Палладий содержание в природе



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 Pd3Sn2, стибиопалладит Sb3Pd, бреггит (Pd,Pt,Ni)S, аллопалладий (содержит примеси Hg, Pt, Ru, Сu), палладистая платина (7-39% палладия). Колличество палладия в смеси платиновых металлов в различных месторождениях колеблется от

25% (ЮАР) до 43-45% (Канада) и 60% (бывш. СССР, по оценкам).

Наиболее крупные россыпные месторождения платиновых металлов, а следовательно и палладия, находятся в России (Урал), в Колумбии, на Аляске и в Австралии. Небольшие примеси палладия часто находят в золотоносных песках.

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

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.

Один из крупнейших в мире производителей и экпортёров палладия, а также платины, никеля и меди — Горно-металлургическая компания ‘Норильский никель’. Предприятия этой компании разрабатывают месторождения руд, расположенные на Таймырском и Кольском полуостровах и в Красноярском крае. Норильское месторождение на Таймырском полуострове считается одним из самых богатых в мире по содержанию палладия в сульфидных рудах. Неудивительно, что по запасам палладия компания ‘Норильский никель’ — одна из крупнейших в мире. Более того, в конце июня 2003 года ГМК ‘Норильский никель’ завершила сделку по приобретению единственного в США производителя платины и палладия — компании ‘Stillwater Mining Company’. To, что ‘Норильский никель’ имеет огромные запасы палладия, на котором можно выстраивать новые технологии, послужило толчком к его беспрецедентному сотрудничеству с Российской академией наук. Это действительно продуманная перспектива: компания будет продавать не сырьё, пусть даже и дорогое, а высокие технологии, основанные на использовании этого сырья. Может быть, именно водородная энергетика снова позволит России вернуться в ряд высокоразвитых стран.

Источник

Палладий

палладий

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 HNO3, в горячей концентрированной Н2SO4 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.

СТРУКТУРА

структура палладия

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

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

палладий

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

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

продукция из палладия

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.

Источник

Добыча и обогащение палладия: основные свойства, способы добычи, использование

Добыча и обогащение палладия: основные свойства, способы добычи, использование

В природе существуют 4 минерала, которые подлежат клеймению благодаря надлежащим техническим характеристикам. Одним из них является палладий, причисленный к платиновой группе. Внешне минерал практически невозможно отличить от платины. Поэтому важно разобраться с основными свойствами природного элемента и его отличительными признаками.

Свойства

Все свойства принято делить на несколько групп. Важно отметить, что некоторые минералы имеют схожие характеристики, поэтому стоит ознакомиться с каждой категорией по отдельности.

Физические

Впервые минерал получен в 1803 году химиком из Англии Вильямом Волластоном. За основу было взято название астероида Паллада. Он также был получен в лабораторных условиях за несколько лет до палладия.

У металла металлический цвет с серебристым оттенком. Визуально его можно легко спутать с серебром. Среди основных физических свойств выделяют следующие аспекты:

  1. Плотность 12 г/см³.
  2. Градус плавления 1554.
  3. Твердость 52 кгс/мм².
  4. Температура кипения 2940.
  5. Упругость 12600 кгс/мм².
Читайте также:  Какие отношения называются взаимовыгодными в природе

Специалисты относят минерал к категории самых редких металлов. Общее количество на Земле составляет не более 0,000001 %. Первые структурные изменения происходят при температурном режиме 18–20 градусов.

Чтобы изготовить дорогостоящее ювелирное изделие, нередко к палладию добавляют элементы из той же платиновой группы. Например: при дополнительном использовании родия или рутения повышается прочность металла.

Химические

Отличительные характеристики палладия: высокая инертность и гальваническая стойкость, что объясняет особенность атомной структуры. Металл не вступает в химическое воздействие с кислотой, щелочью или водой.

Наблюдается стабильное состояние под воздействием высоких температур в диапазоне 300–350 градусов. Если показатель увеличивается выше установленной отметки, начинается окислительный процесс, что влечет образование на поверхности оксидной пленки.

Под нагревом 800–850 градусов происходит распад веществ. В данном диапазоне появляется стойкость к возникновению окислительного процесса.

Интересный факт: под воздействием раствора из азотной кислоты происходит истончение пластины ежегодно на 19 мм. При использовании сплава палладия и титана возможно снизить данный показатель до 0,1 мм.

При повышении температуры до 500 градусов палладий начинает активно взаимодействовать с другими элементами, например, фтором. Металл помогает усилить антикоррозийный эффект титана, а также стойкость к другим агрессивным химическим элементам.

Биологические

Современное оборудование позволяет продолжать биологические исследования палладия. Поскольку элемент обладает лечебными свойствами, его нередко используют в медицинской отрасли. Например, небольшое количество может потребоваться для производства цитостатических препаратов.

