórax obtuvo el nuevo metal al cual bautizó como “paladio” en honor al asteroide Pallas que había sido avistado por primera vez en marzo de ese mismo año1.

Se bautizó como “paladio” en honor al asteroide Pallas que había sido avistado por primera vez en marzo de ese mismo año (1802)

 

Wollaston invirtió una fortuna en lotes de platino crudo, su beneficio económico dependía de que el método para hacerlo maleable se mantuviera en secreto. La publicación temprana de sus descubrimientos (rodio y paladio) podría haber llevado a otros científicos a figurar su proceso poniendo en riesgo su monopolio, lo cual podría explicar la extraña manera en la que divulgó la naturaleza del paladio2,3.

Como miembro de la Royal Society, Wollaston supo de antemano las conclusiones de Chenevix y permitió su publicación a pesar de ello, lo cual puede considerarse poco ético. Por otro lado, Chenevix estaba tan convencido de que se trataba de un engaño y que su objetividad fue nublada4. Pese a esta controversia, Wollaston permaneció como una figura importante en el mundo científico de la época. Chenevix dejó Inglaterra para pasar el resto de su vida en Francia, en donde publicó algunos artículos acerca de mineralogía y química orgánica. Durante sus últimos años se dedicó principalmente a la literatura2 hasta su muerte en 1830.

Las sales de paladio en las fotografías proporcionaban tonos más ricos que las obtenidas con plata.

Las primeras aplicaciones del paladio, y de algunos otros de los metales del grupo del platino, fueron reconocidas solo unos años después del descubrimiento de dichos elementos6. Por ejemplo, Humphry Davy observó catálisis heterogénea en 1817 utilizando platino. Unos años después, Louis Jacques Thénard demostró que, en forma pulverizada, rodio, paladio e iridio catalizaban la combinación de hidrógeno con oxígeno. Para finales del siglo XIX las sales de paladio eran ocasionalmente utilizadas para la producción de fotografías, pues proporcionaban tonos más ricos que las obtenidas con plata6; no obstante, el paladio permaneció olvidado por varias décadas.

El paladio tiene la configuración electrónica basal [Kr]4d10, su estado de oxidación más estable es +2, aunque también posee los estados de oxidación 0, +1 y +4. El paladio es un metal color blanco-plata, dúctil y maleable. Posee 6 isótopos naturales: 102Pd, 104Pd, 105Pd, 106Pd, 108Pd, y 110Pd, descubiertos por Arthur J. Dempster en 19537. Puede ser dividido en fragmentos muy finos (incluyendo nanopartículas), que son altamente catalíticos8.

Hafner descubrió un método para la síntesis de varios productos orgánicos utilizando paladio como catalizador

La comunidad científica de la época posterior al fin de la Segunda Guerra Mundial enfrentaba la necesidad imperante de materiales de bajo costo para la reconstrucción de los países involucrados en el conflicto. Los plásticos parecían ser la mejor opción, aunque los métodos de síntesis conocidos aún eran limitados. Durante la década de los 50 Walter Hafner, junto con su equipo en la Wacker Chemie, descubrió un método para la síntesis de acetaldehído y otros productos orgánicos utilizando paladio como catalizador (el método Wacker)9. La química organometálica del paladio es similar a la del platino, no obstante, mientras que el platino genera por lo regular compuestos estables, el paladio produce especies intermediarias reactivas capaces de formar nuevos enlaces carbono-carbono.

En 1968 Richard Heck publicó 7 artículos acerca de una serie de reacciones entre compuestos organomercurados y alquenos en presencia de cantidades catalíticas de paladio10. El descubrimiento de reacciones de acoplamiento usando paladio como catalizador revolucionó las síntesis de compuestos en la industria farmacéutica y agrícola. En 2010, Richard Heck (reacción de Heck), Ei-ichi Negishi (acoplamiento Negishi) y Akira Suzuki (acoplamiento de Suzuki) recibieron de manera conjunta el premio Nobel de Química por sus contribuciones en el desarrollo de reacciones de acoplamiento catalizadas por paladio9,10.

Richard F. Heck en el laboratorio.

 

Una de las propiedades más interesantes del paladio es su alta capacidad para absorber de manera selectiva y reversible hidrógeno (hasta 900 veces su propio volumen), la cual es la más alta que cualquier metal. El paladio se utiliza de manera industrial para la purificación de hidrógeno, el cual se hace pasar a través de una membrana de paladio a temperatura controlada8.

