Аффинаж палладия в домашних условиях: как определить его наличие, варианты извлечения

Палладий — химический элемент, металл. Атомный номер – 46. Атомная масса – 106,42(1) а.е.м.. Обозначается символом Pd (от лат. Palladium).

Элемент относится к переходным металлам и к благородным металлам платиновой группы (лёгкие платиноиды). Палладий является самым легким элементом платиновой группы, одним из четырех драгоценных металлов, подлежащих клеймению.

Простое вещество палладий при нормальных условиях — пластичный металл серебристо-белого цвета.

Физические свойства Палладий — переходный металл. При нормальных условиях образует кристаллы серебристо-белого цвета кубической сингонии, пространственная группа Fm3m, параметры ячейки a = 0,38902 нм, Z = 4, структурный тип меди.

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. Температура плавления — 1554°C, температура кипения около 2940°C. Теплота плавления — 16,7 кДж/моль, теплота испарения 353 кДж/моль. Удельная теплоёмкость при 20°C — 25,8 Дж/(моль·К), удельное электрическое сопротивление при 25°C — 9,96 мкОм/см; теплопроводность — 75,3 Вт/(м·К). Твёрдость по Виккерсу 37…39. Твёрдость по Бринеллю 52 кгс/мм².

Температурный коэффициент линейного расширения 1,17·10−5 К−1 (в диапазоне 0…100°С).

Коэффициент поверхностного натяжения жидкого палладия при температуре плавления равен 0,015 Н/см.

Палладий является парамагнетиком; его магнитная восприимчивость равна +5,231·10−6 (при +20°C).

Активно поглощает водород, образуя твёрдые растворы (до 900 объёмов водорода на один объём Pd), при этом увеличивается постоянная решётки. Водород удаляется из палладия при нагревании до 100°C в вакууме.

Химические свойства Палладий является наиболее химически активным из платиновых металлов. При комнатной температуре палладий реагирует с царской водкой, с влажными хлором и бромом. Реагирует с горячими концентрированными серной и азотной кислотами, в отличие от других платиновых металлов. Может быть переведён в раствор анодным растворением в соляной кислоте. При нагревании реагирует со фтором, серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием. Окисляется при сплавлении с гидросульфатом калия, взаимодействует также с расплавом пероксида натрия. При нагревании на воздухе устойчив до ~300°C и выше 850°C. В диапазоне 300-850°C тускнеет ввиду образования плёнки оксида палладия PdO, который при более высокой температуре разлагается. Металл не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, раствором аммиака.

Изотопы 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%). Наиболее долгоживущий искусственный радиоактивный изотоп 107Pd (Т1/2 7·106 лет).

История открытия В 1803 году известный лондонский торговец минералами Форстер получил анонимное письмо с просьбой попытаться продать небольшое количество нового химического элемента — «палладия», слиток которого прилагался к письму. Неизвестный металл был выставлен на продажу и привлёк всеобщее внимание, а среди английских химиков разгорелись споры: является ли металл действительно новым химическим элементом или это сплав ранее известных металлов. В целях разоблачения “мошенничества”, химик Ричард Ченевикс купил слиток палладия и вскоре выступил с докладом перед членами Лондонского Королевского общества, где объявил, что вещество — всего лишь сплав платины с ртутью. Секретарь Королевского общества химик Уильям Хайд Волластон публично усомнился в выводах Ченевикса, так как другим химикам не удалось выделить в этом «сплаве» ни платины, ни ртути. Споры вновь обострились, а когда они стали стихать, в научном журнале Nicholson’s Journal появилось анонимное объявление, что любому, кто в течение года сможет изготовить искусственный палладий, будет выплачена награда в 20 фунтов стерлингов. Интерес к металлу вновь подскочил, но никому так и не удалось его “изготовить”.

В 1804 году Уильям Волластон доложил Королевскому обществу, что в платиновой руде из Южной Америки он обнаружил новые ранее неизвестные металлы — палладий и родий. Стремясь очистить выделенную из руды «сырую» платину от примесей золота и ртути, он растворял её в царской водке, а затем осаждал её из раствора нашатырём. Оставшийся раствор имел розовый оттенок, что было невозможно объяснить присутствием золота и ртути. Добавление в раствор цинка привело к выпадению чёрного осадка. Волластон обнаружил, что если попытаться растворить этот высушенный осадок царской водкой, то часть его растворяется, а часть — нет. После разбавления раствора водой Волластон добавил в него цианид калия, что привело к обильному выпадению осадка уже оранжевого цвета, который при нагревании сначала приобрёл серый цвет, а затем сплавился в капельку металла — палладия, который по удельному весу был меньше ртути. Из оставшейся нерастворённой части осадка им был выделен другой металл — родий.

В феврале 1805 года в Nicholson’s Journal было опубликовано открытое письмо Волластона, в котором он признался, что скандальная шумиха вокруг палладия — дело его рук. Именно он пустил в продажу новый металл, и он же дал анонимное объявление с обещанием премии за его искусственное изготовление, уже располагая доказательством, что палладий — это новый металл.

