В каких изделиях есть палладий. Химический элемент палладий: свойства металла, добыча и использование

Многие сталкивались с названием мазута, но в жизни лишь небольшой процент знает, что это такое. В основном это люди, работающие на старых электростанциях либо в сельском хозяйстве. Среднестатистический житель, выросший и живущий в большом развивающемся городе, не сталкивался с мазутом и слышал о нем немного.

Как производится и где используется мазут?

Мазут - это тяжелое вещество, входящее в состав нефти и оседающее на дно при переработке. Нефть легче мазута, но мазут сохраняет частично ее свойства. Это как осадок, который ухудшает качество нефти, для дальнейших переработок, но и сохраняет горючесть. Стоит в разы дешевле, нежели бензин, дизельное топливо либо керосин. В связи с этим ранее пользовался большим спросом.

Мазут используется на старых электростанциях, тепловозах, теплоходах, котельных, а также прочих двигателях и установках, которые были сделаны, в основном, в прошлом и веке. Но и мазут имеет ряд больших недостатков, в связи с чем сейчас очень редко используется. Главные недостатки мазута это:

Большой нагар при сгорании.
Маленький КПД работы.
Очень едкий.
Пятна от мазута крайне сложно выводить из вещей. На производствах, чтоб отстирать рабочую одежду от мазута использовались агрессивные вещества, которые разъедали пуговицы.
Мазут сложно найти и купить.
Его закупали в основном крупные предприятия, а уже после чего «умные» рабочие и бригадиры списанный мазут, который не числился, воровали и перепродавали либо присваивали.

Есть ли перспектива широкого использования у мазута?

Существует много разновидностей мазута. В зависимости от предназначения его также дополнительно очищают и перегоняют, отдельно - для котельных, отдельно - для электростанций, отдельно - для тепловозов. Как октановое число в бензине, для определенных машин нужно пониженное, для некоторых - повышенное, так и в мазуте есть разные марки.

Пока есть нефть мазут всегда будет, потому что спрос на бензин и другие продукты из нефти всегда есть. Но, в связи с большой копотью, происходящей от мазута, а также сложностью в очистке пятен и маленьким КПД, он используется лишь на старых электростанциях и крупных устаревших моторах, котельных.

С каждым годом все меньше остается таких предприятий. Электростанции заменяют гидроэлектростанции и экологически безвредные ветровые электростанции. Котельные переходят на газ, либо более продуктивный уголь, у которого нет такой копоти, и больший КПД.

Тепловозы и пароходы, работающие на мазуте, сейчас встречаются крайне редко. Они используют много ресурсов, значительно загрязняют окружающую среду и они менее эффективны по сравнению с дизельными, бензиновыми и угольными двигателями.

Если экологи трубят о большом вреде для окружающей среды от выхлопных газов простых машин, то на тепловозы они вовсе смотрят сквозь пальцы. Одним словом, мазут пользовался большим спросом при маленькой цене на нефть и незначительном количестве первых машин. На фоне последних теплоход ничем не отличался по выбросам углекислого газа, копоти и КПД.

Но современные экономичные машины, и большая цена на нефть оставили в прошлом мазут. Даже дизельный двигатель, славящийся своими выбросами, в современных машинах ничем не уступает бензиновому, благодаря современным фильтрам. Электростанции, и двигатели, работающие на мазуте, остались лишь в бедных странах.

Там, где проще закупить мазут, чем переоборудовать и закупать более экологичное и современное оборудование. В скором будущем цены на экономичную технику упадут, а стоимость нефти возрастет, что окончательно поставит крест на всей мазутной промышленности.

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.

Полезный совет

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,

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

Палладий (лат. Palladium; назван в честь открытия малой планеты Паллады) – это химический элемент VIII группы периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева, обозначается символом Pd, атомный номер 46, атомная масса 106,4.

Палладий - это простое тело, металл, встречается в платиновых рудах, похож по свойствам на Платину; температура плавления около 1500, окисляется при нагревании в кислороде, тягуч и ковок, при обыкновенной температуре на воздухе не изменяется.