Una de las aplicaciones de más rápido crecimiento es el uso de paladio en los convertidores catalíticos para automóviles, los cuales reducen las emisiones dañinas producidas durante la combustión en el motor. En los convertidores modernos, tres reacciones básicas son las que ocurren gracias al paladio: oxidación de hidrocarburos no quemados, oxidación de monóxido de carbono y reducción de óxidos de nitrógeno (NOX)11. Aproximadamente, un 70% de la producción de paladio es destinada a su uso en convertidores catalíticos; prácticamente cada automóvil en el planeta contiene paladio.

Una de las aplicaciones de más rápido crecimiento es el uso de paladio en los convertidores catalíticos para automóviles, los cuales reducen las emisiones dañinas producidas durante la combustión en el motor.

Por otro lado, entre el 10 y el 14% de la producción anual se destina a la industria electrónica para la producción de computadoras y teléfonos celulares; para fabricar capacitores de cerámica y de pastas conductoras para impresión de chips, ya sea en forma pura o en aleaciones con plata. Aproximadamente del 10 al 15% es utilizado en aplicaciones odontológicas, pues las aleaciones de oro-paladio son más resistentes al desgaste y son más duras que los materiales convencionales11.

En el área médica, existe un gran interés en estudiar complejos de paladio como agente anticancerígeno debido a su similitud con el platino y a que ha demostrado poseer una actividad anticancerígena alta, así como una menor toxicidad comparada con otros medicamentos usados tradicionales12.

Cuando Wollaston descubrió este versátil metal, seguramente no imaginó la infinidad de aplicaciones que su descubrimiento tendría en el desarrollo tecnológico de la civilización. Es seguro decir que aún podemos esperar un sinfín de aplicaciones del elemento número 46 de la tabla periódica, y, ¿por qué no?, incluso otro premio Nobel. C2

 

Referencias
  1. Usselman, M. C. The Wollaston/Chenevix controversy over the elemental nature of Palladium: A curious episode in the history of chemistry. Ann. Sci. 35, 551–579 (1978).
  2. Reilly, D. Richard Chenevix (1774-1839) and the discovery of palladium. J. Chem. Educ. 32, 37–39 (1955).
  3. White, A. M. & Friedman, H. B. On the discovery of palladium. J. Chem. Educ. 9, 236–245 (1932).
  4. Dean, P. A. W. & Usselman, M. C. The ‘synthetic’ palladium of Richard Chenevix: A verdict on the chemist and the chemistry. Ambix 26, 100–115 (1979).
  5. Weeks, M. E. The discovery of the elements. VIII. The platinum metals. J. Chem. Educ. 9, 1017–1034 (1932).
  6. Griffith, W. P. Bicentenary of four platinum group metals: Part I: Rhodium and Palladium – Events surrounding their discoveries. Platin. Met. Rev. 47, 175–183 (2003).
  7. Arblaster, J. W. The discoverers of the Palladium isotopes. The thirty-four known Palladium isotopes found between 1935 and 1997. Platin. Met. Rev. 50, 97–103 (2006).
  8. Albéniz, A. C. & Espinet, P. Palladium: Inorganic & Coordination Chemistry. Encyclopedia of Inorganic Chemistry (2005).
  9. Johansson Seechurn, C. C. C., Kitching, M. O., Colacot, T. J. & Snieckus, V. Palladium-catalyzed cross-coupling: A historical contextual perspective to the 2010 nobel prize. Angew. Chemie – Int. Ed. 51, 5062–5085 (2012).
  10. Wu, X. F., Anbarasan, P., Neumann, H. & Beller, M. From noble metal to Nobel Prize: Palladium-catalyzed coupling reactions as key methods in organic synthesis. Angew. Chemie – Int. Ed. 49, 9047–9050 (2010).
  11. Enghag, P. Platinum Group Metals. Encyclopedia of the elements: technical data, history, processing, applications 707–757 (2004).
  12. Lazarević, T., Rilak, A. & Bugarčić, Ž. D. Platinum, palladium, gold and ruthenium complexes as anticancer agents: Current clinical uses, cytotoxicity studies and future perspectives. Eur. J. Med. Chem. 142, 8–31 (2017).

Sobre el autor

Realizó sus estudios de doctorado en el Instituto de Fisiología Celular, UNAM, con un tema de investigación en materia condensada suave: obtención de biomateriales a partir del virus fd. Actualmente se encuentra en una estancia posdoctoral en la Universidad de Harvard.

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Realizó sus estudios de doctorado en el Instituto de Fisiología Celular, UNAM, con un tema de investigación en materia condensada suave: obtención de biomateriales a partir del virus fd....

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