Нахождение в природе и добыча Палладий – один из наиболее редких элементов в земной коре. Его кларковое число составляет 1·10−6%. Металл встречается в самородном виде (аллопалладий), в виде интерметаллических минералов (палладистая платина, станнопалладинит и др.) и других соединений (палладит, брэггит и др.). Всего известно около 30 минералов палладия. Палладий сопровождает другие платиновые металлы, его содержание в смеси платиноидов в различных месторождениях колеблется от 25 до 60%. По Гольшмидтовской геохимической классификации элементов, как и все платиноиды, относится к сидерофилам, то есть обладает сродством к железу и концентрируется в ядре Земли.

Добыча палладия осуществляется на коренных и россыпных месторождениях. В коренных месторождениях металл входит в состав минералов и добывается как побочный продукт при обработке никелевых или медных руд. Рассыпные месторождения представляют собой разрешенные коренные залежи руды, где Pd высвободился и накопился в виде самородков.

Добыча палладия на россыпных месторождениях занимает около 2% от мирового производства объема элемента. Крупнейшие из них находятся в уральских и дальневосточных районах России, в Канаде, США, Австралии и Колумбии. Остальные 98% Pd извлекаются из недр земли на коренных месторождениях медно-никелевых, платиновых и хромовых руд.

Мировыми лидерами по добыче палладия на таких месторождениях являются Россия и ЮАР. Безоговорочное первое место среди добывающих предприятий отрасли занимает ГМК «Норильский никель», производящий более 40% мировых объемов Pd. Металлургический комбинат извлекает металл как побочный элемент при добыче основных своих продуктов – меди и никеля. Среди добывающих активов «Норильского никеля», имеющих потенциал запасов палладия, выделяются месторождения на полуострове Таймыр – Талнахское, Октябрьское и Норильск-1. Крупнейшее известное месторождение палладия (не разрабатываемое) находится на территории Кольского полуострова в  Федорово-Панском интрузивном массиве (Мурманская область) .

Получение Палладий получают главным образом при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди. Около 10% мирового производства составляет восстановление металла из вторичного сырья.

Из раствора смеси благородных металлов в царской водке после осаждения золота и платины осаждают дихлородиамминпалладий Pd(NH3)2Cl2, очищают его перекристаллизацией из аммиачного раствора HCl, разлагают до порошкообразного палладия прокаливанием в восстановительной атмосфере, после чего переплавляют.

Восстанавливая растворы солей палладия, получают палладиевую чернь — мелкокристаллический порошок палладия.

Компактный металлический палладий получают также электроосаждением из нитритных и фосфатных кислых электролитов.

Применение Палладий – самый доступный драгоценный металл платиновой группы. Это качество является пропускным билетом для его использования во всех отраслях. Стоимость металла в сравнении с некоторыми другими драгоценными металлами ниже, при том же наборе полезных свойств, востребованных во многих сферах промышленности.

Физические и химические свойства палладия позволяют широко использовать его в химической промышленности и электронике, а принадлежность к числу драгоценных материалов – в качестве ювелирного сырья.

По объемам применения палладий опережает все остальные металлы платиновой группы. Главным потребителем является автомобильная индустрия. Концерны и компании, выпускающие автотранспортную технику, используют 65% добываемого металла. В этой отрасли почти весь палладий уходит на производство катализаторов. Он образует на их внутренней поверхности тонкое напыление, способное очищать автомобильные выхлопы.

Каталитические свойства палладия ценятся и в химической промышленности. Этот металл является ускорителем различных реакций и процессов. С его помощью происходит синтез многих органических соединений. Палладиевые катализаторы – отличные очистители водорода и кислорода от лишних компонентов. Драгоценный металл является исходным материалом для изготовления химической посуды и аппаратуры. Химическая промышленность потребляет 5% общемировой добычи палладия.

15% палладия уходит на электронную промышленность. Здесь металл наносится на электрические контакты с целью улучшения их коррозионной устойчивости. Сплавы палладия с родием, золотом и платиной используются для изготовления термопар и терморегуляторов. В соединении с серебром металл применяется для изготовления контактов.

Сплавы палладия применяются также и в традиционной медицине. Они незаменимы в зубоврачебной практике, в челюстно-лицевой хирургии, в изготовлении кардиостимуляторов и хирургических инструментов. Палладий также является металлом, способным вернуть здоровье. Его лекарственные формы наряду с платиной убивают раковые клетки и избавляют от онкологических заболеваний. При этом палладий обладает более низкой токсичностью, чем платина. Доля палладия, применяемого в медицинской отрасли, составляет 5%.

В ювелирном производстве металл больше применяется в виде добавок к другим драгоценным металлам. В сплаве золото благодаря палладию получает белую окраску. Драгоценный палладий в состоянии придать белый цвет шестикратному количеству золота. Украшения из палладия также изготавливаются. Сплав 950 пробы содержит 95% палладия и 5% рутения. Изделия из палладия имеют изысканный вид и отличаются более низкой стоимостью, чем традиционное белое золото. Кроме того ювелирная отрасль использует сплавы палладия с индием, принимающий различную окраску от золотистого цвета до сиреневого. image

Около 5% благородного металла находит свое применение как инвестиционный продукт. Палладий можно купить и продать на биржах, можно открыть металлический палладиевый счет в банке и т.п.

