Применение палладия в ссср. Палладий: основные свойства, цена, добыча и использование. Применение в ювелирной промышленности

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
Наименование	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.

Банковские аналитики пишут о недостаточном удовлетворении спроса на палладий – а ведь в ценном металле нуждается и промышленность, и медицина, и ювелирная отрасль.

Между тем, по подсчетам ученых ежегодно на поверхность нашей планеты выпадает чуть ли не палладиевый ливень. Ну, может, и не ливень, но верных семь килограммов из космоса прилетает всякий год!

Откуда такое богатство?

Мы – дети звезд...

...причем в буквальном смысле и большей частью тела. Большей – потому что некоторая часть химических элементов, слагающих и человеческие, и небесные тела, образовалась вне звезд. Палладий же – «сын» сразу двух процессов, протекающих во Вселенной. Часть его синтезируется в реакциях, происходящих в массивных звездах. Часть палладия, равно как и остальные , образуется при взрывах сверхновых.

Выброшенный в межзвездное пространство металл рано или поздно становится частью газопылевого облака, из массива которого конденсируются звезды и планеты. Сталкиваясь и разрушаясь, небесные тела дробятся – вот эти-то осколки и собирает Земля в своем путешествии по орбитам галактики. Означенные семь килограммов палладия содержатся в двух тысячах тонн метеоритов, выпадающих на нашу планету за год...

Немалое количество палладия сосредоточено в выгорающем ядерном топливе атомных электростанций. В силу понятных причин как-либо использовать металл из урано-плутониевого шлака нельзя. Вот так сразу – нельзя, а через 10-15 миллионов лет (совсем немного по меркам Вселенной) – можно!

Два столетия со дня открытия палладия

Честь открытия палладия принадлежит не слишком прилежному английскому врачу, проявившему недюжинную исследовательскую прозорливость и отменную коммерческую разворотливость.

Уильям Волластон, на тот момент уже действительный член Лондонского Королевского Общества познания природы, в последние годы XVIII века затевает прибыльный бизнес по производству платиновой посуды. Экспериментируя с рудным остатком , Волластон выделяет новые металлы, одному из которых ученый дарит имя «палладий», а второму – «родий».

Название палладия в достаточной степени случайно. В начале 1800-х греческая богиня Афина Паллада на слуху: ее имя присвоено недавно открытому астероиду. В 1803-м, через два года после знаменательного события, Волластон дает «новому серебру» модное имя мудрой воительницы.

Ричард неверующий

В начале XIX века многим просвещенным людям наука служила развлечением. Не обошелся без легкой мистификации и Волластон. Данное им объявление гласило: открыт благородный металл, по виду и свойствам схожий с м . Предлагается к приобретению...

Честолюбивый ирландский химик Ричард Ченевикс, только что получивший высшую награду Королевского общества, решил превратить свой успех в триумф, и принародно пообещал вывести мошенника на чистую воду. По мнению Ченевикса, неизвестный шарлатан всего-навсего воспользовался малоизвестным методом Мусина-Пушкина, позволявшим сплавлять ртуть с платиной.

Выкупив продававшийся слиток, Ченевикс торопливо провел исследования, и вскоре доложил на заседании ученого совета о собственной правоте. Осталось только изобличить фальсификатора!

И тут в газете появляется объявление: некто обещает выплатить 20 фунтов всякому, кто сумеет сплавить платину с ртутью так, чтобы получилось «новое серебро»...

С яростью, переходящей в остервенение, Ченевикс приступает к опытам. Одновременно с ним работу ведут и другие химики Лондона. Надо ли говорить, что ни одному из них не удается ни синтезировать палладий, ни выделить из купленного Ченевиксом слитка платину и ртуть.

Через год после начала эпопеи Волластон выступает с детальным рассказом об открытии. Вскоре его выбирают президентом Королевского общества. Ричарду Ченевиксу приходится оставить занятия химией...

Добыча и применение палладия

Сегодня геологи насчитывают три десятка минералов, включающих в себя палладий. Немалое количество металла входит в самородные образования золота, серебра и платины. В норильской платине палладия – почти половина! Бразильские старатели отыскали золотые самородки с десятипроцентным содержанием благородного металла.

Залежи палладиевых руд, как правило, совпадают с месторождениями других цветных металлов, в том числе никеля, ртути, меди. По современным оценкам, наиболее перспективные запасы палладия сосредоточены в Норильске.

Удивительные свойства палладия сделали его незаменимым в химической отрасли. Способность палладия поглощать водород в объеме, почти в тысячу раз превышающем объем металла, поразительна! Использование палладиевых катализаторов в технологическом цикле производства маргарина позволило отказаться от неизбежного ранее загрязнения пищевого продукта никелем.