Палладий

Где добывают

Отечественная организация «Норильский никель» занимает первое место по добыче редкого металла в мире. Холдинг дает 41 % сырья на мировом рынке. Большая часть залежей находится на Кольском полуострове, Таймыре.

Интересный факт: если добавить водород в емкость с палладием и закрыть, водород начнет вытекать сквозь стекло, как будто через решето.

Второе законное место по добыче металла занимает ЮАР. В стране процент добычи на мировом уровне составляет 38 %. Оставшиеся 21 % делят месторождения нескольких стран:

  • Канада — 9 %;
  • Северная Америка — 6 %;
  • Зимбабве — 3 %;
  • Колумбия, Австралия.

Как происходит добыча

Процесс добычи условно делится на несколько этапов:

  1. Извлечение из месторождений руды, в которой содержится палладий.
  2. Обогащение.
  3. Извлечение палладия в чистом виде.

Промышленная добыча

Добыча редкого и дорогостоящего элемента происходит на первичных и вторичных месторождениях. На коренных объектах (первичных) происходит извлечение платиносодержащей руды. Россыпные (вторичные) объекты возникают в результате разрушения коренных месторождений. Здесь палладий извлекают в чистом виде без примесей.

Принято выделять 2 вида месторождений по разработке:

  1. Открытый (карьеры).
  2. Закрытый (шахты).

При использовании отрытого способа используется разработка специального грунтового карьера. Чтобы извлечь из земли металл, применяется специализированная дорогостоящая техника. При использовании транспортных средств руда доставляется в места для дальнейших мест переработки.

Стоит отметить, что данный металл в мизерных количествах содержится в космических телах.

Чтобы добывать палладий закрытым способом, создают специальные шахты под землей. В специальном пласте просверливают отверстия для взрывчатки. Остается сделать доработку механическим методом или вручную.

Далее используется ленточный конвейер, помогающий транспортировать руду на поверхность. Хранение осуществляется на складах открытого типа. Как только будет накоплена достаточная масса, ее транспортируют к месту, где осуществляется переработка.

палладий добыча

Обогащение

Предполагает переработку полученной руды, чтобы получить качественный, без примесей, концентрат, в котором содержатся ценные металлы. В тонне полученный руды содержится только до 6 грамм драгоценных металлов. Чтобы увеличить концентрацию палладия, используют искусственный принцип обогащения руды платиновыми минералами.

Предварительно руду с помощью специального оборудования измельчают до порошкообразного состояния. В полученный продукт добавляют воду и специальные реагенты (как правило, азотную кислоту). Далее используют поток воздуха под высоким давлением.

Благодаря ионизации молекулы минералов начинают притягиваться к пузырькам с воздухом. В результате пузырьки всплывают вместе с драгоценными частицами на поверхность, образуя пенообразную массу, которую собирают в специальную емкость, затем высушивают.

Как только смесь высыхает, появляется концентрат с высоким содержанием платины. На одну тонну приходится до 1 кг металла без примесей. Дальнейшая переработка осуществляется в электрической печи под воздействием температуры 1500 градусов. Из побочных продуктов выделяется шлаковая масса, подлежащая удалению.

Масса, получившаяся в результате обжига, отправляется в конверторную печь. В ней происходит ликвидация серы и железа. В 1 тонне руды на выходе получается до 1,4 кг чистого металла без лишних примесей.

Аффинирование

После того как произошла обработка в конверторной печи, концентраты отправляются на специализированные аффинажные предприятия. Современное оборудование, новейшие технологии помогают выделить из полученной массы чистый палладий.

Аффинирование — производственный процесс, в результате которого происходит выделение чистого вещества из общей массы. Из чистой полученный массы формируют слиток или порошкообразную массу, чтобы отправить на транспортировку к месту хранения.

Не учитывая время на транспортировку, общий производственный процесс в среднем составляет от 6 недель.

Область применения

Драгоценным металл оказывается не только из-за своей редкости и сложности добываемого процесса, но и его исключительности. Палладий используется во многих промышленных отраслях в различном процентном соотношении:

  • 70 % — автомобилестроение;
  • 10 % — электронное производство;
  • 5 % — химические разработки и производство;
  • 5 % — инвестиционный рынок;
  • 2 % — изготовление ювелирных украшений.

В автомобилестроении из палладия производят специальные катализаторы. Если обратиться к современным исследованиям, можно увидеть, что за последние несколько лет применение палладия уменьшилось в 3 раза. А объемы добычи увеличены на 25 %. Это связано с тем, что стоимость на палладий увеличивается в геометрической прогрессии, поскольку многие знаменитые автоконцерны нуждаются в дорогостоящем металле.

Производство термических регуляторов и конденсаторов не обходится без использования палладия. Что касается химической промышленности, это ценный катализатор для проведения некоторых химических реакций.