Потребление палладия в 2007 году составило в автомобильной промышленности 107 тонн, в производстве электроники — 40 тонн, в химической промышленности — 12 тонн.

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).

Подготовил Евгений Лавриненко (СМ)

08:00 09.11.2019 (обновлено: 12:22 20.01.2020)

image 31 июля 2019, 08:00 Слитки для народа: россиянам предложат золото вместо долларов Дешевизне палладия способствовали и распродажи российских запасов. Крупнейший производитель палладия в мире, Россия накапливала этот металл несколько десятилетий, а в конце 1990-х выбросила на рынок. Избыток предложения обрушил цены.

На Россию и Южную Африку приходится до 80 процентов палладия в мире. Причем палладий — побочный продукт при добыче никеля в России и платины в Южной Африке. Так что объемы его поставок напрямую зависят от других полезных ископаемых и соответствующих инвестиций.

В 2012 году добыча никеля в Норильске сократилась на три процента. Уже тогда аналитики предупредили: это вызовет глобальный дефицит палладия на фоне растущего спроса. Так и вышло. В 2015-м в Европе разразился «дизельгейт». Выяснилось, что немецкий концерн Volkswagen оснащал дизельные автомобили специальной системой, которая при проверке занижала показатели содержания вредных веществ в выхлопных газах в десятки раз. Программы господдержки «дизелей» быстро свернули, и потребители начали переходить на бензин. В 2018-м в Германии впервые с 1999 года бензиновых автомобилей продали больше, чем дизельных. 15 апреля 2019, 14:58 В Германии экс-главе Volkswagen предъявили обвинения из-за «дизельгейта» На европейском авторынке сегмент дизельных автомобилей сократился с 55% до 45%, а бензиновых увеличился с 42% до 49%. Соответственно, спрос автопрома на платину пошел вниз, на палладий — вверх. Предложение же явно не успевало за спросом. В результате с 2010 года цена на палладий увеличилась в четыре раза, и в 2018-м этот металл на мировом рынке превысил по стоимости золото.

Еще дороже

По данным Johnson Matthey, одного из крупнейших мировых дистрибьюторов металлов платиновой группы, в 2018-м Россия подняла поставки палладия на 18%, до 88,33 тонны. «Поставки увеличились за счет продажи запасов производителей, но фундаментальный дефицит усиливался, поскольку спрос на автокатализаторы достиг рекордного уровня», — отмечают аналитики Johnson Matthey.

Сейчас палладий торгуется по 1760 долларов за унцию (золото — по 1490). Как прогнозируют в Standard Chartered Precious Metals, в следующем году недостаточное предложение и растущий спрос продолжат толкать цены вверх.

«Рынок испытывал дефицит палладия последние семь лет. В 2020 и 2021 году ситуация не изменится. Металл может подорожать до двух тысяч долларов за унцию и пойти дальше. Причина — ужесточение экологических норм в Европе и Китае, а также дефицит предложения. Автопроизводители стремятся нарастить закупки металла, чтобы соответствовать строгим ограничениям выбросов», — указывают товарные аналитики банковской группы. 18 сентября 2019, 03:09 Колыма бьет рекорды по добыче золота, уже получено 30 тонн драгметалла В то же время «Норникель» постепенно наращивает производство. С января по сентябрь поставки палладия увеличились на семь процентов. При этом в компании ожидают годовой дефицит металла на мировом рынке на уровне 600 тысяч унций.

«В отличие от южноафриканских рудников, «Норникель» производит в четыре раза больше палладия, чем платины. Кроме того, затраты на добычу ниже, что позволяет выигрывать от роста цен на металл и укреплять лидерство на рынке», — уточняет Reuters.

«Палладий сейчас — крупнейший источник дохода для «Норникеля», опережающий никель и медь», — подчеркивает Роджер Джонс, управляющий фонда London & Capital. Некоторые наблюдатели полагают, что ценовое ралли продлится недолго. Котировки пойдут вниз, как только автопроизводители переключатся на более дешевую платину. «Не может быть максимальной цены для палладия как таковой до тех пор, пока мы не достигнем уровня, на котором более целесообразно использовать другой металл, такой как платина, или пока замедление мировой экономики не приведет к снижению спроса на новые автомобили», — считает Оле Хансен, глава отдела стратегий на товарно-сырьевом рынке Saxo Bank. Впрочем, замена палладия на платину — сложный и затратный технологический процесс, требующий не менее полутора лет. По мнению аналитика товарных рынков «Открытие Брокер» Оксаны Лукичевой, дефициту палладия будет способствовать целый ряд факторов: снижение производства платиноидов в России, продолжающиеся проблемы у производителей в ЮАР, неопределенная ситуация с палладиевым фондом «Норникеля», который создавался для покрытия дефицита металла на рынке. Даже запуск нового рудника в США в этом году не изменит ситуацию, поскольку только скомпенсирует снижение производства компаний Vale и Glencore в Канаде.

До недавнего времени, далеко не каждый человек знал о таком металле, как палладий. Но вскоре он огромными шагами начал набирать популярность и завоевывать сердца современных модников и модниц. Всё это неспроста. Ювелирные изделия из палладия имеют такие свойства, какими не могут похвастаться украшения из серебра, платины или даже золота.

