Pd металл. Строение атома палладия. Мы

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 является представителем металлов платиновой группы и одновременно считается благородным и редким элементом. Этот драгметалл существует в природе в виде соединений: по данным ученых Pd входит в состав примерно 30 минералов. В самородном виде элемент также встречается, но очень редко. Металл во многом схож с платиной, внешне отличить их друг от друга проблематично. Самородки драгметалла содержат в себе иридий, серебро, платину и золото. Физические и химические свойства элемента позволяют широко использовать его в химической промышленности и электронике, а принадлежность к числу драгоценных материалов – в качестве ювелирного сырья.

Нахождение в природе и добыча

Добыча платины и палладия осуществляется на коренных и россыпных месторождениях. Чем они отличаются друг от друга? 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. Оставшиеся 98 % Pd извлекаются из недр земли на коренных месторождениях медно-никелевых, платиновых и хромовых руд.

Мировыми лидерами по добыче драгметалла 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, а также на территории Кольского полуострова.

Следующим по значению источником металла в мире принято называть Бушвелдский комплекс, расположенный на территории Южно-Африканской Республики. Территория месторождения обладает крупнейшими запасами платиноидов в мире.

Pd в самородках имеет примеси других драгоценных металлов, но и сам часто является одним из элементов самородных золота или платины. При добыче палладия в Норильске геологами была обнаружена палладистая платина – соединение платины и ее «младшего брата» в отношении 60%/40%. Еще один подобный союз, на этот раз с золотом, был найден в Бразилии. Такое золото с 10%-м содержанием Pd получило название порпецит: от чистого желтого металла отличить его визуально также проблематично.

В составе каких минералов встречается палладий? Рассмотреть их можно на фото образцов. Самыми известными минералами, содержащими в своем составе Pd, являются палладит, станнопалладит, брэггит и потарит. Некоторые соединения даже на сегодняшний день не имеют названий, так как мало изучены в виду своей редкости.

Элемент Pd является компонентом не только недр нашей планеты, но и космических объектов: палладий содержится в железных и каменных метеоритах, прилетающих на Землю.

Свойства и пробы металла

Палладий по своим характеристикам близок к своим соседям в таблице Менделеева. Свойства металла позволяют его сравнить с серебром – по внешнему виду и весу, и с платиной – по химическим параметрам. Чистый металл отличается серебристо-белым цветом и плотностью чуть более 12 г/см3. Последнее физическое свойство дает Pd преимущество в ювелирном деле: массивные палладиевые украшения будут весить гораздо легче платиновых или золотых.

В чистом виде Pd относится к числу мягких металлов, украшения из такого материала не делают. Изделия из чистого элемента не выдержат даже небольшой механической нагрузки. Ювелиры используют в работе определенные пробы палладия. Какие они бывают? В западных странах довольно распространенной является 950 проба драгметалла, в которой к 95% основного элемента добавляют 5% рутения ил меди. В качестве компонента лигатуры, способного повысить твердость сплава, также используют никель. В России утверждены 500 и 850 пробы металла, палладий соединяется в них с серебром и никелем. 850 проба может быть изготовлена из Pd и меди. Устойчивость к износу у украшений из таких сплавов превышает характеристики изделий из золота и серебра.

Pd как металл отличается ковкостью и тягучестью, благодаря которым его можно обрабатывать любым из способов: отливать в формах, паять, полировать, производить гравировку. Материал вытягивается в проволоку и может быть раскатан в фольгу.

Палладий как элемент отличается химической инертностью, присущей всем платиноидам, но среди металлов этой группы является самым активным. В обычных природных условиях он не вступает в реакции с другими веществами, но растворяется в «царской водке», горячей концентрированной серной и азотной кислоте. Pd может образовывать соединения с хлором, йодом, бромом, фтором, серой и кремнием. При нагревании на воздухе металл покрывается оксидной пленкой и тускнеет, в обычных условиях эксплуатации палладиевые изделия не потемнеют.