Соли Серебра, Золота, Палладия

Азотно-,сернокислое серебро и другие соли драгметаллов от производителя

Происхождение названия палладия

Назван по имени астероида Паллада, открытого немецким астрономом Ольбертсом в 1802 году, то есть незадолго до открытия палладия. В свою очередь астероид назван в честь Паллады (Афины Паллады или её подруги Паллады) из древнегреческой мифологии. Палладий - легендарное деревянное изображение Афины Паллады, упавшее с неба. Было одним из условий несокрушимости Трои. Троя пала только после того, как любимцы богини, Одиссей и Диомед, во время ночной вылазки выкрали палладий.

История палладия

Среди многочисленных знаков отличия, которыми награждают выдающихся ученых, есть одна медаль, которая сделана из чистого палладия. Это медаль имени Волластона, присуждаемая ежегодно Лондонским геологическим союзом. Чем же так прославился Уильям Хайд Волластон? Еще в конце восемнадцатого века он был никому не известным лондонским врачом. В то время многие врачи являлись так же аптекарями, а значит, и химиками. Волластон оказался неплохим химиком, он изобрел новый способ изготовления платиновой посуды и наладил ее производство.

Разбогатев таким образом, Волластон навсегда оставил медицинскую практику и посвятил себя химии и минералогии. Его основной научной задачей стало выделение Платины из руд и ее очистка. В ходе исследования Волластон отделял и анализировал ее примеси. Результатом этих работ стало открытие палладия и родия. Волластону пришлось извлекать палладий из сырой Платины , попутно добытой при промывке золотоносных песков в далекой Колумбийской республики. В то время зерна самородной Платины были единственным известным людям минералом, содержавшим палладий. Сейчас известно около 30 минералов, в которых есть этот элемент. Для выделения элемента Волластон растворил руду в царской водке (aqua regia) нейтрализовал кислоту раствором NaOH, затем осадил Платину из раствора действием хлорида аммония NH4Cl (в осадок выпадает хлорплатинат аммония). Потом к раствору был добавлен цианид ртути, при этом образовался цианид палладия. Чистый палладий был выделен из цианида нагреванием.

Распространение палладия

Как и все металлы платиновой группы, палладий мало распространен. Хотя с чем сравнивать! Подсчитано, что в земной коре его 1·10–6%, т.е. примерно вдвое больше, чем желтого металла. Наиболее крупные россыпные месторождения платиновых металлов , а, следовательно, и палладия, находятся в нашей стране (Урал), в республики Колумбия , на Аляске и в Австралии. Небольшие примеси палладия часто находят в золотоносных песках.

Но главным поставщиком этого металла стали месторождения сульфидных руд никеля и купрума. И, естественно, перерабатывая такие руды, в качестве побочного товара извлекают драгоценный палладий. Обширные залежи таких руд найдены в Трансваале (Африка) и Стране кленового листа.

Разведанные в последние десятилетия богатейшие месторождения медноникелевых руд Заполярья (Норильск, Талнах) открыли большие возможности для дальнейшего увеличения добычи платиновых металлов и в первую очередь палладия. Ведь содержание его в таких рудах втрое больше, чем самой Платины, не говоря уже об остальных ее спутниках.

Из шести платиновых металлов, кроме самой Платины, только палладий встречается в самородном состоянии. По внешнему виду его довольно трудно отличить от самородной Платины, но он значительно легче и мягче ее. Химический анализ показывает, что самородный палладий обычно содержит примеси: прежде всего, саму Платину, а иногда также иридий, серебро и золото . Но самородный палладий крайне редок.

Минералы, содержащие элемент №46, представляют собой его соединения со свинцом, оловом (интерметаллические соединения), мышьяком, серой, висмутом, теллуром. Примерно треть этих минералов еще недостаточно изучена и даже не имеет названий. Это объясняется тем, что минералы всех платиновых металлов образуют в рудах микровключения и труднодоступны для исследования. Расшифровать состав некоторых из таких микровключений помог великолепный прибор – рентгеновский микроанализатор. С его помощью можно определять химический состав образцов весом всего в 10–14 г!