Это можно объяснить тем, что в последние годы, самыми продаваемыми в мире считаются изделия из металлов белого цвета. Они являются максимально выигрышными, если речь идет о вставках из драгоценных камней. На светлом фоне бриллианты или другие камни имеют чрезвычайно изящный и эстетичный внешний вид.

Свойства

Прежде чем поговорить о том, где используется палладий, стоит узнать, почему он стал так актуален сегодня. На самом деле этому поспособствовало не только благородное происхождение, но и невероятные свойства, которых у данного металла не так уж и мало.

В науке различают три главных группы свойств: физические, химические и биологические. Именно их и нужно рассмотреть в отдельности. Благодаря этому удастся сформировать более обширное понимание того, что представляет собой рассматриваемый элемент.

Читайте также:  Платина не в тренде. Так дешево она еще никогда не стоила

Физические

Говоря о том, где используется палладий и откуда он вообще появился, стоит упомянуть английского химика по имени Вильям Волластон. Именно он получил этот металл, еще в далеком 1803 году. А имя этому элементу было присвоено в честь астероида Паллада, который стал известен миру незадолго до выведения этого металла лабораторным путем. В те времена людям сложно было найти предназначение новому элементу, поэтому определенный отрезок времени ему пришлось лежать без дела.

Сам по себе палладий имеет серебристо-белый оттенок. Что касается его внешнего вида, он напоминает обычное серебро. Физические свойства у этого элемента были обнаружены такие:

  • температура кипения – 2 940 °C;
  • плотность – 12,0 г/см3;
  • модуль упругости – 12 600 кгс/мм2;
  • температура плавления – 1554 °C;
  • твердость по Бринеллю – 52 кгс/мм2.

Также стоит отметить, что даже на сегодняшний день рассматриваемый металл признан одним из наиболее редких на планете. На всей земле его присутствует всего 0,000001 %.

Еще одной интересной способностью элемента является изменение его структуры начиная с нагрева от 18 °C. А при дальнейшем увеличении этого показателя изменения становятся необратимыми.

К палладию ученые добавляют элементы платиновой группы. За счет этого им удается существенно улучшить свойства драгоценного металла. К примеру, при добавке рутения и родия химический элемент становится вдвое прочнее и эластичнее.

История происхождения палладия

Впервые о палладии стало известно в 1803 году. Английский врач и химик Вильям Волластон открыл его в результате экспериментов с сырой платиной, которая была родом из Южной Америки. Химик растворил руду, затем для её нейтрализации использовал NaOH. Далее осадил платину из данного раствора, используя хлорид аммония. При следующем шаге добавил цианид ртути, вследствие чего, образовался цианид Pd, а в чистом состоянии он получил его путем нагревания.

Интересно! Название только что открытого металла происходит от недавно обнаруженной немецким астрономом новой звезды Pallas (Паллада).

Химические

Активное применение палладия в различных сферах деятельности объясняется также и его химическими свойствами. В первую очередь нужно отметить, что он обладает достаточно высокой инертностью, а также гальванической стойкостью, что у современных металлов встречается крайне редко. Такие свойства объясняются атомным строением элемента. Также стоит сказать, что он никак не взаимодействует с кислотами, молекулами воды и щелочами, поэтому простейшие школьные опыты на нем поставить не удастся, хотя и доставать его для таких целей вряд ли кто-то согласится.

Если нагреть металл до 350 градусов, его стойкость будет оставаться стабильной. А вот при увеличении данного показателя он начнет окисляться. В результате такой реакции на поверхности металла образуется тускловатая оксидная пленка. Если же нагреть его до 850 градусов, можно наблюдать ее распад. Объясняется это явление тем, что в диапазоне температур от 800 до 850 градусов элемент уже имеет устойчивость к окислению и не поддается ему.

Не так давно ученые выяснили один интересный факт. Суть его в том, что раствор азотной кислоты способен делать тоньше чистую титановую пластину на 19 мм в год, а в случае сплава палладия с тем же титаном истончение будет происходить гораздо медленнее – всего 0,10 мм в год.

Нагреваясь до 500 градусов, элемент успешно взаимодействует с различными окислителями, в том числе и фтором. Благодаря этому научные работники смогли провести уже немало исследований.

Дополнительным химическим свойством палладия можно назвать его способность усиливать антикоррозионные возможности титана. При добавлении к этому элементу драгоценного металла, его стойкость к агрессивным средам существенно возрастает.

Читайте также:  Русское средневековое ювелирное искусство «Многоцветная кузнь» (Часть №1)

Извлечение из деталей

Выбор способа для отделения палладия от примесей определяется тем, какие металлы нужно устранить.

Металл в электронных приборах и деталях присутствует или в чистом виде, или в соединении с:

  • медью;
  • платиной;
  • вольфрамом;
  • серебром;
  • другими элементами.

Осаждение диметилглиоксимом

Чтобы прошла нужная химическая реакция, исходный материал — нужные фрагменты деталей — помещается в смесь концентрированной соляной и азотной кислот. Этот состав называют «Царской водкой».