Горячий палладий легко проницаем для водорода. Миллиметровой толщины пластина металла, установленная в качестве мембраны, удаляет водород из сложных газовых составов и растворов, не отдающих водород иным путем.

Палладиевые сплавы не окисляются даже под электрической дугой , что открыло им дорогу в электротехническую индустрию. Титан с небольшой добавкой палладия проявляет свойства повышенной устойчивости к разнообразным химическим нагрузкам. Не обходится без палладия и медицина: металл находит применение в стоматологи, кардиологии, фармацевтике.

Палладий в ювелирном деле

Сам по себе палладий весьма декоративен и может соревноваться в выразительности и с серебром, и – тем более – с платиной. Сплавы с включением палладия высоко ценятся ювелирами.
Так называемое « » - чаще всего ни что иное как соединение золота с палладием. Мягкий, сдержанный блеск благородного металла – лучшее обрамление для ! Сплав палладия с индием – в зависимости от концентрации ингредиентов – может иметь окрасу от характерного золотистого до выражено сиреневого оттенка.

Обручальные кольца из сплава с высоким содержанием палладия (палладиевые пробы – 500, 850, лигатура – серебро) визуально неотличимы от родированных золотых колец. При этом собственнику украшения нет нужды периодически возобновлять родиевое покрытие. Да и в цене палладий несколько уступает золоту.

Добавка палладия к платине сообщает изделию большую выразительность и повышает технологические свойства материала.

Большинство людей при словосочетании «драгоценные металлы» сразу думают о золоте, платине и им подобных. Мало кто вспоминает о других представителях этой группы. В число таких незаслуженно забытых благородных металлов входит элемент палладий. Несмотря на свою значительно уступающую «собратьям» известность, он используется во многих отраслях и обладает весьма интересными свойствами.

История открытия и названия

Звание первооткрывателя палладия принадлежит Вильяму Гайду Волластону. В 1803 году этому английскому химику удалось выделить новый элемент из южноамериканской платиновой руды. Опыт, в ходе которого Волластон получил палладий, состоял из нескольких этапов:

Открытый элемент химик назвал в честь Паллады - астероида, обнаруженного одним немецким астрономом за год до открытия Волластона. Астероид же, в свою очередь, получил имя от древнегреческой богини Афины Паллады.

По легенде, изображение богини, названное палладиумом, упало с неба. Оказавшись в стенах Трои, этот талисман делал ее несокрушимой. Но после того как оберег палладиум был украден, великое царство пало.

Характеристики и свойства

В периодической таблице Менделеева палладий располагается под номером 46 в десятой группе (по вертикали) между никелем и платиной и в пятом периоде (по горизонтали) между родием и серебром. Принятое обозначение этого благородного металла - Pd, производное от латинского наименования Palladium.

Физические параметры

Этот редкий элемент относится к переходным металлам и одновременно с этим принадлежит к платиновой группе металлов, также именуемых легкими платиноидами. Известно, как выглядит палладий в форме простого вещества - при нормальных условиях это серебристо-белые и весьма тяжелые кристаллы, характеризующиеся:

вязкостью;
ковкостью;
мягкостью;
пластичностью.

Кристаллическая решетка чистого вещества - кубическая сингония с гранецентрированной структурой медного типа. Способностью к улучшению механических характеристик палладия обладают:

кобальт;
никель;
родий;
рутений.

В частности, микродобавки этих элементов заметно повышают твердость вещества. Среди физических особенностей следует отметить плотность палладия - в нормальных условиях она составляет 12 г/см3. Если судить по этому показателю, элемент гораздо более близок к серебру, чем к своей «родственнице» платине - плотность серебра равна 10,5 г/см3, в то время как у платины достигает 21 г/см3.

Как известно, у металлов удельный вес равен их плотности. Таким образом, и по этому показателю вещество ближе к серебру, чем к платине. Если для сравнения взять одинаковые украшения из палладия и платины, последнее будет заметно тяжелее.

Продолжая тему веса, стоит отметить молярную (атомную) массу - она составляет 106,42 г/моль или дальтонов. Радиус атома равен 137 пикометрам, а ковалентный радиус достигает 128 пикометров.

Палладий - уникальное вещество. Это единственный из всех существующих химических элементов, чья наружная электронная оболочка заполнена до предела или максимально. Внешняя орбита атома этого металла вмещает 18 электронов.

