Палладий - редкий минерал, благородный металл платиновой группы, серебристого цвета, не тускнеющий на воздухе. Открыт английским химиком и минералогом У.Х. Волластоном, обнаружившим палладий в самородной платине в 1803 г. Ковкий и тягучий. Более легкоплавкий по сравнению с платиной, легко прокатывается и вытягивается в проволоку. Температура плавления 1552°С. Парамагнитен. Растворим в HNO 3 , в горячей концентрированной Н 2 SO 4 и царской водке. Палладий отличается чрезвычайно высоким сродством к водороду, в форме порошка способен абсорбировать объём водорода, в 900 раз превышающий собственный объём металла. По сравнению с другими платиновыми металлами менее устойчив к действию окислителей.
Смотрите так же:
СТРУКТУРА
Палладий - переходный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической решёткой типа Cu (a = 0,38902 нм; Z = 4; пространственная группа Fm3m). Элементарная ячейка гранецентрированной кубической решетки представляет собой куб с ребром а. В вершинах куба находятся 8 атомов. Кроме того, в центре каждой из 6 граней находится по одному атому.СВОЙСТВА
Палладий пластичен, микродобавки никеля, кобальта, родия или рутения улучшают механические свойства Pd, повышают твёрдость.
В воде нерастворим; плотность - 12,02 (20 °C, г/см³); в особых условиях образует коллоидный палладий и палладиевую чернь. Из всех металлов платиновой группы палладия является самым легкоплавким.Температура плавления - 1554 °C (в некоторых источниках 1552 °C); температура кипения около 2940 °C. Теплота плавления - 37,8 кал/г; удельная теплоёмкость при 20 °C - 0,0586 кал/(г·град); удельное электросопротивление при 25 °C - 9,96 мкОм/см; теплопроводность - 0,161 кал/(см·сек·град). Парамагнетик, то есть, намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении этого поля.
В чистом виде палладий обладает красивым серебристо-белым цветом. Как и у всех благородных металлов, его цвет не меняется со временем.
Палладий в чистом виде довольно мягкий металл. Его твердость составляет 373 МПа по Бринеллю, что примерно соответствует твердости платины (392 МПа) и превосходит твердость золота и серебра (245 МПа). Твердость чистого палладия возрастает при холодной обработке ковкой или прокаткой. При отжиге твердость снова уменьшается. Чистый палладий нельзя использовать в ювелирных украшениях, они будут крайне чувствительными к механическим воздействиям. Однако, добавление к палладию небольшого количества других металлов, особенно никеля или рутения, значительно увеличивает его твердость. К примеру, для производства ювелирных изделий в Европе и Северной Америке используется палладий 950 пробы, т.е. украшение содержит 95% чистого палладия. Остальные 5% обычно составляет рутений или медь. В России для изготовления украшений используются сплавы палладия с серебром и никелем 500 или 850 пробы, сплав с медью 850 пробы. Износоустойчивость ювелирных изделий из палладия примерно равна платиновым и выше, чем у золотых и серебряных изделий.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Геологи подсчитали, что в недрах Земли палладий занимает долю в 6%. То есть, этого благородного металла в недрах вдвое больше, чем золота. Палладий выделяют из платины, а значит, и добывают в одних и тех же месторождениях.
Таковые расположены на Кольском полуострове, Урале. Недавно разведаны залежи и около Норильска. В платине этих месторождений чуть ли не половина палладия.
За пределами России, наличием ценного металла славятся земли Аляски, Австралии, Колумбии, Канады, Африки. Последние две страны богаты никелевыми рудами. При их обработке также происходит добыча палладия. Поэтому, именно Африка и Канада лидируют по добыче этого металла.
Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в том числе Россия - 141 тонна, ЮАР - 86 тонн, США и Канада - 31 тонна, прочие страны - 9 тонн). Потребление палладия в 2007 году составило в автомобильной промышленности 107 тонн, в производстве электроники - 40 тонн, в химической промышленности - 12 тонн.
Главным образом, палладий получают при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Палладий встречается в виде примеси во многих сульфидах и силикатах ультраосновных и основных пород. Некоторые угли обогащены палладием до 10%, повышенная концентрация наблюдается в марганцевых рудах, в фосфоритах, в золе растений. Содержание палладия повышено в ультраосновных породах и породах, содержащих сульфиды Cu, Ni и Te. Обычно находится в природе в виде примеси в самородной платине, с которой образует неупорядоченный твёрдый раствор; иногда встречается в её россыпях в виде окатанных зёрен. Как правило, содержит примеси платины, иридия, золота, серебра. В палладистой платине содержится 19-40% палладия, в палладистой станноплатине -17-21%, в поликсене — до 6%, в ферроплатине — до 13%, в иридистой платине — до 4%. Может находиться также в виде примеси к самородному золоту (в Бразилии, например, найдена редкая разновидность самородного золота (порпецит), с содержанием 8-11% палладия). Формируется в зоне окисления коренных источников платины и непосредственно в россыпях в результате гипергенного преобразования платиновых минералов. В железных метеоритах на тонну вещества приходится до 7,7 гр. палладия, в каменных — до 3,5 гр.