Из него Pd осаждается спиртовым раствором диметилглиоксима. Образуется пушистый объемный осадок желтого цвета с образованием органического вещества – натрия диметилглиоксимата.

Стоит учитывать наличие примесей никеля, так как в этом случае в осадок выпадет никеля диметилглиоксимат. Чтобы не допустить этого, раствор нужно закислить, никелевая соль тогда растворится, а палладий сохранит устойчивость к кислоте.

Подробный процесс аффинажа палладия в домашних условиях этим способом показан на видео:

Какие еще существуют восстановители?

Есть и другие восстановители палладия.

Помимо «царской водки» хорошо растворим в азотной кислоте. Этот способ применяют, если в аффинируемых деталях содержится сплав палладия и серебра. Можно использовать и аммиак.

Если растворить чистое олово в соляной кислоте и залить этой смесью раствор с палладием, то он почернеет и образуется коллоид. Спустя некоторое время на дне колбы осядет мелкий порошок палладия черного цвета.

Процесс на примере сплава Pd-Ag-Au

После того, как палладиевый сплав будет залит азотной или соляной кислотой (или их смесью), раствор разбавляется водой и выстаивается около суток. После фильтруется хлорид серебра, таким образом в растворе остается золото и палладий.

После добавления избытка аммиака смесь выдерживается еще два дня. За этим следует этап фильтрации золота. Оно отделяется, а палладий остается в растворе.

При необходимости можно восстановить отдельно Au и Pd.

Осадок после фильтрации содержит золото, если его поместить в разведенную соляную кислоту и добавить цинк, снова образуется исходный металл.

Читайте также:  Розовое золото: его основные отличия от других видов золота

Если результатом реакции стал сульфат палладия, то его нужно сплавить.

При высокой температуре элемент восстановится до металла. Привычный вид продукт приобретет, если использовать в качестве восстановителя гидразин.

Его добавляют до черни, и только потом можно переходить к плавлению.

Где добывается палладий

Сегодня за использование палладия на территории России стоит поблагодарить . Именно она удерживает первое место по добыче этого драгоценного металла. Холдинг занимается производством порядка 41% палладиевого сырья на всем земном шаре. Главные залежи располагаются на полуострове Таймыр, что находится в Заполярье. Там присутствуют медно-никелевые месторождения, где и проводятся мероприятия по добыче драгоценного элемента.

Вторым государством по уровню получения палладия считается ЮАР. Здесь присутствуют месторождения, которые обеспечивают около 38% добычи металла в мире.

Оставшуюся долю, которая составляет 21%, делят на несколько месторождений, расположенные в таких странах:

  • Канада – 9%;
  • Зимбабве – 3%;
  • Северная Америка – 6%;
  • Колумбия, Австралия и прочие (вместе) – 3%.

Важность в ювелирном деле

Особенно важно использование палладия в промышленности ювелирной, так как изделия с его участием получаются достаточно привлекательными и радуют глаз не только прекрасных дам, но и противоположного пола. Как правило, рассматриваемый металл применяется как самостоятельное украшение, но иногда выступает в качестве дополнения к изделиям из серебра и золота. С другими драгоценными металлами сочетать его не принято. Кроме того, изделия с его непосредственным участием практически никогда не дополняют ценными камнями.

Украшения из палладия: актуальные пробы и формы существования металла

Существует категория ювелирного лома, где палладий принимается, как и золото по весу каждого грамма. Отходы драгоценного металла имеют свои критерии, которые определяются пробой на изделии (наиболее распространенные 500 и 850) и дополнительно с помощью измерительной техники. За высшую пробу дают максимальную цену, она увеличивается, если сдаваемая партия имеет большие объемы.

Обручальные палладиевые кольца

Гибкость сплавов палладия уже упоминалась, но если коснуться чистого вещества оно слишком пластично, чтобы представлять самостоятельные ювелирные изделия. Поэтому актуальными остаются, как сплавы с добавлением палладия (всего 1-2% делают золото особенно блестящим), так и, наоборот, легирование этого металла другими элементами, придающее изделиям относительную прочность.

Сегодня в ценовой иерархии палладий занимает третью строчку, уступая золоту и платине. Однако по товарному обороту этот список дополняет серебро.

Палладий в автомобилестроении

Применение палладия в промышленности, а точнее автомобилестроении, не столь широко. С его участием изготавливаются только катализаторы. Хотя уже несколько лет ученые раздумывают над тем, куда еще можно применить данный элемент в этой области.

Другие области применения

Где используется палладий в промышленности? Предоставленный выше перечень отраслей не является исчерпывающим. Такой драгоценный элемент также активно эксплуатируется в таких областях:

  1. Электротехническая и электронная. Здесь рассматриваемый металл принимает активное участие в создании терморегуляторов, конденсаторов, термопар, а также электроразъемов. Все это с участием рассматриваемого элемента начало производиться не так уж и давно. Технология довольно быстро завоевала популярность, поэтому в этом направлении пока изменений по поводу устранения палладия вовсе или же добавления новых изделий на его основе не планируется.
  2. Химическая. Работники этой индустрии активно используют элемент в роли катализатора, то есть специального ускорителя для определенных реакций. К сожалению, взаимодействует он далеко не со всеми элементами таблицы Менделеева, но это не мешает разрабатывать новые реакции с его непосредственным участием.
  3. Инвестиционная. Как ни странно, палладию и тут нашли выгодное применение. Из него чеканят ценные монеты и используют при финансовых вложениях.
  4. Пищевая. Здесь также можно встретить рассматриваемый элемент. Его иногда применяют при создании элементов посуды. Это обеспечивается тем известным фактом, то драгоценный металл обладает химической нейтральностью. При этом изготавливаемые с его участием изделия практически ничем не отличаются от обычных, но цена их на порядок выше.