По химическим свойствам Pd признан специалистами хорошим катализатором, поэтому основными потребителями элемента являются химическая и автомобильная промышленность.

Промышленное применение металла

Добыча палладия на сегодняшний день удовлетворяет имеющийся на рынке спрос, который в основной своей части является промышленным. Применение Pd распределяется следующим образом:

70% – производство автомобильных катализаторов;
10% – электронная промышленность;
5% – химическая промышленность;
5% – медицина;
5% – инвестиции;
5% – ювелирное дело и другие сферы использования.

Основная часть добываемого металла используется для производства автомобильных катализаторов, именно поэтому спрос на Pd зависит от экономической ситуации в машиностроительной отрасли отдельно взятой страны-потребителя. Нейтрализаторы, содержащие палладий, необходимы при производстве автомобилей любых марок для дожигания выхлопных газов. Именно применение Pd вместо дефицитной в 2000-х годах платины привело к росту котировок этого драгметалла на мировых биржах. Дополнительным толчком стало решение ЕС об ограничении автомобильных выхлопов и ужесточении контроля за данной сферой. Катализаторы с содержанием Pd необходимы и для очистки газовых выбросов ТЭЦ.

Применение палладия в химической промышленности чрезвычайно широко. Являясь отличным катализатором, Pd незаменим при проведении процессов крекинга нефти и гидрогенизации жиров. Этот химический элемент в качестве катализатора используют при производстве ацетилена, аммиака, хлора, серной и азотной кислот, каустической соды, удобрений и фармацевтических средств. Хлорид палладия в промышленности применяют как индикатор для обнаружения микроколичеств угарного газа в газовых смесях.

Широко распространено использование металла в процессах глубокой очистки водорода, который активно диффундирует через палладий. Газ пропускают под давлением через нагретые палладиевые трубки, в итоге водород проходит через металл быстрее других примесей, которые задерживаются в трубках. Так как использование чистого палладия для этих целей является дорогостоящим, то в целях сокращения затрат на производство для очистки водорода применяют сплавы Pd с серебром или иттрием.

Pd и его сплавы используются в электронной промышленности. с его помощью создаются покрытия, отличающиеся устойчивостью по отношению к воздействию сульфидов. Металл нашел свое применение в производстве военной, аэрокосмической техники и аппаратуре гражданского назначения. Элемент необходим при выпуске реохордов, так как отличается высокой износоустойчивостью. Это свойства драгметалла отлично подходит для его использования в контактных группах. В гражданской аппаратуре Pd активно применялся в 80-х годах для контактов и струн советских контрольно-самопишущих машин и автоматических телефонных станций.

Так выглядит реохорд.

Где еще используется палладий? Он является компонентом керамических конденсаторов, известных всем радиолюбителям. Элемент присутствует в конденсаторах типа КМ, характеризующихся высокой температурной стабильностью емкости, которые присутствуют в любой высокочастотной радио- и телеаппаратуре, мобильных телефонах и компьютерах. Наличие Pd в радиодеталях привлекает любителей получения аффинажа металла в домашних условиях.

Металл нашел применение и в других сферах промышленного производства, где его используют для самых разных целей: палладий необходим для процесса изготовления специальной химической посуды, а также устойчивых к коррозии деталей измерительных приборов специального назначения. Pd незаменим и в стекольном деле, где его применяют в тиглях для варки стекла.

Палладий в последние годы все чаще используется в медицине. Металл и его сплавы расходуются на производство деталей различных медицинских приборов и инструментов. Самым простым примером применения Pd в этой отрасли является производство кардиостимуляторов, отдельные детали которых делаются именно из этого драгметалла. Иногда элемент используется для получения цитостатических препаратов.