Растворить вещество в воде невозможно. Также для него свойственна изрядная тугоплавкость - температура плавления палладия составляет 1554 градуса по Цельсию. Температура, необходимая для кипения, достигает 2940 С. При создании особых условий вещество может преобразоваться:

в палладиевую чернь;
в коллоидный палладий.

Этот драгоценный металл - парамагнетик, так как обладает положительной магнитной восприимчивостью. Значение электроотрицательности по шкале Полинга составляет 2,20.

Химические особенности

Звание платинового металла с наибольшей химической активностью принадлежит именно палладию. Он не вступает в реакцию:

с водой;
раствором нитрид водорода или аммиака;
разбавленными кислотами и щелочами.

Но зато способен реагировать с горячими концентратами азотной и серной кислот, что отличает палладий от всех прочих металлов платиновой группы. В условиях комнатной температуры запускается реакция вещества:

с влажными бромом и хлором;
с царской водкой.

При сплавлении с гидросульфатом калия у палладия начинается процесс окисления. Также возможно взаимодействие с расплавленным пероксидом натрия. Нагревание - главное условие для осуществления химической реакции со многими элементами, в числе которых:

кремний;
мышьяк;
селен;
сера;
теллур;
фтор.

При контакте с воздухом в процессе нагревания в пределах температурного диапазона 300−850 градусов светло-серебристый металл становится тусклым, так как на его поверхности образуется оксидная пленка. При температуре ниже 300 С металл остается устойчивым, выше 850 С - образовавшаяся до этого пленка разлагается.

Изотопы и воздействие на человека

Химия у многих людей вызывает негативные ассоциации, поэтому нелишним будет заострить внимание на том, обладает металл вредным воздействием на человека или является безопасным.

Натуральный, созданный природой элемент образуют шесть изотопов :

106Pd (27,34%);
108Pd (25,46%);
105Pd (22,34%);
110Pd (11,72%);
104Pd (11,14%);
102Pd (1%).

Изотопы стабильны, поэтому природный палладий безвреден. Но существует и разновидность, созданная искусственным путем. Это 107Pd - самый долгоживущий изотоп элемента. Он радиоактивен и, соответственно, опасен. Период его полураспада превышает семь миллионов лет.

Преимущественная часть изотопов имеет естественное природное происхождение. Но немало их формируется и в реакторах при процессе деления ядер плутония и урана. Образование палладия таким способом происходит постепенно. В современных ядерных установках размещается примерно 1,5 кг палладия на 1 тонну ядерного топлива (при условии 3%-ой степени выгорания).

Нахождение в природных условиях

самородка (аллопалладий);
минералов интерметаллического типа (станнопалладинит, палладистая платина и т. д.);
различных соединений (брэггит, палладинит и т. д.).

Известных науке разновидностей минералов палладия насчитывается около трех десятков. Этот элемент нередко выступает в качестве сопровождающего другие платиновые металлы. Содержание вещества в платиноидной смеси колеблется в диапазоне 25−60% (в зависимости от месторождения).

Самородный палладий встречается крайне редко. По своему внешнему виду он почти неотличим от платины. В самородках, помимо палладия, содержатся и другие элементы:

иридий;
золото;
платина;
серебро.

Согласно геохимической классификации элементов Гольдшмидта, палладий (наряду со всеми другими платиноидами) входит в число сидерофилов. Иначе говоря, он имеет характерное сродство к железу и сконцентрирован в земном ядре.

Платину и палладий добывают на месторождениях двух типов:

россыпных;
коренных.

Отличие этих разновидностей друг от друга заключается в способе выработки. В месторождениях коренного типа металл содержится в минералах. В таких местах добыча вещества осуществляется путем обработки руд - медных или никелевых. Палладий извлекается в качестве побочного продукта.

Месторождения россыпного типа - это бывшие коренные залежи руд. Они уже выработаны, палладий освобожден и принял форму самородков.

На долю месторождений россыпного типа, где можно добыть палладий, приходится около 2% от объема производства во всем мире. Самые крупные из них размещаются в российских регионах - на Урале и Дальнем Востоке, а также за рубежом:

в Австралии;
Колумбии;
Канаде;

Преимущественные 98% добываемого палладия достают из глубин земли именно на месторождениях коренного типа. Основными разрабатываемыми рудами считаются:

медно-никелевые;
платиновые;
хромовые.

Статусом стран-лидеров по объему мировой добычи драгоценного металла на таких месторождениях обладают Россия и ЮАР. На почетном первом месте находится предприятие «Норильский никель» - сюда приходится почти половина мирового объема производства. А комплексу Бушвелд (ЮАР) принадлежат наибольшие по объему запасы платиноидов во всем мире.

Переработка руд - основной метод получения палладия, но не единственный. Элемент восстанавливают из вторичного сырья. На этот способ получения приходится приблизительно 10% от общего объема мирового производства.

Отрасли и сферы применения

Благодаря своим характерным свойствам - как физическим, так и химическим - элемент палладий широко применяется в производстве электроники и в химической промышленности. Принадлежность к драгоценным металлам обусловила использование вещества в качестве материала для ювелирных изделий.

Стоит отметить, что украшения из чистого палладия найти нельзя - их просто не делают. Этот металл очень мягкий - его с легкостью можно протянуть в тонкую проволоку или прокатить в фольгу, но любое изделие из металла без примесей не выдержит даже слабой нагрузки. Поэтому еще на этапе производства в материал добавляются малые доли других металлов.

В широком применении палладия ключевую роль сыграло то, что этот элемент может обрабатываться любым методом и использоваться в самых разнообразных формах, видах и т. д. Для наглядной оценки масштабов применения металла стоит распределить области по процентному соотношению:

70% - автомобильная промышленность;
10% - производство электроники;
по 5% (на каждую) - химпром, медицина, инвестирование;
5% (в общей сложности) - ювелирное, монетное дело и пр.

В последнее время набирает популярность применение палладия как объекта инвестиций. Ценность этого благородного металла весьма высока, он задействован в биржевых торгах, поэтому подобное вложение денежных средств может оказаться довольно выгодным.

Впрочем, не каждому обладателю палладий приносит счастье. За приобретение, хранение и сбыт незаконного характера обязательно последует предусмотренное уголовное наказание - лишение свободы на 5 лет максимум.

В 2015 году работниками УФСБ был задержан омич, в гараже которого хранилось 1,5 кг катализаторов с палладием в составе на 2 миллиона рублей. Где и как нарушителю закона удалось достать такое количество палладиевых катализаторов - неизвестно, но этот интересный факт из современной истории палладия доказывает, что стремление получить выгоду противозаконным путем рано или поздно выйдет боком.

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.

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

Палладий является ценным благородным металлом платиновой группы. В состав этой группы входят также платина, осмий, родий, иридий и рутений. Добыча металла в больших объемах производится с недавних пор.

Физические свойства

Впервые палладий получил английский химик Вильям Волластон в 1803 году. Свое название металл получил от астероида Паллада. Астероид был открыт незадолго до получения элемента лабораторным путем.

Палладий обладает серебристо-белым цветом. Внешний вид металла напоминает серебро. Платинит имеет следующие физические свойства:

плотность металла – 12,0 г/см3;
температура плавления – 1554°C;
твердость по шкале Бринелля – 52 кгс/мм2;
температура кипения металла – 2940°C;
модуль упругости платинита – 12600 кгс/мм2.

К сведению. Палладий является редчайшим веществом на земле. Содержание этого элемента в земной коре не превышает 0,000001%.

Структура металла изменяется уже при температуре 18–20°C. Дальнейший нагрев делает эти изменения необратимыми.

Добавление веществ из числа элементов платиновой группы значительно улучшает свойства палладия. Например, добавка рутения и родия повышает прочность химического элемента на растяжение в два раза.

Химические свойства

Палладий отличается высокой инертностью и гальванической стойкостью. Эти свойства объясняются особенностью его атомного строения. Металл не взаимодействует с молекулами воды, кислотами и щелочами.

При нагреве до температуры 300–350°C стойкость вещества стабильная. При дальнейшем нагреве металл окисляется кислородом. Результатом химической реакции является появление на поверхности вещества тусклой оксидной пленки.

При нагреве до 800–850°C происходит распад вещества. В этом диапазоне температур металл приобретает устойчивость к окислению.

Это интересно! Раствор азотной кислоты истончает пластину из чистого титана на 19 мм в год. Сплав титана с палладием снижает эту скорость до 0,10 мм в год.

При температуре 500°C и выше металл взаимодействует с фтором и другими окислителями.

Палладий способствует усилению антикоррозионных свойств титана. Добавление платиноида значительно повышает стойкость титана к агрессивным средам.

Биологические свойства

В настоящий момент проводятся комплексные диагностические исследования биологических свойств этого платиноида. Благодаря лечебным свойствам, минерал широко применяется в современной медицинской практике.

Где добывают палладий

Первое место по добыче металла принадлежит компании «Норильский никель». Этот холдинг производит 41% всего палладиевого сырья в мире. Основные залежи вещества находятся на медно-никелевых месторождениях полуострова Таймыр в Заполярье и Кольского полуострова.

Интересно! Если в сосуд из палладия поместить водород и закупорить емкость, то после нагрева водород «вытечет» сквозь стенки, словно вода через решето.