Медицинская промышленность также не обходится без ценного металла. Зачастую он используется для протезирования зубов и производства электрокардиостимуляторов. Поскольку палладий химически нейтрален, его используют для производства посуды.

Источник

Как выглядит палладий, его проба, свойства и использование

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.

Палладий

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.

Самородок палладия

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.

Талнахское месторождение

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.

Метеорит

Применение палладия Печатная плата старого образца Платы от военных приборов Радиодетали Фильтры противогаза ДП-2 палладий добыча

Ценообразование при скупке палладия

Цена на палладий варьирует в зависимости от некоторых особенностей:

  • Штучная сдача – предусматривает только приём в сборе, с характерными паспортными данными радиодетали.
  • Сырьё в виде хлорида металла принимается в порошкообразной форме тёмного красно-коричневого оттенка и используется в нефтепромышленности.
  • В случае приёма лома палладия путём определения веса, выплата осуществляется по итогу экстрагированного материала. В учёт берутся некоторые тонкости: целостность или разобранный вид.

Динамика цен на палладий за 1 грамм

Если вместо искомого обнаружатся просто цветные металлы – клиент будет обязан оплатить услуги разборки, тем самым увеличивая расходы, а не доход.

Процентное соотношение драгметалла в составе объекта прямо пропорционально цене. Категории и ценовой максимум за грамм:

  • В спицах, контактах, иглах и т. д. оценивается в пределе 250–400 руб., а от струнного покрытия – выше 1000 руб.
  • Металлолом из радиодеталей предусматривает индивидуальный подход к каждой единице сырья.
  • Нумизматические монеты Советской эпохи славятся практически стопроцентным содержанием металла и станут скорее добычей коллекционеров по цене до 70 тыс. руб. за штуку. Тогда как скупки дадут не более 45 тыс. руб.

Видео по теме: Палладий из бытовой техники

Содержание драгметаллов в радиодеталях

Источники содержания драгоценных металлов в радиодеталях

Лом серебра

Какова цена одного грамма серебра сегодня

Лом свинца

Принципы формирования цены за 1 кг лома свинца



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.

Читайте также:  Дом природы надым график работы

Палладий в таблице менделеева

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.

Растворение палладия в кислоте

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


Открытие нового серебра

Палладий был открыт учёным Уильямом Волластоном в 1803 году. Он совместно со своим коллегой Смитсоном Теннантом изучал свойства платины, растворённой в так называемой царской водке — смеси концентрированных азотной и соляной кислот. Целью их исследования было нахождение практической ценности платины, но все обернулось обнаружением родия и палладия Волластаном и иридия и осмия Теннантом.

Слиток палладия

В отличие от Теннанта, Волластон не сразу объявил о своём открытии, а сделал это весьма оригинальным способом: в апреле 1803 года он разослал членам научного сообщества в Лондоне листовки с описанием свойств «нового серебра» и указал, что купить его можно только в известном магазине по продаже минералов. Владелец магазина, Джекоб Форстер, в тот же день получил посылку с образцами металла и такую же листовку.

Конечно, всё это было сделано анонимно, поэтому вызвало большие подозрения у учёных. Они немедленно купили палладий, чтобы провести его исследования и разоблачить подделку, однако особым успехом это не увенчалось. Химик Ричард Ченевикс, проведя множество опытов при поддержке именитых учёных того времени, предположил, что это не новый металл, а сплав платины с ртутью. Многие коллеги поддержали его, хотя и отмечали, что не обнаружили в составе ни платины, ни ртути.

В декабре того же года, когда интерес к новому серебру начал угасать, в одном научном журнале было опубликовано анонимное объявление о том, что тому, кто сможет выделить палладий в присутствии любых трёх химиков, назначенных редактором журнала, будет выплачено 20 фунтов. Однако никто не смог этого сделать.

В июне следующего года Волластон опубликовал доклад об открытии родия, который содержится в природной платине. Он отметил, что в ней же, вероятно, есть и палладий. А в феврале 1805 он, наконец, поведал научному сообществу о том, что именно он был автором тех анонимных листовок.

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.

Автомобильный катализатор

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.

Крекинг нефти

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.

Реохорд

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.

Химическая посуда

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.

Кардиостимуляторы

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.

Слитки палладия

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.

Источник

Палладий

Палладий

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.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Происхождение названия
  • 3 Нахождение в природе
    • 3.1 Получение
    • 3.2 Показатели производства
    • 4.1 Изотопы
    • 6.1 Катализаторы
    • 6.2 Водородные технологии
    • 6.3 Электроника
    • 6.4 В ювелирном и монетном деле
    • 6.5 В медицине
    • 6.6 Другие области применения палладия

    История

    Палладий

    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

    Палладий

    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.

    Палладий

    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/мм 2 .

    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

    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 ( Т1/2 7·10 6 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.

    Палладий

    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:

    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.

    Палладий

    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

    Палладий

    • 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.

    Источник