В медицине наибольшая доля палладия тратится на изготовление зубных протезов. Развитие стоматологических исследований и увеличение сопутствующей потребности в металле способно увеличить спрос и котировки на элемент в будущем – этот фактор является одной из потенциальных причин роста стоимости Pd на биржах.

Ювелирное дело и инвестиции

Ювелиры используют палладий как самостоятельный драгоценный металл, а также как компонент других драгоценных сплавов. Pd является компонентом лигатуры проб платины, а также практически всегда присутствует в качестве элемента золотых сплавов 585 и 750 пробы. Все известное и достаточно популярное на сегодняшний день белое золото обязано своим оттенком добавлению именно этого химического элемента. Сам драгметалл используется в производстве ювелирных украшений тоже не в чистом виде, в высоких пробах в лигатуре сплава присутствует рутений.

Для мировой добычи палладия спрос ювелирной отрасли не имеет решающего значения. Даже не смотря на политику популяризации палладиевых драгоценностей интерес потребителей к ним невелик. Ювелирные заводы предлагают своим клиентам как традиционные украшения для женщин – серьги, кольца, броши, подвески, так и мужские печатки, кресты и запонки. Драгметалл активно используется в последние годы в коллекциях известных модных дизайнеров, представляющих не только украшения, но и стильные и необычные аксессуары: часы, зажигалки, ручки, портмоне.

Где еще применяется драгоценный металл? Палладий по причине своего благородного происхождения относится к числу инвестиционных инструментов. Вложить средства в драгметалл можно разными способами, среди доступных вариантов для обычных клиентов банков числятся покупка слитков и открытие металлического счета. ОМС ведется в граммах «виртуального металла, поэтому при его открытии вы не получите ни грамма Pd на руки. А вот если вы решите приобрести слиток, то сможете ощутить вес металла в своих руках.

Палладий на рынке драгметаллов относят к числу фундаментальных активов, способных принести прибыль только в долгосрочном периоде. Большая часть инвестиций в металл представляет собой фьючерсные контракты на бирже, покупать палладиевые слитки с целью преумножения своих денег нет никакого смысла. Для начинающих инвесторов и обычных банковских клиентов проще всего будет открыть обезличенный счет. Другим своеобразным инвестиционным инструментов, непосредственно связанным с Pd, являются памятные монеты. Монеты из этого металла чеканятся редко и в ограниченном количестве, поэтому рассматривать их как источник получения прибыли нецелесообразно.

Так называемым,- платиноидам .

С открытием этого металла связана довольно занимательная история. В 1803 году один из крупных британских торговцев минералами получил небольшой слиток палладия в анонимном письме с предложением продать его. Вокруг нового (как говорилось в письме) металла - родственника платины разгорелись ожесточенные дискуссии. Консервативные британские ученые назвали новое вещество «псевдометаллом», вероятнее всего - сплавом ртути и платины. Однако другие ученые не нашли ни следа ртути, ни следа платины. Чуть позже, когда споры поутихли, в одном из научных журналов было опубликовано объявление с обещанием немалой награды тому, кто сможет повторить этот сплав. Дискуссии разгорелись с новой силой, но любые попытки воссоздания материала оборачивались закономерной неудачей.

Наконец, в 1804 году на научной арене появился британский ученый Уильям Уолластон с еще одним слитком палладия. За год до этого ему удалось выделить палладий из платиновой руды с помощью смеси азотной и соляной кислот («царской водки», которая растворяет золото и платину).

Новый металл, кроме красивого внешнего вида, не тускнел и не окислялся, что обеспечивали 18 электронов на его внешней орбите. При этом он был гибким, ковким и мягким. Добавление незначительной части других платиноидов, золота или серебра придавало ему прочность.

Название металл получил в честь недавно открытого (1802 год) астероида Паллада, названного, в свою очередь, в честь древнегреческой богини Афины-Паллады. Одновременно, кстати, с открытием палладия, из той же платиновой руды Уолластон открыл и другой платиноид - родий.