Расценки

За один грамм палладия в чистом виде придется отдать не менее 1 300 рублей. Что касается изделий, в которые он входит, здесь все зависит на процент содержания данного металла.

Специалисты, которые скупают драгоценный элемент, самостоятельно разделяют цены таким образом:

  • контакты, иглы, спицы и прочее (содержание палладия составляет 18–28%) – около 350 рублей за один грамм;
  • накрутка со струн и другие вещи (80 % элемента в составе) – более тысячи рублей за 1 г;
  • монеты (советские 5, 10 и 25 рублей – содержат порядка 99,9% этого металла) – от 1400 рублей;
  • лом радиодеталей (ограничители, резисторы, лигатура ШИВ, фильтры противогаза) – стоимость высчитывается поштучно, исходя из веса, категории товаров и прочих характеристик;
  • хлорид палладия (коричневый порошок с кристаллами) – тысяча рублей за килограмм.

Как отличить металл?

Чтобы была возможность заработать на сдаче палладия, нужно научиться отличать металл от других. Это достаточно сложно, так как внешне палладий практически идентичен другим представителям платиновой группы, а также он очень похож на серебро. Разница в стоимости этих металлов значительна, поэтому ошибка в определении элемента может обернуться значительными потерями.

Советуем почитать: 10 стран с самым большим золотым запасом

Итак, отличить палладий можно по следующим признакам:

  1. Плотность металла составляет 12,02 граммов на кубический сантиметр. Для сравнения: плотность серебра составляет около 10,5 граммов на кубический сантиметр, а платины – 21 грамм на кубический сантиметр.
  2. Платина имеет больший удельный вес, чем вес палладия.
  3. В процессе эксплуатации металл имеет свойство сохранять свой блеск, а вот серебро темнеет и становится менее презентабельным.
  4. В горячей азотной кислоте палладий растворяется, а платина нет.
  5. Палладий реагирует на тест пробирным камнем и реагентом (имеется в виду раствор из царской водки и 10%-ного раствора йодистого калия), в отличие от ряда других металлов.

Важно понимать, что неопытному человеку внешне отличить палладий от другого металла, имеющего аналогичный серебристый оттенок и приятный блеск, очень сложно и даже практически невозможно. Именно поэтому сдавать изделия с палладием нужно только в проверенные места, где исключен обман.

Советуем почитать: Почему стоит покупать золотые украшения с потертыми бирками?

image

Палладий
Серебристо-белый мягкий вязкий ковкий металл
image Палладий
Название, символ, номер Палладий / Palladium (Pd), 46
106,42(1) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Kr] 4d10
Радиус атома 137 пм
Ковалентный радиус 128 пм
Радиус иона (+4e) 65 (+2e) 80 пм
Электроотрицательность 2,20 (шкала Полинга)
Электродный потенциал +0,987
Степени окисления 0, +1, +2 (наиболее часто), +3, +4 (часто), +5, +6 (очень редко)
 803,5(8,33) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.) 12,02 г/см³
Температура плавления 1554°C
Температура кипения 2940 K
Уд. теплота плавления 17,24 кДж/моль
Уд. теплота испарения 372,4 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,8 Дж/(K·моль)
Молярный объём 8,9 см³/моль
Структура решётки
Параметры решётки 3,890 Å
Температура Дебая 274 K
Теплопроводность (300 K) 71,8 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-05-3
46 Палладий
Pd 106,42
4d10

Палладий — химический элемент с атомным номером 46. Принадлежит к 10-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 106,42(1) а. е. м.. Обозначается символом Pd (от лат. Palladium).

Элемент относится к переходным металлам и к благородным металлам платиновой группы (лёгкие платиноиды). Простое вещество палладий при нормальных условиях — пластичный металл серебристо-белого цвета.

История

image

В 1803 году известный лондонский торговец минералами Форстер получил анонимное письмо с просьбой попытаться продать небольшое количество нового химического элемента — «палладия», слиток которого прилагался к письму. Таинственный металл был выставлен на продажу и привлёк всеобщее внимание. Среди английских химиков разгорелись споры, является ли этот металл действительно новым химическим элементом или же это просто сплав уже ранее известных металлов. Химик Ричард Ченевикс, желая разоблачить «мошенническую подделку», купил слиток «палладия». Вскоре Ченевикс выступил с докладом перед членами Лондонского Королевского общества, где объявил, что данный металл — всего лишь сплав платины с ртутью. Однако секретарь Королевского общества химик Уильям Хайд Волластон публично усомнился в выводах Ченевикса. Другим химикам не удалось выделить в этом «сплаве» ни платины, ни ртути. Споры вновь обострились и какое-то время активно продолжались. Когда же они стали стихать, в научном журнале Nicholson’s Journal появилось анонимное объявление, что любому, кто в течение года сможет изготовить искусственный палладий, будет выплачена награда в 20 фунтов стерлингов. Интерес к металлу вновь подскочил, но никому так и не удалось его изготовить.