Вторым по объему добычи платиноида является ЮАР. Эта страна обеспечивает своими месторождениями до 38% мировой добычи платиноида.

Остальную долю (21%) мировой добычи обеспечивают месторождения палладия:

в Канаде (9%);
в Северной части Америки (6%);
в Зимбабве (3%);
Австралии, Колумбии и других стран.

Как добывают палладий

Производство чистого минерала включает 3 этапа:

добыча платиносодержащей руды;
обогащение руды;
извлечение чистого палладия.

Промышленная добыча платиносодержащей руды

Минеральное сырье добывают на двух типах месторождений:

коренных (первичных);
рассыпных (вторичных).

Добычу сырья на коренных месторождениях производят в составе платиносодержащей руды.

Россыпные месторождения образуются в результате естественного разрушения коренных месторождений. В этих месторождениях минерал извлекают в чистом виде.

Различают два способа разработки месторождений:

карьерный (открытый);
шахтный (закрытый).

При открытом способе добычи разрабатывают грунтовый карьер. Извлечение палладия производят специальной землеройной техникой. С помощью транспортных средств извлеченную руду доставляют к месту дальнейшей переработки.

Палладий в малом количестве содержится в составе космических тел (метеоритах).

При закрытом способе добычи металла прокладывают подземные шахты. В рудосодержащем пласте просверливают небольшие отверстия. В эти отверстия закладывают взрывчатку. После взрыва производят доработку грунта вручную или механизированным способом.

Добытая руда по ленточному конвейеру доставляется на поверхность, складируется и хранится в открытых складах. Накопленная масса транспортируется к месту обогащения (переработки).

Обогащение платиносодержащего сырья

Обогащением называется переработка минерального сырья для получения концентратов, обогащенных ценными компонентами.

Одна тонна добытого сырья включает в свой состав 1–6 граммов ценных металлов. Для увеличения доли содержания палладия производят искусственное обогащение руды платиновыми минералами.

Для этого добытую породу измельчают до порошкообразного состояния. Полученную массу смешивают с водой и специальными реагентами (например, раствором азотной кислоты). Через полученную смесь пропускают поток воздуха высокого давления.

В процессе ионизации пузырьки воздуха притягивают к себе молекулы минералов. Пузырьки воздуха вместе с частицами ценных металлов всплывают на поверхность в виде пенообразной массы. Всплывшую пену собирают в специальные емкости и высушивают.

В процессе высыхания пены образуется химический платиносодержащий концентрат. Одна тонна концентрата содержит от 0,10 до 1,0 кг чистого металла.

Полученный концентрат перерабатывают в электропечах при температуре 1500°C.

Высокие температуры превращают побочные продукты в шлаковую массу. Накопленные шлаковые отходы удаляют.

Полученную обжигом массу подают в конвертерные печи. В конвертерах происходит удаление побочных примесей ( и железа).

Одна тонна обработанной руды содержит до 1,4 кг металла в чистом виде.

Аффинаж палладия

После обработки в конвертерах, концентрат доставляют на переработку аффинажными заводами. Заводское оборудование, технологии аффинажных фабрик предназначены для выделения чистого минерала.

Аффинированием называется процесс отделения вещества от вредных примесей.

Очищенные металлы формируют в слитки, гранулы или мелкий порошок для удобства транспортирования к месту хранения.

Общая длительность процесса получения минерала (без учета затрат времени на транспортировку) составляет не менее 6 недель.

В автомобильной промышленности палладий используется для производства катализаторов.

По данным исследований рынка ценных металлов, за последние несколько лет количество используемого палладия сократилось в три раза. При этом объемы его промышленной добычи увеличились на целых 25%. Причина такой парадоксальной ситуации заключается в быстром росте цен на металл из-за увеличения потребностей автомобильной индустрии.

В электронной и электротехнической промышленностях палладий используется в массовом производстве конденсаторов, терморегуляторов, электроразъемов, термопар.

В химической отрасли металл востребован в качестве катализатора (ускорителя) некоторых химических реакций.

В медицине палладий широко используют при производстве электрокардиостимуляторов, в зубопротезировании. При онкологических заболеваниях платиноид используют в составе цитостатических (противоопухолевых) препаратов.

В инвестиционной деятельности используется для вложения финансов и чеканки памятных юбилейных монет.

Благодаря своей химической нейтральности, минерал широко используется в пищевой промышленности для изготовления посуды.

В ювелирном искусстве палладий применяется в качестве самостоятельного украшения или в виде дополнения к золотым или серебряным украшениям.