Применение палладия.

Применение палладий получил в самых разнообразных сферах производства:

в стоматологии при производстве зубных коронок и протезов;
в химической промышленности (производство химической посуды);
в медицине - в производстве (благодаря бактерицидным свойствам) медицинской посуды, инструментов и даже кардиостимуляторов;
в фармацевтике (незначительное количество палладия входит в состав некоторых лекарственных средств);
в электронике и электротехнике при производстве печатных плат и электронных микросхем;
в ювелирной промышленности (довольно популярны сплавы палладия с платиной или с золотом; последнее при соединении превращается в «белое золото», более прочное и практичное);
в стекольной промышленности (варка стекла);
в автомобильной промышленности (благодаря тому, что палладий является сильным катализатором, его применяют в технологии очищения выхлопных газов автомобилей);
в самолетостроении и в ракетостроении (опять же, благодаря каталитическим свойствам, палладий используют для очищения водорода).

Добыча и рынок палладия.

Ключевыми районами добычи палладия в мире являются:

Россия (около Норильска);
Южная Африка;
Аляска (США);
Канада;
Австралия.

Около половины мирового экспорта палладия приходится на Российскую Федерацию. На втором месте идет ЮАР, затем Канада и Соединенные Штаты.

Основными потребителями палладия являются предприятия электронной, химической и автомобильной промышленности. По объему импорта палладия уверенное первое место в мире занимает Китай.

Палладий, обладая схожими физическими и химическими свойствами с платиной, где-то в два раза дешевле, поэтому он продолжает пользоваться спросом на рынке металлов, в том числе на Лондонской бирже металлов (LME ).

Пик мировых поставок палладия приходится на 1990-е и 2000-е годы, что объясняется возросшим вниманием некоторых государств к экологической безопасности автомобильных двигателей.

Динамика цены на палладий.

Цена на палладий возросла в 70-х годах прошлого века, когда он стал использоваться в автомобильной промышленности в качестве нейтрализатора выхлопных газов вместо платины, поскольку последняя была почти вдвое дороже. Однако уровень добычи палладия был тогда недостаточно высок для мирового автомобилестроения. Поэтому пик продаж палладия приходится уже на 90-е годы, когда были разработаны новые месторождения этого металла.

В начале 90-х годов цена на палладий на Лондонской бирже колебалась в районе 150-200 долларов за тройскую унцию (около 31 грамма). При этом не следует забывать, что, учитывая инфляцию, 150 долларов 1990 года - это приравнивалось приблизительно 600 долларам 2010 года.

Динамика цен на палладий в начале 2000-х годов активизировалась, и в 2001 году цена палладия достигла исторического рекорда, когда этот благородный металл стал стоить около 900-1000 долларов. Новый рост цен на палладий произошел уже в 2011 году, когда он приравнялся 825 долларам за тройскую унцию. В последующие годы стоимость палладия стабилизировалась на уровне 700-800 долларов за унцию.

Однако в последние два года на бирже наблюдается постепенное снижение фьючерсов на палладий . Учитывая снижение добычи металла и потенциальный его дефицит, это выглядит несколько парадоксально, так как снижение добычи обычно вызывает рост цены. Эксперты эту ситуацию связывают со снижением экономики Китая (основного импортера), а также с появлением автомобильной промышленности более дешевых нейтрализаторов выхлопных газов.

В 2015 году средняя мировая цена на палладий снизилась до 550-600 долларов за унцию, и снижение продолжилось.

Тем не менее, специалисты по бирже драгоценных металлов считают, что инвестиции в палладий далеко не так безнадежны, как кажется. Прогнозы цен на палладий в 2016 году гораздо более оптимистичны. Во-первых, потребности в электронике, медицине, химической и других отраслях промышленности в палладии никто не отменял. Во-вторых, у России в планах существует разработка новых, не затронутых пока, месторождений палладия .