Поскольку россыпные месторождения cамородного палладия весьма редки, основным сырьём для его попутного получения служат сульфидные руды никеля и меди (Норильский р-н и др.)
ПРИМЕНЕНИЕ
Палладий часто применяется как катализатор, в основном, в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти.Хлорид палладия используется как катализатор и для обнаружения микроколичеств угарного газа в воздухе или газовых смесях.
Хлорид палладия применяется в гальванотехнике, как активирующее вещество при гальванической металлизации диэлектриков - в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.
Палладий и сплавы палладия используется в электронике - для покрытий, устойчивых к действию сульфидов (преимущество перед серебром).
В частности, палладий постоянно расходуется для производства реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности (военная и аэрокосмическая техника), в том числе в виде сплава с вольфрамом (например, ПдВ-20М). Применение в данных узлах обусловлено высокой износоустойчивостью палладия, что идеально подходит для его использования в контактных группах. К слову говоря, реохорды из палладиевой проволоки широко применялись и в аппаратуре гражданского назначения, а палладий в чистом виде применялся в контактах шаговых переключателей контрольно-самопишущих машин, в контактах и струнах МКС (многократных координатных соединителях) АТСК (автоматических телефонных станций координатных) производства с 1982 по 1987 года СССР.
Палладий входит также в состав керамических конденсаторов (тип КМ), с высокими показателями температурной стабильности ёмкости в высокочастотной аппаратуре радиовещания, радиосвязи, телевидения.
В сплавах, используемых в ювелирном деле (например, для получения сплава золото-палладий - так называемое «белое золото»). Палладий даже в небольшой концентрации в сплаве (около 1 %) изменяет цвет сплава на основе золота из жёлтого в серебристо-белый. Основные сплавы палладия с серебром, используемые в ювелирном деле, имеют пробы 500 и 850 по серебру (так как наиболее технологичны при механической обработке и декоративны). Из палладия иногда чеканятся памятные монеты ограниченным тиражом.
Из палладия и его сплавов изготавливают медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы;
В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине.
Палладий (англ. Palladium) — Pd
КЛАССИФИКАЦИЯ
| Strunz (8-ое издание) | 1/A.14-20 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.AF.10 |
| Dana (7-ое издание) | 1.2.1.4 |
| Dana (8-ое издание) | 1.2.1.4 | Hey’s CIM Ref | 1.66 |
Инструкция
Если имеются образцы достаточно чистых металлов, сходных по внешнему виду (например, палладий, платина, серебро), то можно сравнительно легко их друг от друга, определив плотность каждого из образцов. Поскольку плотность чистого серебра примерно 10,5 грамм/кубический сантиметр, – около 12 грамм (точнее, 12,02), а платины – примерно 21,4 грамма. Но, разумеется, такой способ допустим лишь для весьма чистых веществ, в которых содержание примесей сравнительно мало.
Безошибочно отличить палладий от той же платины можно, попробовав кусочек вещества в горячей азотной кислоте. Палладий растворится, платина – нет. Она растворяется лишь в знаменитой «царской водке» (смеси соляной и азотной кислот), причем при нагревании. В холодной «царской водке» реакция идет очень медленно.
Геологи, а также химики-аналитики широко применяют качественное благородных металлов на пробирном камне. Он представляет собою специально изготовленную пластину из определенного вида кремниевых сланцев. Такой пробирный камень обладает следующими свойствами: он очень тверд, к агрессивным веществам (включая сильные кислоты и их смеси), имеет мелкозернистое строение.
Качественный анализ (пробу) на этом камне делают так: берут испытуемый металл (или его сплав) и проводят, с довольно ощутимым нажимом, по поверхности пластины. След должен быть хорошо различимый, иметь в длину около 2-х сантиметров. После чего воздействуют на след специально подготовленным реагентом и наблюдают, каков будет результат.
Если проведенная черта оставлена палладием или его сплавом, то при воздействии на нее реагента, состоящего из смеси «царской водки» и 10%-го раствора йодистого калия, быстро возникает яркое, хорошо различимое красно-коричневатое пятнышко. Это происходит потому, что в ходе химической реакции образуется вещество К2PdCl4 - тетрахлоропалладат калия.
Палладий находит очень широкое применение в органическом синтезе (катализатор), в гальванотехнике и электротехнике, медицине, при изготовлении высокоточных измерительных приборов. При добавлении даже самых малых количеств палладия к золоту, оно приобретает прочность и характерный цвет («белое золото»). Палладий является драгоценным металлом и потому используется при торгах на биржевых и внебиржевых рынках.
Когда-то платину не ценили, так как не умели обрабатывать. Благодаря внешнему сходству с серебром, а платина – серебристый металл, ее называли презрительным словом «серебришко».