Один из интересных минералов элемента №46 – аллопалладий, природа которого еще изучается. Этот серебряно-белый с металлическим блеском минерал очень редок. Спектральным анализом установлено, что в нем есть ртуть, платина, рутений, медь . Но окончательно расшифровать состав этого минерала пока не удалось.

В рудах Норильска обнаружена палладистая платина. В ее составе, выявленном с помощью микроанализатора, 40% палладия.

Еще в 1925 г. в алмазных россыпях Британской Гвинеи был найден минерал потарит. Его состав PdHg установили обычным химическим анализом: 34,8% Pd и 65,2%Hg. Однако возможно существование и других соединений палладия с ртутью, например Pd2Hg3.

В Бразилии, в штате Минас Жераис, найдена очень редкая и до сих пор недостаточно изученная разновидность самородного желтого металла – палладистое золото (или порпецит). Палладия в нем всего 8...11%. По внешнему виду этот минерал трудно отличить от чистого желтого металла.

Таковы некоторые минералы палладия. Между прочим, палладий нашли и в метеоритах: 1,2...7,7 г/т вещества железных метеоритов и до 3,5 г/т – в каменных. А на Солнце его открыли одновременно с гелием еще в 1868 г.

Получение палладия

Главным образом, палладий получают при переработке сульфидных руд никеля и купрума .

Свойства атома палладия

Атомная масса 106,4

Молярная масса 106,42 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 137 пм
Энергия ионизации (первый электрон) 803,5(8,33) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация 4d10

Химические свойства палладия

Ковалентный радиус 128 пм
Радиус иона (+4e) 65 (+2e) 80 пм
Электроотрицательность (по Полингу) 2,20
Электродный потенциал 0
Степени окисления 0, +1, +2 (наиболее часто), +3, +4 (часто), +5, +6 (очень редко)

Термодинамические свойства простого вещества палладия

Плотность 12,02 г/см³
Молярная теплоёмкость 25,8 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 71,8 Вт/(м·K)
Температура плавления 1827 K
Теплота плавления 17,24 кДж/моль
Температура кипения 2940 K
Теплота испарения 372,4 кДж/моль
Молярный объём 8,9 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества палладия

Структура решётки кубическая гранецентрированная
Параметры решётки 3,890 Å
Отношение c/a -
Температура Дебая 274 K

Физические свойства палладия

Серебристо-белый палладий внешне больше похож на серебро , чем на Платину. Собственно, выглядят все эти три металла примерно одинаково, а вот по плотности (12,02 г/см3) палладий ближе к серебру (10,49), чем к Платине (21,40). Палладий самый легкий из платиновых элементов. И самый легкоплавкий – температура плавления 1552°C. Закипает жидкий палладий лишь при 3980°C. Перед плавлением он размягчается. Разогретый палладий хорошо куется и сваривается. Да и при комнатной температуре он мягок и легко обрабатывается.

Палладий по-своему красив, полируется отлично, не тускнеет и не подвержен коррозии. В палладиевой оправе эффектно выделяются драгоценные камни. За рубежом пользуются популярностью часы в корпусах из белого желтого металла. Здесь «белое золото» нужно понимать в прямом смысле слова: это золото, обесцвеченное добавкой палладия. Палладий способен «обелить» почти шестикратное количество желтого металла.

Для техники важно непостоянство основных механических характеристик палладия. Например, твердость его резко – в 2...2,5 раза – повышается после холодной обработки. Сильно влияют на его свойства и добавки родственных металлов. Обычно предел его прочности на растяжение равен 18,5 кг/мм2. Но если к палладию добавить 4% рутения и 1% родия, то предел прочности удвоится. Кстати, такой сплав применяют в ювелирном деле.

Химические свойства палладия

Палладий не реагирует с водой, разбавленными кислотами , щелочами, гидратом аммиака. Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами , «царской водкой», галогенами, серой. Окисляется при сплавлении с гидросульфатом калия: Pd + 2HCl(к)+ 2Cl2= H2; Pd + 2KCl + Cl2 = K2; Pd + 4HNO3(к)= Pd(NO3)2↓+ 2NO2 + 2H2O

Интересное свойство палладия – способность обратимо поглощать водород : при температуре 80 градусов Цельсия и атмосферном давлении 1 объем металла поглощает 900 объемов водорода . Водород находится в металле в атомарном виде и обладает высокой химической активностью.