В 1804 году Уильям Волластон доложил Королевскому обществу, что в платиновой руде из Южной Америки он обнаружил новые ранее неизвестные металлы — палладий и родий. Стремясь очистить выделенную из руды «сырую» платину от примесей золота и ртути, он растворял её в царской водке, а затем осаждал её из раствора нашатырём. Оставшийся раствор имел розовый оттенок, что было невозможно объяснить присутствием золота и ртути. Тогда в этот раствор был добавлен цинк, что привело к выпадению чёрного осадка. Волластон обнаружил, что если попытаться растворить этот высушенный осадок царской водкой, то часть его растворяется, а часть — нет. После разбавления раствора водой Волластон добавил в него цианид калия, что привело к обильному выпадению осадка уже оранжевого цвета, который при нагревании сначала приобрёл серый цвет, а затем сплавился в капельку металла — палладия, который по удельному весу был меньше ртути. Из оставшейся нерастворённой части чёрного осадка им был выделен другой металл — родий.

Лишь в феврале 1805 года в Nicholson’s Journal было опубликовано открытое письмо Волластона, в котором он признался, что скандальная шумиха вокруг палладия — дело его рук. Именно он пустил в продажу новый металл, и он же дал анонимное объявление с обещанием премии за его искусственное изготовление, уже располагая доказательством, что палладий — это новый металл.

Происхождение названия

Назван по имени астероида Паллада, открытого немецким астрономом Ольберсом в 1802 году, то есть незадолго до открытия палладия. В свою очередь, астероид назван в честь Афины Паллады из древнегреческой мифологии. Палладий, или Палладиум, — упавшее с неба легендарное деревянное изображение Афины Паллады; согласно прорицанию Гелена (сына Приама), Троя останется несокрушимой, пока в её стенах хранится этот талисман. По легенде, лишь после того, как любимцы богини — Одиссей и Диомед — во время ночной вылазки выкрали Палладий, эта твердыня пала.

Нахождение в природе

Один из наиболее редких элементов в земной коре; его кларковое число составляет 1·10−6 %. Встречается в самородном виде (аллопалладий), в виде интерметаллических минералов (палладистая платина, станнопалладинит Pd3Sn2 и др.) и других соединений (палладит PdO, брэггит (Pd, Pt, Ni)S и др.). Известно около 30 минералов палладия. Сопровождает другие платиновые металлы, его содержание в смеси платиноидов в различных месторождениях колеблется от 25 до 60 %. По Гольшмидтовской геохимической классификации элементов, как и все платиноиды, относится к сидерофилам, то есть обладает сродством к железу и концентрируется в ядре Земли. В настоящее время крупнейшее (не разрабатываемое) месторождение палладия в России находится в Мурманской области (Федорово-Панский интрузивный массив).

Получение

Палладий получают главным образом при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди. Некоторую часть мирового производства (около 10 %) составляет восстановление из вторичного сырья.

Из раствора смеси благородных металлов в царской водке после осаждения золота и платины осаждают дихлородиамминпалладий Pd(NH3)2Cl2, очищают его перекристаллизацией из аммиачного раствора HCl, разлагают до порошкообразного палладия прокаливанием в восстановительной атмосфере, порошок палладия переплавляют.

Восстанавливая растворы солей палладия, получают палладиевую чернь — мелкокристаллический порошок палладия.

Компактный металлический палладий получают также электроосаждением из нитритных и фосфатных кислых электролитов, например, используя Na2[Pd(NO2)4].

Показатели производства

image

Крупнейшее месторождение палладия находится в России (Норильск, Талнах). Также известны месторождения в Трансваале (Африка), Канаде, Аляске, Австралии, Колумбии.

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.

По оценке лондонской исследовательской компании GFMS, в 2009 году РФ продала приблизительно 1,1 млн унций палладия, в 2010—800 тысяч унций, в 2011 году объём экспорта будет аналогичным.

image

Физические свойства

Палладий — переходный металл. При нормальных условиях образует кристаллы серебристо-белого цвета кубической сингонии, пространственная группа Fm3m, параметры ячейки a = 0,38902 нм, Z = 4, структурный тип меди.

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. Температура плавления — 1554 °C (в некоторых источниках 1552 °C); температура кипения около 2940 °C. Теплота плавления — 16,7 кДж/моль, теплота испарения 353 кДж/моль. Удельная теплоёмкость при 20 °C — 25,8 Дж/(моль·К); удельное электрическое сопротивление при 25 °C — 9,96 мкОм/см; теплопроводность — 75,3 Вт/(м·К). Твёрдость по Виккерсу 37…39. Твёрдость по Бринеллю 52 кгс/мм2.

Температурный коэффициент линейного расширения 1,17·10−5 К−1 (в диапазоне 0…100 °С).

Коэффициент поверхностного натяжения жидкого палладия при температуре плавления равен 0,015 Н/см.