Нередко в старых шкатулках, доставшихся от , хранятся кольца или серьги. Изделия сами по себе уже ценные, так как старинные, но они могут оказаться и платиновыми! Ничего удивительного, что хочется их оценить, но уносить из дома по каким-либо причинам не хочется. Можно попробовать сделать это самостоятельно.
Свойства платины
Прежде чем приступить к действиям по определению платины, нужно знать, чем она отличается от других благородных металлов. Для начала следует оценить вес. Учитывая местоположение платины в таблице Менделеева, можно увидеть, что это один из самых тяжелых металлов, выше плотность имеют лишь осмий с иридием. Для ювелирных работ используется платина не ниже 850-й пробы, это означает, что чистого драгоценного металла в изделии не меньше 85%. Учитывая, что обычно проба изделий из серебра или золота ниже, следовательно и самих этих металлов в изделии меньше.
Никакие химические вещества в быту на платину не действуют, а это означает, что следы от йода или уксусной кислоты на изделии не останутся. Ни вода, ни воздух этот металл не окисляют, это один из самых химически инертных элементов. Жидкий бром и «царская водка» (смесь двух концентрированных кислот, соляной и азотной), способны растворять платину. Но это очень медленный процесс. Обычные бытовые горелки не в состоянии расплавить металл, так как он плавится при температуре свыше 1768 градуса.
Как самостоятельно распознать платину
Способ, который максимально приемлем в бытовых условиях,
Этот металл известен человечеству всего двести с небольшим лет. Его можно назвать родственником платины: он так же красив, стоек и благороден. Палладий входит в группу платиновых металлов, во многом он схож с ними, но обладает и собственными, уникальными свойствами.
Описание и химические, физические свойства / Если золото не по нраву, а платина не по карману
Палладий – благородный металл платиновой группы. Номер этого химического элемента в периодической таблице Менделеева – 46, атомная масса - 106. Цвет его серебристо-белый, оттенок светлее, чем у платины.
Когда речь идет о физических свойствах палладия, в первую очередь отмечают его пластичность. Этот мягкий и ковкий металл легко поддается обработке. Его можно растянуть в тончайшую проволоку или придать ему вид фольги. Это самый легкий из металлов платиновой группы: плотность палладия равняется 12,6 г/см3, в то время как у платины она выше 20 г/см3. Плавится он тоже при более низкой температуре - 1554 градуса Цельсия.
Как и другие платиноиды, в обычных условиях палладий устойчив практически к любым внешним воздействиям. Он не подвержен коррозии. Но когда речь идет о химических свойствах, отмечают, что по химической устойчивости он немного уступает платине. С разбавленными кислотами и щелочами он не реагирует, но растворяется азотной кислотой, а также горячей серной кислотой. Ну и, конечно, палладий подвергается воздействию «царской водки» - смеси концентрированных азотной и соляной кислот.
Современную промышленность сложно представить без палладия. Этот металл широко применяется в электронике, а также в химической промышленности. Он служит катализатором, из него изготавливают химическую посуду и другое стойкое к воздействиям оборудование. Существует технология очистки водорода с использованием этого благородного металла. Вообще же палладий относительно (по сравнению с платиной) недорог. Поэтому в промышленности и технике его часто используют в тех случаях, когда возможно им заменить платину.
Этот благородный материал нашел применение и в ювелирном деле. Он используется как легирующий металл в сплавах платины, улучшая ее свойства, осветляя окраску, а также золота. Именно палладий позволяет получить так называемое «белое золото». В качестве самостоятельного материала для ювелирных изделий палладий только приобретает популярность, чему способствуют его способность хорошо поддаваться полировке, противостоять коррозии и не тускнеть со временем. Этот благородный металл - отличный вариант для тех, кому золото не нравится, а платина не по карману. Украшения из него выглядят свежо, необычно, стильно.
В ювелирном деле, как и другие благородные металлы, палладий используется в виде сплавов, где в качестве легирующих металлов добавляются серебро, никель, медь. Наиболее популярные пробы: 500 (пятисотая) – содержание палладия 50,5 %, и 850-я - 85,5% этого благородного металла. Востребованы сегодня и обручальные кольца из палладия 950 пробы.
Металл и знаки зодиака / Волевой Скорпион
Поскольку палладий был открыт относительно недавно, в начале 19 века, вокруг него еще не сложилось астрологических традиций.
Однако есть информация, что этот металл более всего подходит людям, родившимся под знаком . Основное его действие – усиливает проявление волевых качеств. Поэтому тем , у которых эти черты характера изначально слишком развиты, с палладием следует быть осторожным. Иначе они рискуют стать излишне резким и жестоким. В некоторых источниках палладий относят к знаку .
Мифы и легенды / Память об Афине
Этот металл, открытый английским химиком Вильямом Волластоном в 1803 году, назван в честь другого научного открытия. Примерно за год до этого, в 1802-м миру стал известен астероид Паллада. А его название, в свою очередь, связано с древнегреческой мифологией.
Палладием в Древней Греции называли изготовленные из дерева статуи божества, которые служили амулетом города или целого государства. Наиболее известен миф о палладии богини Афины, который был дарован с небес Трое. Он обеспечивал этому городу несокрушимость. Захватчики Трои смогли победить лишь после того, как Диомед и Одиссей похитили палладий Афины из города и унесли в свой лагерь.
С открытием металла палладия, вернее, с тем, как оно было преподнесено научной общественности, связана забавная история, которая постепенно тоже становится своеобразной легендой.
Вильям Волластон выделил палладий из платиновой руды, добытой в Южной Америке. Под видом неизвестного он прислал слиток нового металла одному известному в то время лондонскому торговцу минералами. В записке химик указывал, что это палладий, металл, который по своим свойствам не уступает платине, и предлагал желающим приобрести слиток. Естественно, представители научной общественности заинтересовались неизвестным доселе металлом, и многие заподозрили в этой «продаже» подвох и попытались вывести его устроителя на чистую воду. Споры по поводу палладия в научной среде не умолкали. Химик-аналитик Ричард Ченевикс так желал разоблачить подделку, что приобрел выставленный в лавке слиток и стал проводить с ним опыты. Он пришел к выводу, что это никакой не новый металл, а сплав платины и ртути. А вокруг палладия уже разгорались новые страсти: в известном английском научном журнале вышло анонимное объявление о том, что предлагается награда в 20 фунтов стерлингов тому, кто сможет искусственно получить палладий.
Только в 1804 году Вильям Волластон выступил перед коллегами-учеными Королевского общества с сообщением о том, что он обнаружил в сырой платине доселе неизвестные благородные металлы – палладий и родий. А вскоре он признался, что сам будоражил общественность и устраивал ажиотаж вокруг нового металла: сначала принес его слиток в лавку минералов, а потом предложил вознаграждение за искусственно полученный палладий.
Лечебные свойства / В официальной медицине известен больше
В нетрадиционной медицине практически не встречаются рекомендации, при каких заболеваниях следует носить палладиевые украшения. И тому есть объяснение: металл это «молодой», а народные лечебники накапливали свою информацию веками.
Зато способность палладия принести пользу нашему организму признана официальной медициной. Из этого металла изготавливают некоторые медицинские инструменты. Благодаря своей высокой биологической совместимости палладий востребован при производстве электрокардиостимуляторов. Применяется этот благородный металл и в стоматологии: входит в состав сплавов, служащих материалом для зубных протезов. Здесь особенно важно то, что он не вызывает аллергических реакций. Как и платина, палладий используется для производства противораковых препаратов.
Магические свойства / Пусть будет защитником
Человечество еще не успело наделить палладий какими-либо магическими свойствами. Алхимики и маги Средневековья даже не подозревали о существовании этого металла. Но попробуем рассуждать логически: что символизирует палладий?
Название его связано с древнегреческим палладием – изображением богини Афины, которое служило своеобразным оберегом целого города. Пока палладий находился в Трое, она была неуязвимой, непобедимой. А сам же металл отличается прочностью, устойчивостью к разнообразным внешним воздействиям. Поэтому можно предположить, что и своего владельца украшения из палладия сделают более сильным, неуязвимым, защитят от всевозможных жизненных неприятностей.
Места залегания и добычи / Драгоценность - побочный продукт?
Как определили ученые, общие запасы палладия в земной коре не особо велики, хотя они в несколько раз больше, чем запасы золота. Палладий входит в состав различных минералов, а еще он, как и платина, встречается в самородном состоянии. При этом в нем обычно есть примеси платины, золота, серебра, иридия. Часто палладий и сам выступает в качестве примеси самородного золота или платины. Например, очень редкая разновидность самородного золота – порпецит, обнаруженная в Бразилии, содержит оклоло 10% палладия.
Самостоятельные россыпные месторождения этого благородного металла встречаются крайне редко. В основном его получают при переработке сульфидных руд никеля и меди. Можно сказать, это такой вот драгоценный побочный продукт! Хотя, конечно, на самом деле получение палладия таким путем – технологически очень сложный и трудоемкий процесс. Данными рудами богаты Канада и африканская страна Трансвааль. В целом же самыми большими запасами металлов платиновой группы, в том числе и палладия, могут похвастаться ЮАР, Россия, США, где они встречаются на Аляске. Известны их месторождения также в Колумбии, Австралии.
В России наиболее значимое место добычи палладия – район Норильска, где обнаружены крупные месторождения медно-никелевых руд. В этих рудах выявлена платина, в состав которой входит значительное количество палладия. Платиновые металлы, в том числе и палладий у нас в стране добывают также с медно-никелевыми рудами на полуострове Таймыр. Когда-то палладий находили на Урале, но сегодня его месторождения там практически выработаны.
Происхождения и свойства палладия
Палладий получил свое название в честь планеты Паллады. Небесное тело было обнаружено в 1801-ом году. Открытие немца Ольберса произвело впечатление на химика Волластона. Последний через 2 года и получил палладий.
Металл был добыт англичанином из сырой платины. Он и сейчас относится к платиновой группе. Палладий в ней самый легкий. Его плотность чуть больше 12 граммов на кубический сантиметр.