Палладий - это единственный металл с предельно заполненной наружной электронной оболочкой: на внешней орбите атома палладия 18 электронов. При таком строении атом просто не может не обладать высочайшей химической стойкостью. При температуре 500°C и выше он может взаимодействовать с фтором и другими сильными окислителями. В соединениях палладий бывает двух-, трех- и четырехвалентным, двухвалентным чаще всего. А еще, как и все платиновые металлы, он образует множество комплексных соединений. Комплексы двухвалентного палладия с аминами, оксимами, тиомочевиной и многими другими органическими соединениями имеют плоское квадратное строение и этим отличаются от комплексных соединений других платиновых металлов. Те почти всегда образуют объемные октаэдрические комплексы. Сейчас известны многие тысячи комплексных соединений палладия. Некоторые из них приносят практическую пользу – хотя бы в производстве самого палладия.

Применение палладия

Определение наличия угарного газа в воздухе

Определить наличие CO в воздухе можно с помощью бумажки, смоченной раствором хлористого палладия. Это безотказный сигнализатор; едва содержание CO в воздухе превысит допустимое (0,02 мг/л), бумажка чернеет – PdCl2 восстанавливается в палладиевую чернь.

Катализаторы палладия

Палладий часто применяется как катализатор. В присутствии палладия начинаются и идут при низких температурах многие практически важные реакции. Процессы гидрирования многих органических продуктов палладий ускоряет даже лучше, чем такой испытанный катализатор, как никель. Элемент №46 применяют в производстве ацетилена, многих фармацевтических препаратов и других продуктов органического синтеза. В аппаратах химической промышленности палладий применяют обычно в виде «черни» (в тонкодисперсном состоянии палладий, как и все платиновые металлы, приобретает черный цвет) или в виде окисла PdO (в аппаратах гидрирования). Катализатор с палладиевой чернью готовят так: пористый материал (древесный уголь, пемзу, мел) пропитывают щелочным раствором хлористого палладия. Затем при нагревании в токе водорода хлорид восстанавливается до металла, и чистый палладий оседает на носителе в виде тонкодисперсной черни.

Очистка водорода с помощью палладия

Астрофизики подсчитали, что водорода в нашей Галактике больше, чем остальных элементов, вместе взятых. А на Земле водорода менее 1%. Трудно перечислить все области применения этого элемента; достаточно вспомнить, что водород – важное ракетное топливо. Но весь земной водород связан; легчайший из газов приходится получать на заводах: либо из метана с помощью конверсии, либо из воды электролизом. И в том и в другом случае абсолютно чистый водород получить не удается. Для очистки водорода палладий (или его сплав с серебром) пока незаменим. Устройство аппарата не так уж сложно. Используется уникальная способность водорода с огромной скоростью диффундировать через тонкую (до 0,1 мм) пластинку из палладия. Под небольшим давлением газ пропускают через закрытые с одной стороны палладиевые трубки, нагретые до 600°C. Водород быстро проходит через палладий, а примеси (пары воды, углеводороды, О2, N2) задерживаются в трубках.

Применение палладия в гальванотехнике

Хлорид палладия применяется в качестве активирующего вещества при гальванической металлизации диэлектриков - в частности, осаждении купрума на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.

Электрические контакты с палладием

А также палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости.

Ювелирные предмета торговли из палладия

В сплавах используемых в ювелирном деле (например, для получения сплава золото-палладий - т. н. «белое золото»), в целом палладий даже в незначительном количестве (1 %) способен резко изменить цвет желтого металла в серебристо-белый. Основные сплавы палладия с серебром в ювелирном деле имеют пробу 500 и 850 (наиболее технологичны и привлекательны).

Изготовление лекарств с помощью палладия

В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цис-Платине.

Другие применения металлического палладия.

Палладий используется в различных прецизионных механических инструментах, для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов. Из палладия и его сплавов изготовляют медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы, некоторые лекарственные средства. Определённое количество палладия расходуется для изготовления химической аппаратуры для производства плавиковой кислоты (сосуды, перегонные кубы, детали насосов, реторты). Покрытия из палладия применяются для нанесения на электрические контакты для предотвращения искрения. Российский ЦБ чеканит из палладия памятные монеты в очень ограниченном количестве.

Другие особенности палладия

По утверждению некоторых исследователей используется в компонентах механизма для воспроизведения холодного термоядерного синтеза. Палладий является драгоценным металлом и в последнее время активно торгуется на биржевом (в Российской Федерации на РТС) и внебиржевом рынках. В некоторых странах , в том числе в Российской Федерации , законодательство разрешает физическим и юр. лицам открывать в банках металлические счета в палладии.

Показатели производства и потребления палладия

Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в том числе Россия - 141 тонна, ЮАР - 86 тонн, США и Страна кленового листа - 31 тонна, прочие страны - 9 тонн). Потребление палладия в 2007 году составило в автомобильной индустрии 107 тонн, в производстве электроники - 40 тонн, в химической промышленности - 12 тонн.

Палладий - выгодный объект инвестиций

На рынке торгово-промышленной деятельности металлами наблюдается стремительный рост спроса на палладий. Возможно, в скором времени существующего предложения на рынке уже будет не хватать для удовлетворения растущего спроса на металл, в результате чего стоимость на палладий поднимется еще выше. Таким образом, палладий становится лучшим объектом для инвестиций среди драгоценных металлов.

По данным организации CPM Group, специализирующейся на консалтинге по драгметаллам, торговой деятельности палладия в 2007 г. вырастут на 6,5%. Ожидается, что смещение спроса с Платины и родия на палладий продолжится. В Нью-Йорке количество фьючерсных сделок на палладий с начала года возросло в 6 раз. Стоимость на металл с начала года выросла на 7,9%. По итогам торгов на Нью-йоркской товарной бирже 23 мая июньский договор на поставку палладия снизился на $1 до $377,55 за унцию, но с начала недели подорожал на $12,3, или 3,4%. К концу года палладий может подорожать на 37% до $500 за унцию , считает Джерри Шуберт (Gerry Schubert), возглавляющий отдел по продаже металлами бельгийского банка Fortis. В результате ограниченного предложения палладия Российской Федерацией – крупнейшим поставщиком этого металла на мировой рынок, фьючерсные контракты на палладий стали излюбленным инструментом хеджевых фондов. На данный момент объем длинных позиций по палладию, открытых хеджевыми фондами, превосходит объем длинных позиций по Платине, стоимость на которую выросла с конца прошлого года на 16%. В ближайшем будущем от палладия жаждут не меньшего роста.

Особую роль в конъюнктуре рынка драгметаллов начинают играть биржевые фонды. Их акции, обеспеченные драгоценными металлами , проходят листинг на бирже и обращаются таким же образом, как и корпоративные акции. 24 апреля организация ETF negotiable paper Ltd. вывела на рынок пять новых биржевых фондов и, по словам представителя фирмы Ника Биенковски (Nik Bienkowski), за первые три недели торгов акции привлекли инвестиции, эквивалентные 18000 унций палладия и 12000 унций Платины. Глава ETF negotiable paper Грэм Таквелл (Graham Tuckwell) считает, что новые фонды повысят спрос на драгметаллы и привлекут от $250 млн. до $500 млн. Действительно, создание новых биржевых фондов, которые сами стали активными закупщиками Платины, остается одним из главных факторов значительного роста цены на Платину. Так как и свойства, и области применения палладия и Платины во многом совпадают, рынки этих металлов взаимосвязаны, а значит, можно ожидать схожей реакции рынка палладия на деятельность фондов. Такие предположения подтверждает Стюарт Флерлидж (Stuart Flerlage) из нью-йоркской организации NuWave Investment: “цены на Платину растут все выше и выше… Возможно, такую же картину мы будем и с ценной на палладий”. Создание биржевых фондов, привязанных к цене Платины, может еще больше подстегнуть спрос на этот металл, что заставит больше производителей и ювелиров обратить свой взор на пока еще более доступный палладий, считает Майкл Гамбарделла (Michael Gambardella), аналитик JP Morgan and Co & Co.