В любом случае, инвестирование в палладий , как и в любой другой драгоценный металл, не принесут быстрой прибыли. Они больше подходят для долгосрочного инвестирования, то есть сохранения денежных средств.

Что касается роли палладия в автомобильной промышленности, то новые каталитические конвертеры выхлопных газов на основе органического карбамида (мочевины) больше используются с дизельными, а не бензиновыми, двигателями. Поэтому катализаторы на основе палладия все еще имеют достаточно высокую перспективу применения (особенно, если учесть, что многие производители по-прежнему используют дорогие платиново-иридиевые сплавы).

ПАЛЛАДИЙ (химический элемент)

ПАЛЛА́ДИЙ (лат. Palladium, по названию одного из крупнейших астероидов Паллада), Pd (читается «палладий»), химический элемент с атомным номером 46, атомная масса 106,42. Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов 102 Pd (1,00%), 104 Pd (11,14%), 105 Pd (22,33%), 106 Pd (27,33%), 108 Pd (26,46%) и 110 Pd (11,72%). Наиболее долгоживущий - искусственный радиоактивный изотоп 107 Pd (Т 1/2 7 млн. лет). Многочисленные изотопы палладия образуются при делении ядер U и Pu. В современных ядерных реакторах на 1 тонну топлива при 3%-м выгорании образуется 1,5 кг Pd.
Конфигурация двух внешних электронных слоев 4s 2 p 6 d 10 5s 0 . Расположен в VIIIB группе 5 периоде периодической системы элементов. Вместе с рутением (см. РУТЕНИЙ) и родием (см. РОДИЙ) образует триаду элементов. Относится к платиновым металлам (см. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ) .
Степени окисления 0, +1, +2 (наиболее часто), +3, +4 (часто), +5, +6 (очень редко).
Радиус атома 0,137 нм, ионный радиус Pd 2+ 0,078 (координационное число 4), 0,100 (6), Pd 4+ 0,064 (6). Энергии последовательной ионизации 8,336, 19,428, 32,95 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 2,2.
История открытия
Палладий открыт в 1803 У. Х. Волластоном (см. ВОЛЛАСТОН Уильям Хайд) при изучении самородной платины.
Нахождение в природе
Палладий - один из наиболее редких элементов. Содержание в земной коре 1·10 –6 % по массе. Встречается в самородном виде, в виде сплавов (палладистая платина, до 39% Pd) и соединений (аллопалладий содержит примеси Cu, Hg, Pt, Ru), в виде сплавов. Известно около 30 минералов, содержащих Pd: палладит PdO, станнопалладит Pd 3 Sn 2 , стибиопалладит Sb 3 Pd, бреггит (Pd,Pt,Ni)S.
Получение
Извлечение палладия начинается с выделения и разделения платиновых металлов. Из полученного концентрированного раствора соединений платиновых металлов сначала осаждают золото (см. ЗОЛОТО (химический элемент)) и платину, затем Pd(NH 3) 2 Cl 2 . Далее палладий в виде Pd(NH 3) 2 Cl 2 очищают от примесей других металлов перекристаллизацией из раствора NH 4 Cl. Полученную соль прокаливают в восстановительной атмосфере:
Pd(NH 3) 2 Cl 2 = Pd + N 2 + 2HCl + 2H 2 .
Приготовленный порошок палладия переплавляют в слитки. Восстанавливая растворы солей палладия, получают мелкокристаллический Pd - палладиевую чернь.
Физические и химические свойства
Палладий - серебристо-белый металл c гранецентрированной кубической решеткой типа Cu, а = 0,38902 нм. Температура плавления 1554°C, кипения 2940°C плотностью 12,02 г/см 3 . Проявляет свойства парамагнетика.
По химическому поведению Pd близок к платине. Обладает уникальной способностью растворять водород: в 1 объеме Pd при нормальных условиях растворяется 800 объемов H 2 . Если Pd, поглотивший H 2 , вынести на воздух, то он потеряет весь H 2 .
Палладий пластичен, микродобавки никеля (см. НИКЕЛЬ) или рутения улучшают механические свойства Pd.
В ряду стандартных потенциалов палладий расположен правее водорода и с неокисляющими кислотами и водой не реагирует. Это самый активный платиновый металл.
Pd устойчив к окислению при нагревании на воздухе до 300°C. При 350-800°C Pd окисляется с образованием оксида PdO:
2Pd + O 2 = 2PdO
Выше 850°C оксид палладия PdO разлагается на металл и кислород (см. КИСЛОРОД) , и при этих температурах Pd устойчив к окислению.
Палладий растворяется в царской водке (см. ЦАРСКАЯ ВОДКА) :
3Pd + 4HNO 3 + 18HCl = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
В отличие от других платиновых металлов, палладий растворяется в горячих азотной и серной кислотах:
Pd + 4HNO 3 = Pd(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Pd + 2H 2 SO 4 = PdSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.
При комнатной температуре реагирует с влажными Cl 2 и Br 2:
Pd + Cl 2 = PdCl 2
Кристаллический PdCl 2 имеет цепочечное строение, каждый атом палладия в нем находится в центре квадрата, вершины которого образованы атомами хлора:
В присутствии хлоридов Pd образует комплексы:
Pd +2Cl 2 + 2NaCl = Na 2 PdCl 6 .
При нагревании Pd реагирует с фтором (см. ФТОР) , серой (см. СЕРА) , селеном (см. СЕЛЕН) , теллуром (см. ТЕЛЛУР) , мышьяком (см. МЫШЬЯК) и кремнием (см. КРЕМНИЙ) .
При гидролизе солей палладия (II, III, IV) получены черный гидроксид Pd(OH) 2 , шоколадно-черный Pd 2 O 3 ·nH 2 O и темно красный PdO 2 .
Na 2 PdCl 4 + 2NaOH = Pd(OH) 2 + 4NaCl
Все эти соединения проявляют сильные окислительные свойства.
Оксиды палладия (III) и (IV) при нагревании теряют кислород и переходят в PdO:
2Pd 2 O 3 = 4PdO + O 2 ,
2PdO 2 = 2PdO + O 2 .
Гидроксид палладия (II) проявляет амфотерные (см. АМФОТЕРНОСТЬ) свойства:
Pd(OH) 2 + 4HCl = H 2 PdCl 4 + 2H 2 O
Pd(OH) 2 + 2KOH = K 2 Pd(OH) 4 .
Известны интенсивно окрашенные аммиачные комплексы 2+ и комплексные соединения, в которых Pd является анионом - .
Благодаря квадратному строению, многие комплексы Pd (II) обладают оптической изомерией (см. ИЗОМЕРИЯ МОЛЕКУЛ) .
Применение
Палладий используется для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов. Из Pd и его сплавов изготовляют медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы, некоторые лекарственные средства. Палладий используется для глубокой очистки водорода, в электронике.
Палладий и его соединения являются катализаторами химических процессов.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "ПАЛЛАДИЙ (химический элемент)" в других словарях:

- [хим. Palladium, Pd = 106 [По новым определениям (1894 г., Е. Н. Keiser, M. В. Breed) Pd = 106,2 106,3] один из легких членов платиновой группы металлов, открыт (1803) Волластоном в платиновой руде из Колумбии. Этот металл встречается почти во… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Палладий (лат. Palladium; назван в честь открытия малой планеты Паллады), Pd, химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 46, атомная масса 106,4; тяжёлый тугоплавкий металл (см. Платиновые металлы) … Большая советская энциклопедия

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

- (Platine фр., Platina или um англ., Platin нем.; Pt = 194,83, если О = 16 по данным К. Зейберта). П. обыкновенно сопровождают другие металлы, и те из этих металлов, которые примыкают к ней по своим химическим свойствам, получили название… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Палладий - – химический элемент, драгоценный металл серебристо белого цвета, являющийся биржевым товаром. Обозначается символом Pd. Считается, что название происходит от астероида Паллада, открытого незадолго до химического элемента. В свою очередь,… … Банковская энциклопедия Словарь иностранных слов русского языка

- (Palladium), Pd, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 46, атомная масса 106,42; относится к платиновым металлам, tпл 1554 шC. Из палладия и его сплавов изготовляют медицинские инструменты, зубные протезы, тигли для… … Современная энциклопедия

Из Бразилии (5-10 %); иногда его находят и в почти чистом виде в форме маленьких октаэдров (Бразилия) или шестиугольных табличек (Гарц). По физическим и химическим свойствам П. очень походит на платину и потому занимает место в VIII группе периодической системы элементов над этим металлом, а из железного ряда ему соответствует никель . Простые соединения П. принадлежат к низшим, встречающимся в VIII группе, типам PdX 2 и PdX 4 , как это имеет место и для платины: подобным образом и соединения никеля проще соединений кобальта и железа; притом для П., тип PdX 2 наиболее обычен и, кроме того, существует и более низкий тип, PdX.

Соединения палладия .

Хлорный палладий . PdCl 4 получается при растворении металла в крепкой царской водке , но он очень непрочен: простое разбавление раствора превращает его в хлористый П ., PdCl 2 . Последнее соединение образуется и при растворении металла в слабой царской водке или в соляной кислоте при пропускании хлора, причем получается темно-бурый раствор; при испарении в эксикаторе, над известью, осаждаются красно-бурые призмы гидрата PdCl 2 ∙2Н 2 О, при нагревании которого остается темно-бурая масса безводной соли; она летуча в струе хлора. При красном калении происходит разложениe с образованием PdCl; это вещество, растворяясь в воде, распадается на PdCl 2 и Pd. Сильное нагревание приводит к полному разложению. Хлористый П. дает двойные соли , напр. PdCl 2 ∙2KCl, которая кристаллизуется в квадратных призмах; в направлении главной кристаллографической оси они кажутся красными, а в прочих направлениях светло-зелеными. Если к раствору PdCl 2 прибавить едкой щелочи, то осаждается гидрат закиси П., растворимый в избытке щелочи и снова осаждающейся кипячением; с кислотами он дает соответствующие соли, которые могут быть получены и при растворении металла в кислотах, способных окислять. Закись П. PdO получается при осторожном нагревании азотнокислой соли Pd(NО 3) 2 ; она черного цвета и трудно растворяется в кислотах. Из прочих солей этого рода следует упомянуть об йодистом и цианистом П.

Йодистый П. PdJ 2 получается из раствора PdCl 2 действием KJ; он почти черного цвета и столь трудно растворим, что применяется при анализе для количественного отделения металла; он содержит одну частицу кристаллизационной воды, которую теряет при нагревании.

Цианистый П . РdC 2 N 2 , желтовато-белый осадок, получается при действии цианистой на нейтральный раствор PdCl 2 ; он растворим в растворе цианистого калия, причем образуется двойная соль PdC 2 N 2 ∙2KCN, кристаллизующаяся с 1 или с 3 частицами воды. Едкий аммоний не осаждает гидрата закиси П. из растворов его солей. Здесь образуются соли сложных оснований или, смотря по условиям, палладодиамминового ряда Pd(NH 3)X 2 , или палладодиамминового Pd(NH 3) 4 X 2 .

Хлористый палладозаммин Pd(NH 3) 2 Cl 2 , кристаллизующийся из воды в виде маленьких желтых октаэдров, получается при кипячении того красного осадка, который образуется, если смешать на холоде раствор PdCl 2 с малым избытком едкого аммония. Красный осадок есть двойная соль хлористых П. и палладодиаммина Pd(NH 3) 4 Cl 2 ∙PdCl 2 ; при нагревании она теряет свой цвет и растворяется.

Хлористый палладодиаммин Pd(NH 3) 4 Cl 2 получается при растворении Pd(NH 3) 2 Cl 2 в едком аммонии и кристаллизуется в виде бесцветных кристаллов, содержащих 1 частицу кристаллизационной воды. Действуя окисью серебра на растворы этих солей или едким баритом на растворы сернокислых солей, получают соответственные основания Pd(NH 3) 2 (OH) 2 и Pd(NH 3) 4 (OH) 2 ,растворы которых не обладают (на холоде, по крайней мере) запахом аммиака и имеют сильные щелочные свойства; при осторожном испарении, над серной кислотой под колоколом, они осаждаются в кристаллическом виде.

Хлорный П ., как уже упомянуто, очень непрочен. Двойные его соли, отвечающие хлороплатинатам, прочнее. PdCl 4 ∙2KCl, буро-красные октаэдры, растворяются в горячей разбавленной соляной кислоте без разложения, но не растворимы в воде, содержащей КСl, и в спирте. Соответственная аммонийная соль PdCl 4 ∙2NH 4 Cl красного цвета; она бурно реагирует с аммиаком при выделении азота, превращаясь в двойную соль низшего типа PdCl 2 NН 4 Cl; при кипячении с едким натром получается черный осадок окиси PdO 2 ; при стоянии со щелочью на холоде окись осаждается в виде желто-бурого гидрата, который легко растворяется в кислотах. При нагревании окись легко превращается в закись.

При обработке платиновой руды П. вследствие непрочности PdCl 4 остается в том растворе, из которого выделена нашатырем платина ; его осаждают из этого раствора цинком или железом; вообще П. легко восстановляется из своих соединений многими восстановителями вместе с другими металлами - иридием , родием , медью , платиной в малом количестве; растворяя в слабой царской водке, получают PdCl 2 , затем этот раствор очищают от платины нашатырем и осаждают из него весь П. йодистым калием или цианистой ртутью. Чистый П. легко получить (Ф. Вильм), если раствор не очищенного металла насытить аммиаком, отфильтровать от осадка и затем осадить крепкой соляной кислотой, причем выделится чистый хлористый палладозаммин Pd(NH З) 2 Cl 2 ; при прокаливании его останется губчатый П ., который при высокой температуре образуется и из йодистого или цианистого П., как и из всех других соединений его.

Металлический палладий плавится значительно легче платины, при 1500° (Виолль); в пламени гремучего газа он улетает, образуя зеленый пар, который осаждается в более холодных частях прибора в виде буроватого порошка, состоящего из смеси металла и PdO; при нагревании порошкообразного П. в струе кислорода или воздуха можно достигнуть и полного его окисления в закись; при более высокой температуре она теряет вполне свой кислород . П. тягуч и ковок; уд. вес 10,9 до 12,1; по цвету он занимает середину между серебром и платиной, от которой легко может быть отличен при содействии йодной тинктуры , не действующей на платину и оставляющей черный налет на П.: способность окисляться с поверхности при нагревании точно также отличает его от платины и от серебра. При обыкновенной температуре П. не изменяется на воздухе, не темнеет , как серебро , а потому употребляется для шкал астрономических приборов с тонкими делениями. Весьма замечательна способность П. поглощать водород , при чем образуется Pd 2 Н (см. Водородистые металлы); характер процесса поглощения недавно был подвергнут новому изучению (1894; А. А. Кракау); оказалось, что сначала, пока поглощение не достигло 80-40 объемов водорода относительно объема металла, происходит простое растворение газа, и величина упругости его следует закону Генри-Дальтона, а затем уже обнаруживается присутствие определенного химического соединения и упругость становится постоянной; наблюдения велись при 26° и при 140°.

Примечания

В статье воспроизведен материал из