Еще одна отличительная черта – пластичность. Свойства палладия сходны с другими драгоценными металлами, например, он подобно золоту легко растягивается в тончайшие листы и проволоку, принимает любые формы. Это находка для ковщиков и .
Название группы металла говорит само за себя. Палладий – благородный представитель . В ней он, кстати, расположен под 46-ым номером. Он находится в 5-ом периоде, в побочной подгруппе 8-ой группы. Обозначается элемент Латинскими буквами Pd.
Палладий уступает по устойчивости к некоторым собратьям из таблицы химических элементов. К примеру, он реагирует с смесью серной и соляной кислот. Волластон, кстати, так впервые и не сумел отделить металл от платины. Азотная кислота и вовсе растворяет благородный металл.
Зато, он устойчив к разбавленным вариациям кислот и любым щелочам. Если не использовать против палладия «оружие концентрированных кислот», он крепок, ему нипочем коррозия и любые воздействия извне. К тому же, из платиновой группы только палладий встречается в самородках.
Учитывая стойкость этого благородного металла к химическим реакциям, из него изготавливают посуду для лабораторий. Из платины, которая даже кислот не боится, изделия были бы слишком дорогостоящими. Мешать сурьму за три копейки в мисочке за тридцать тысяч рублей нелогично. Палладий же выгоднее по цене своей именитой «родственницы».
Месторождения палладия
Геологи подсчитали, что в недрах Земли палладий занимает долю в 6%. То есть, этого благородного металла в недрах вдвое больше, чем . Палладий выделяют из платины, а значит, и добывают в одних и тех же месторождениях.
Таковые расположены на Кольском полуострове, Урале. Недавно разведаны залежи и около Норильска. В платине этих месторождений чуть ли не половина палладия.
За пределами России, наличием ценного металла славятся земли Аляски, Австралии, Колумбии, Канады, Африки. Последние две страны богаты никелевыми рудами. При их обработке также происходит добыча палладия . Поэтому, именно Африка и Канада лидируют по добыче этого металла.
Найти светлый металл, внешне напоминающий , можно и в золотоносных песках. Но, это не промышленный метод. Примесей при промывке песков слишком мало.
Недавно ученые открыли редкую разновидность золота. Ее назвали палладистой, поскольку в состав желтого металла входят примерно 6% палладия.
Внешне такое ничем не отличается от обычного, но может служить источником сразу двух драгоценных металлов. Правда, месторождение палладиевого золота, пока, в мире только одно. Расположено оно в Бразилии.
К слову, белое золото, ставшее в последнее время популярным на ювелирном рынке, стало белым именно за счет палладия. Его добавили в сплав, добившись благородного тона изделий. Металл платиновой группы идеально полируется. Поверхность поражает гладкостью, не царапается, не подвергается коррозии. Для ювелиров это – бесценные качества.
К тому же, палладий не тускнеет на протяжении долгих десятилетий. Это навело мастеров на мысль не только добавлять металл в , но и делать из него самостоятельные украшения. Сейчас эта тенденция набирает обороты. Украшения дешевле платиновых. Их часто выбирают те, кто не любит золото.
Ювелиры используют не чистый палладий, а его сплавы. Они также маркируются пробами. Больше всего благородного металла в 950-ой пробе. В 850-ой его 85%, а в 500-ой всего половина. Остальные 50% состава – серебро, и никель.
Применение палладия
В промышленности из палладия часто делают трубы. На руку мастерам «податливые» характеристики металла. В обычном состоянии он растягивается до тех пор, пока нагрузка натяжения не составит 18 с половиной килограммов на квадратный миллиметр.
Но, стоит добавить к палладию немного с рутением, как показатель увеличивается в разы. Это идеально для получение путем растяжения цельных труб, то есть, изделий без спаек и швов.
Используют палладий и в протезировании зубов. Он значительно удешевляет стоимость протезов. При этом, качество их остается высоким. Но, основной потребитель благородного металла – автопроизводство. Оно требует 70% всего добываемого палладия в год.
Производители машин должны выдерживать регламент по количеству и составу автомобильных выхлопов. Палладий в машинных католизаторах делает выхлопы чище. Это позволяет соблюдать законодательства Америки, Японии, государств Европы и Юго-Восточной Азии.
На рынок электронной промышленности приходятся лишь 15% палладия. Следовательно, сфера забирает всего около 10-ти процентов. На задворках химическая промышленность.
Благородный металл используют при получении ацетилена и препаратов фармацевтики. На эти цели уходит 3% добываемого в мире палладия. Присоединились к его использованию и астрофизики.
Они открыли, что металл платиновой группы отлично очищает водород, которого на земле всего 1%. А, между тем, он необходим, к примеру, для топлива, используемого в ракетной промышленности.
Интересно, что там, куда ракеты летают, палладия в миллионы раз больше, чем на Земле. Этот металл завсегдатай состава метеоритов, падающих на нашу планету. Так что, использовав, весь земной палладий , придется отправляться за ним в космос.
Палладий (лат. Palladium) - химический элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 46. Обозначается символом Pd, CAS-номер: 7440-05-3. Благородный металл платиновой группы. Название происходит от астероида Паллада, открытого незадолго до химического элемента. В свою очередь, астероид был назван в честь Афины Паллады – древнегреческой богини.
Палладий - пластичный переходный драгоценный металл серебристо-белого цвета. По внешнему виду он напоминает серебро. В 1803 году его так и называли - "новое серебро". Его также довольно трудно отличить от самородной платины, но он значительно легче и мягче ее. Считается, что по своим внешним качествам он похож на серебро больше, чем на платину.
Палладий обладает рядом уникальных свойств, благодаря которым широко применяется в различных отраслях промышленности. Он исключительно пластичен, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку. Не теряет своего блеска в течение длительного времени, не вызывает аллергии и на его поверхности не образуются различные дефекты в виде трещин и царапин.
Палладий является одним из самых редких металлов, его средняя концентрация в земной коре 1 10 -6 % по массе, однако это в два раза больше, чем содержащегося в земной коре золота. Геохимики могут назвать около 30 минералов, в которые входит этот благородный металл.
Палладий встречается и в самородном виде (в отличие от остальных платиноидов), при этом он может содержать примеси других металлов: платины, золота, серебра и иридия. Но самородный палладий крайне редок. Довольно часто он сам является примесью в самородном золоте или платине.
Палладий в основном получают при переработке сульфидных руд никеля и меди. Это такой вот драгоценный побочный продукт, получение которого технологически очень сложный и трудоемкий процесс.
Палладий был открыт английским врачом и химиком Вильямом Волластоном (William Hyde Wollaston) в 1803 году, который выделил его из платиновой руды привезённой из Южной Америки.
Для выделения палладия Волластон растворил руду в царской водке. Растворив руду, он нейтрализовал кислоту раствором NaOH. Затем осадил платину из раствора действием хлорида аммония NH4Cl (в осадок выпадает хлорплатинат аммония). Далее к раствору он добавил цианид ртути, при этом образовался цианид палладия. Чистый палладий был выделен из цианида нагреванием. Только через год ученый доложил Королевскому обществу о том, что им из сырой платины выделены палладий и родий.
С 1831 года Британское геологическое общество вручает медаль Волластона, изготовленную из открытого им палладия.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАЛЛАДИЯ
Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов: 102Pd (1,00 %), 104Pd (11,14 %), 105Pd (22,33 %), 106Pd (27,33 %), 108Pd (26,46 %) и 110Pd (11,72 %). Это пластичный металл, который хорошо сваривается, поддается прокатке, протяжке, штамповке и волочению даже при комнатной температуре. При нагревании эти качества улучшаются, из него удается получать тончайшие листы, проволоку, цельнотянутые трубы нужной длины и диаметра.
Палладий обладает следующими физическими свойствами:
- плотность 12,6 г/см 3 ;
- температура плавления 1554 °С;
- температура кипения 2940 °С;
- теплота плавления 37,8 кал/г;
- удельная теплоёмкость при 20 °C 0,0586 кал/ (г.град);
- удельное электросопротивление при 25 °C 9,96 мкОм см;
- теплопроводность 0,161 кал/(см.сек.град);
- линейный коэффициент теплового расширения при 0 °С равен 11,67 10 -6 ;
- твердость по Бринеллю 49 кгс/мм 2 ;
- модуль нормальной упругости составляет 12600 кгс/мм 2 ;
- относительное удлинение при разрыве 24 - 30 %;
- предел прочности при растяжении 18,5 кгс/мм 2 .
После холодной обработки твердость возрастает в 2 - 2,5 раза, но снижается после отжига. Добавки родственных металлов тоже влияют на свойства: добавка 4 % рутения и 1 % родия увеличивает прочность палладия на растяжение вдвое.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАЛЛАДИЯ
Палладий – единственный из металлов, у которого предельно заполнена наружная электронная оболочка, что придает ему очень высокую химическую стойкость. Он не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, гидратом аммиака.
На воздухе палладий устойчив до температуры 300 - 350 °C, после которой начинает окисляться кислородом, образуя на поверхности тусклую пленку оксида палладия PdO:
2Pd + O 2 > 2PdO.
«Перевалив» рубеж в 850 °C PdO разлагается на металл и кислород и при такой температуре металлический палладий становится вновь устойчивым к окислению.
Палладий взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислотами, растворяется в царской водке:
Pd + 2H 2 SO 4 > PdSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Pd + 4HNO 3 > Pd(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3Pd + 4HNO 3 + 18HCl > 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
В соединениях палладий чаще всего бывает двухвалентным, но он может быть и трех-, четырехвалентным.
При комнатной температуре палладий реагирует с влажными бромом и хлором:
Pd + Cl 2 > PdCl 2
При температуре 500 °C и выше он может взаимодействовать с фтором и другими сильными окислителями, а также с серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием.
Палладий способен усилить антикоррозионные свойства даже стойкого к агрессивным средам титана. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам. За год пребывания в соляной кислоте пластинка из нового сплава теряет всего 0,1 миллиметра своей толщины, в то время как чистый титан за тот же срок утончается на 19 миллиметров.
ПОЛУЧЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ
Современные методы получения чистого палладия из природного сырья, основанные на разделении химических соединений платиновых металлов, очень сложны и длительны. Получение палладия является одной из стадий переработки сырой платины и получения платиновых металлов. Большинство фирм и корпораций, занимающихся аффинажем, не делятся своими производственными секретами. Получение металла производится по следующей схеме:
1. В результате длительного нагревания сырой платины и лома в фарфоровых котлах с царской водкой, почти весь палладий виде H 2 , вся платина, частично родий, иридий, рутений и основная масса неблагородных металлов (железо, медь и другие) переходят в раствор.
2. На следующем этапе переводят основную часть платины в осадок. Основная же масса спутников платины и неблагородных примесей остается в растворе.
3. Из фильтрата, оставшегося после осаждения платины, в результате аффинажа получают труднорастворимое комплексное соединение дихлордиаммин палладия Cl 2 , его очищают от примесей других металлов перекристаллизацией из раствора NH 4 Cl.
4. Прокаливая это соединение в восстановительной атмосфере водорода, получают палладий в виде губки:
Cl 2 + H 2 > Pd + 2NH 3 + 2HCl
5. Губчатый палладий сплавляют в вакуумной электрической печи высокой частоты.
Мировой рынок палладия
Почти все мировые запасы руд, содержащих металлы платиновой группы, находятся в России и ЮАР, причем, в российских рудах больше палладия, а в южноафриканских - платины. Также в небольших количествах руды содержащие палладий есть в недрах Канады, США, Зимбабве и Китая. Самые крупные разведанные запасы палладия находятся за Полярным Кругом. По данным компании “Норильский никель” доказанные и вероятные запасы руды в месторождениях на Таймырском полуострове содержат 62 млн. унций палладия и 16 млн. унций платины.
Основные производители:
- южноафриканские компании Anglo Platinum, Impala Platinum и Lonmil;
- американская Stillwater Mining Company;
- российский «Норникель».
На их долю приходится 90% мирового производства палладия.
Производство и потребление палладия в мире, тонн*
| Наименование | Годы | ||||
| 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | |
| Всего добыча | 227,5 | 220,9 | 228,8 | 228,8 | 203,5 |
| Вторичное производство | 50,2 | 44,5 | 57,5 | 74,2 | 70,9 |
| Всего производство | 277,7 | 265,3 | 286,3 | 303,0 | 274,4 |
| Автомобили | 138,9 | 126,0 | 173,6 | 191,4 | 205,7 |
| Химическая промышленность | 10,9 | 10,1 | 11,5 | 13,7 | 16,5 |
| Медицинская промышленность | 19,4 | 19,8 | 18,5 | 16,8 | 16,5 |
| Электротехника | 42,6 | 42,6 | 43,9 | 42,8 | 37,3 |
| Ювелирная промышленность | 30,6 | 24,1 | 18,5 | 15,7 | 13,8 |
| Инвестиции | 13,1 | 19,4 | 34,1 | 17,6 | 14,6 |
| Прочее | 2,3 | 2,2 | 2,7 | 3,3 | 3,2 |
| Всего потребление | 257,8 | 244,2 | 302,8 | 266,2 | 307,7 |
| Баланс рынка | 19,9 | 21,2 | -16,5 | 36,8 | -33,3 |
* данные Johnson Matthey (Platinum Today)
Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в том числе Россия - 141 тонна, ЮАР - 86 тонн, США и Канада - 31 тонна, прочие страны - 9 тонн).
Запасы палладия никогда не раскрывались. Согласно указу президента от 30 ноября 1995 года, данные о металлах платиновой группы (к ним относится и палладий), хранящихся в Гохране и Банке России, входили в перечень сведений, отнесенных к государственной тайне.
Палладий является драгоценным металлом и торгуется на биржевых и внебиржевых рынках . В некоторых странах, в том числе в России, законодательство разрешает физическим и юридическим лицам открывать в банках «металлические счета» в палладии. Абсолютного максимума палладий достиг в 2000 году, когда мировые продажи взяли отметку в 300 тонн. Тогда же был установлен ценовой максимум - $1125 за унцию.
ПРИМЕНЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ
Очень ценным свойством палладия является его относительно низкая цена. В наши дни его цена в пять раз меньше, чем платины. Именно это качество палладия делает его самым перспективным из всех платиновых металлов, расширяя сферы его использования.
Сегодня палладий производят десятками тонн в год. Он стал более доступным по сравнению с другими платиновыми металлами, что приводит к всё большему применению его в технике. Теперь им, в случаях когда это возможно, часто заменяют платину.
Современную промышленность сложно представить без палладия. Он широко применяется в электронике и в химической промышленности, служит катализатором, из него изготавливают химическую посуду и другое стойкое к воздействиям оборудование.
Применение в качестве катализаторов
Палладий прекрасный катализатор. В его присутствии начинаются и идут при низких температурах многие практически важные реакции, например, процессы гидрогенизации жиров и крекинга нефти. Процессы гидрирования многих органических продуктов палладий ускоряет гораздо лучше, чем другие испытанные катализаторы. Его используют в качестве катализатора при производстве ацетилена, многих фармацевтических препаратов, серной, азотной, уксусной кислот, удобрений, взрывчатых веществ, каустической соды, аммиака, хлора и других продуктов органического синтеза.
Хлорид палладия используется как катализатор и для обнаружения микро количеств угарного газа в воздухе или газовых смесях.
В аппаратуре химических производств катализатор из палладия, как правило, используют в виде «черни» (в тонкодисперсном состоянии палладий, как и все платиновые металлы, приобретает черный цвет) или в виде окисла PdO (в аппаратах гидрирования).
С семидесятых годов прошлого века палладий активно стала использовать автомобильная промышленность в катализаторах дожигания выхлопных газов (нейтрализаторы).
Применение в гальванотехнике
Хлорид палладия применяется в гальванотехнике, как активирующее вещество при гальванической металлизации диэлектриков - в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.
Очистка водорода
Если в сосуд, изготовленный из палладия, закачать под давлением водород, а затем нагреть закупоренную емкость, то водород «вытечет» из сосуда через стенки, как вода сквозь решето. При 240 °С за одну минуту через каждый квадратный сантиметр палладиевой пластинки толщиной в миллиметр проходит 40 кубических сантиметров водорода. Это свойство палладия широко используется для очистки водорода. Под небольшим давлением газ пропускают через закрытые с одной стороны палладиевые трубки, нагретые до 600 °С. Водород быстро проходит через палладий, а примеси задерживаются в трубках. В результате получается особо чистый водород - с концентрацией 99,9999%. Для работы водородного топливного элемента нужен именно такой сверхчистый водород. Для удешевления процесса используют не чистый палладий, а сплавы его с другими металлами (серебро, иттрий).
Применение в медицине
Из палладия изготавливают некоторые медицинские инструменты. Благодаря своей высокой биологической совместимости он востребован при производстве электрокардиостимуляторов. Здесь особенно важно то, что палладий не вызывает аллергических реакций. Применяется этот благородный металл и в стоматологии: входит в состав сплавов, служащих материалом для зубных протезов. В последнее время его используют для производства противораковых препаратов.
Применение в электронной промышленности
Палладий и сплавы на его основе широко используются в электронике для покрытий, устойчивых к действию сульфидов. Этот металл идет на производство реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности. В чистом виде палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости, которые нашли применение в производстве мобильных телефонов, компьютеров, широкоэкранных телевизоров и других электронных приборов.
Применение в ювелирной промышленности
Палладий получил широкое распространение в ювелирном деле. Он достаточно легко поддается обработке, отлично полируется, не подвержен коррозии, не теряет своего естественного блеска в течение очень длительного времени. В его оправе особенно эффектно смотрятся драгоценные камни.
При изготовлении ювелирных украшений применяется, как правило, не чистый палладий, а его сплавы с различными химическими элементами, самыми распространенными из которых являются серебро, никель, кобальт и рутений. Правительство РФ официально установило 500 и 850 пробы палладия. Это самые распространенные виды проб, которые имеются у большинства ювелирных изделий. Также весьма популярна 950 проба, из которой часто изготавливаются обручальные кольца. «Чистые» палладиевые ювелирные украшения имеют в своем составе примесь рутения в 5 %.
Сплав палладия ПдСрН 500 пробы имеет следующий состав: Pd – 50%, Ag - 44,5-45,5%, остальное никель.
Сплав палладия ПдСрН 850 пробы имеет следующий состав: Pd – 85%, Ag - 12,5-13,5 %, остальное никель.
Палладий часто применяют для получения белого золота. Даже 1 - 2% его хватает, чтобы сплавы золота приобретали серебристо-белый оттенок. Так, например, белое золото 583 пробы содержит 13% палладия. Белое золото 750-й пробы имеет следующий состав: Au – 75 %, Ag – 4 %, Pd – 21 % (для этой пробы состав может изменяться).
Благодаря легкому весу и доступной цене палладий применяется для изготовления любых видов ювелирных изделий: колье, цепей, серег, различных колец и просто для модных изделий.
Применение в качестве денег
Палладий значительно реже, чем золото, платина или серебро, но все же используется для изготовления памятных монет. В 1988 году впервые были отчеканены из палладия 25-рублевые монеты в серии "1000-летие древнерусской монетной чеканки, литературы, зодчества, крещения Руси". В 1989-1990 годах была выпущена серия монет «500-летие единого Русского государства», куда вошли «Иван III», «Петр Первый» и другие монеты достоинством 25 рублей из палладия 999 пробы. Выпуск монет продолжался недолго, поэтому они имеют высокую коллекционную стоимость.