Палладий является парамагнетиком; его магнитная восприимчивость равна +5,231·10−6 (при +20 °C).

Активно поглощает водород, образуя твёрдые растворы (до 900 объёмов H2 на один объём Pd), при этом увеличивается постоянная решётки. Водород удаляется из палладия при нагревании до 100 °C в вакууме.

Изотопы

Основная статья: Изотопы 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 %).

Наиболее долгоживущий искусственный радиоактивный изотоп 107Pd (Т1/2 7·106 лет). Некоторые изотопы палладия активно образуются в качестве осколков деления урана и плутония; так, в облучённом топливе современных реакторов при степени выгорания 3 % содержится 0,15 % палладия.

image

Химические свойства

Палладий является наиболее химически активным из платиновых металлов. Не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, раствором аммиака. Реагирует с горячими концентрированными серной и азотной кислотами, в отличие от других платиновых металлов. Может быть переведён в раствор анодным растворением в соляной кислоте:

 Pd + 4HNO3 → Pd(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2
 Pd + 2HCl + Cl2 → H2[PdCl4
 Pd + 2HCl + 2Cl2 → H2[PdCl6]

При комнатной температуре реагирует с царской водкой, с влажными хлором и бромом. При нагревании реагирует со фтором, серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием. Окисляется при сплавлении с гидросульфатом калия KHSO4, взаимодействует также с расплавом пероксида натрия.

При нагревании на воздухе устойчив до ~300 °C и выше 850 °C; в диапазоне 300…850 °C тускнеет ввиду образования плёнки оксида палладия PdO, который при более высокой температуре разлагается.

image

Применение

Катализаторы

Палладий часто применяется как катализатор, в основном в процессе гидрогенизации жиров, крекинге нефти, органическом синтезе (см. катализатор Линдлара, Palladium-catalyzed coupling reactions.

Хлорид палладия PdCl2 используется как катализатор и для обнаружения микроколичеств угарного газа в воздухе или газовых смесях.

Водородные технологии

Так как водород очень хорошо диффундирует через палладий, палладиевые мембраны применяют для глубокой очистки водорода. Для экономии дорогостоящего палладия при производстве мембран для очистки водорода и разделения изотопов водорода разработаны сплавы его с другими металлами (наиболее эффективен и экономичен сплав палладия с иттрием).

Также палладий способен исключительно эффективно обратимо аккумулировать водород. См. Palladium hydride.

Электроника

Хлорид палладия применяется в гальванотехнике, как активирующее вещество при гальванической металлизации диэлектриков — в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат.

Применение палладия в контактных узлах обусловлено высокой износоустойчивостью и коррозионной стойкостью палладия. Палладий и сплавы палладия используется для покрытий контактов, устойчивых к действию сульфидов. Палладий используется для производства реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности, в том числе в виде сплава с вольфрамом (например, ПдВ-20М).

Палладий входит также в состав керамических конденсаторов (тип КМ), с высокими показателями температурной стабильности ёмкости в высокочастотной аппаратуре радиовещания, радиосвязи, телевидения.

В ювелирном и монетном деле

image

  • 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.

В медицине

  • 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.
  • Бета-активный палладий-103 используется для брахитерапии в лечении онкозаболеваний.

Другие области применения палладия

  • Для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов, прецизионных механических инструментов.
  • Определённое количество палладия расходуется для изготовления химической аппаратуры для производства плавиковой кислоты (сосуды, перегонные кубы, детали насосов, реторты).
  • 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. В Российской Федерации за незаконное приобретение, хранение, перевозку, пересылку и сбыт палладия (а равно и других драгоценных металлов золота, серебра, платины, иридия, родия, рутения и осмия) в крупном размере (то есть стоимостью более 2,5 млн рублей.) за исключением ювелирных и бытовых изделий и лома таких изделий, предусмотрена уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 5 лет.

Биологическая роль

Палладий не играет никакой биологической роли в организме. Сам по себе металлический палладий нетоксичен, однако некоторые его соединения (например, хлорид палладия(II) очень ядовиты в больших количествах.

Соединения палладия
Бромид палладия (II) (PdBr2)
Гексахлоропалладат (IV) калия (K2[PdCl6])
Гидроксид палладия (II) (Pd(OH)2)
Гидроксид палладия (IV) (Pd(OH)4)
Хлорид дихлор-бис-(дипиридил)палладия (IV) ([Pd(C10H8N2)2Cl2]Cl2)
Дихлородиамминпалладий ([Pd(NH3)2]Cl2)
Иодид палладия (II) (PdI2)
Нитрат палладия (II) (Pd(NO3)2)
Оксид палладия (II) (PdO)
Оксид палладия (III) (Pd2O3
n H2O)
Оксид палладия (IV) (PdO2)
Сульфат палладия (II) (PdSO4)
Сульфид палладия (I) (Pd2S)
Сульфид палладия (II) (PdS)
Сульфид палладия (IV) (PdS2)
Тетрахлоропалладат (II) калия (K2[PdCl4])
Фторид палладия (II) (PdF2)
Фторид палладия(II,IV) (PdF3)
Хлорид палладия (II) (PdCl2)
Цианид палладия (II) (Pd(CN)2

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий