Химический элемент палладий: свойства металла, добыча и использование. Независимая экспертиза волгоград Атомная масса палладия

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.

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.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Палладий расположен в пятом периоде VIII группе побочной (В) подгруппе Периодической таблицы.

Относится к элементам d -семейства. Металл. Обозначение - Pd. Порядковый номер - 46. Относительная атомная масса - 106,4 а.е.м.

Электронное строение атома палладия

Атом палладия состоит из положительно заряженного ядра (+46), внутри которого есть 46 протонов и 60 нейтронов, а вокруг, по пяти орбитам движутся 46 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома палладия.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

46Pd) 2) 8) 18) 18) 0 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 0 .

Валентными электронами атома палладия считаются электроны, расположенные на 4d — и 5s -орбиталях. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Валентные электроны атома палладия можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

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, астероид назван в честь Афины Паллады – древнегреческой богини.

Иллюстрация: Monex Precious Metals

Впервые палладий был выделен из платиновой руды английским химиком Вильямом Волластоном в 1803 году.

Применяется в следующих отраслях:

Автомобилестроение. Существует тенденция перехода к использованию более дешевого, чем платина , палладия в автокатализаторах. Общий спрос автопроизводителей на палладий превышает 100 тонн в год;

Химическая промышленность. Палладий применяется здесь в качестве катализатора (на эти цели расходуется до 10 тонн). В нефтегазовой отрасли используется при крекинге нефти. Палладий – уникальное вещество, при помощи которого очищается водород;

Электротехника и электроника: порядка 30 тонн в год расходуется на покрытия в электролитических конденсаторах и другие цели;

Медицина. Стоматология традиционно использует сплавы палладия в объеме приблизительно 26 тонн в год. Из палладия изготавливаются кардиостимуляторы, хирургические инструменты и др.

Кроме того, палладий применяется в ювелирной промышленности: он входит в состав так называемого белого золота (сплав золота и палладия). До финансового кризиса в лучший для ювелирной промышленности 2005 год объем используемого палладия доходил до 37 тонн в год. Однако впоследствии спрос снизился и не превышает 20 тонн. Основные покупатели ювелирных изделий из палладия – страны Юго-Восточной Азии: Япония и Китай.

Палладий относится к платиноидной группе элементов и добывается, как правило, там же, где платина, никель и медь. В мировом производстве палладия Россия занимает первое место: на нее приходится до 44% всего объема. На второй строчке - ЮАР, на третьей – Канада, на четвертой – США. Крупнейшие в мире месторождения находятся на Таймыре и Кольском полуострове.

Монеты из палладия

Иллюстрация: Банк России.

В год производится приблизительно 225 тыс. тонн палладия, а спрос составляет около 265 тыс. тонн. Таким образом, в мире наблюдается дефицит этого металла. При этом потребность в нем неуклонно растет. Потенциал роста усиливается за счет перехода промышленности там, где это возможно, на использование палладия вместо платины. Это объясняется тем, что палладий в несколько раз дешевле.

Такая ситуация на рынке делает его интересным в качестве объекта инвестирования. Палладий является биржевым товаром: он торгуется на London Metal Exchange (LME, Лондонская биржа металлов) и New York Stock Exchange (NYSE, Нью-Йоркская фондовая биржа). На палладий существуют фьючерсные контракты . Цены указываются в тройских унциях . На осень 2011 года палладий стоит в пределах 550-650 долларов США за унцию.

При этом следует учитывать, что цены на него находятся в прямой корелляционной зависимости от количества производимых автомобилей.

В России инвестирование в драгоценные металлы, в т. ч. в палладий, своим клиентам предлагает целый ряд банков - Сбербанк, НОМОС-Банк, СМП Банк и др. Причем возможно совершение операций не только с физическими слитками , но также и с использованием обезличенных металлических счетов . Для осуществления таких операций для своих клиентов по российскому законодательству банкам требуется особая лицензия.

Значительно реже, чем платина и тем более золото или серебро, но все же палладий используется также для изготовления памятных монет. Например, Госбанком СССР в 1989-1990 годах была выпущена серия монет «500-летие единого Русского государства», куда вошли «Иван III», «Петр Первый» и другие монеты достоинством 25 рублей из палладия 999 пробы.

Что такое палладий? Это металл платиновой группы, который имеет характерные свойства. На сегодняшний день считается одним из самых дорогих и востребованных. Используется в различных отраслях промышленности, но чаще всего - в машиностроении.

Палладий - № 46 в таблице Менделеева

Как добывают в природе?

Pd редко встречается в природе в чистом виде, в основном в сочетании с другими металлами, такими как платина, золото, серебро и медь. В виде самородков встретить палладий, сложно, но можно.

Добыча металла проходит двумя способами:

1. На коренных месторождениях.
2. На россыпных месторождениях.

На коренных месторождениях палладий добывают в качестве сопутствующего материала при обработке медных и никелевых руд.

На россыпных месторождениях добывают металл в виде самородков, где он накапливался долгие годы. Самородки находят преимущественно в местах разработки месторождений руды.

Природный самородок палладия

В процентном соотношении:

• самородки составляют 2 % от общего объема добычи;
• остальные 98 % металла добывают при разработке коренных месторождений.

Стоит отметить, что добыча Pd осуществляется и на территории нашей страны. На Урале есть одно из крупнейших месторождений, правда, его ресурсы практически исчерпаны. На территории России металл добывают в дальневосточных районах.

В следующих странах происходит добыча Pd:

1. Канаде.
2. Австрии.
3. Колумбии.

В России добычей металла занимается «Норильский никель», извлекая драгоценный металл при добыче основного материала своего производства - никеля и меди.

Свойства

Свойства Pd позволяют использовать его во многих отраслях промышленности. Палладий отличается от других металлов:

• химической инертностью;
• низкой плотностью.

Имеет внешнее сходство с серебром.

Температура плавления палладия составляет 1555 °C. За счет солей ковкости и пластичности металл используют для изготовления украшений.

Но в чистом виде палладий относят к хрупким, непрочным металлам, он хорошо поддается обработке, но украшения из этого материала не будут отличаться прочностью. Испортить изделие можно при помощи слабого механического воздействия.

По этой причине использование палладия в ювелирном деле проходит при помощи создания лигатуры. То есть в сплав для изготовления украшения добавляют и другие металлы.

Химические свойства:

1. Не окисляется в природе.
2. Не вступает в реакции.
3. Образует соединения с другими химическими элементами.

Свойства Pd говорят о том, что это инертный металл, который не окисляется, находясь под воздействием природных факторов, как, впрочем, и все металлы платиновой группы.

Палладий не вступает в реакции с другими металлами, но растворяется в смеси серной и азотной кислот, которую химики называют «царской водкой».

Pd образует соединения с бором, хлором, кремнием и серой.

Свойства металла ценят при изготовлении драгоценностей. Украшения, изготовленные из палладия и сплава других металлов, отличаются износостойкостью, они не поддаются воздействию факторов внешней среды и долго сохраняют блеск и цвет. Налет на их поверхности образуется медленно.

Палладиевый браслет или часы будут носиться дольше других, серьги из белого золота или кольцо порадуют не только красотой, но и стойкостью к химическим реагентам и влажности.

Свойства Pd ценятся не только ювелирами и автомобилистами, но также химиками и медиками, которые активно используют металл для различных целей.

В промышленности

Внешне металл имеет определенное сходство с серебром по цвету. Благодаря инертности и другим качествам палладий используют в следующих отраслях промышленности:

• производстве катализаторов для автомобилей;
• ювелирной;
• медицине;
• инвестиционной;
• электронной;
• химической.

Использование палладия в производстве катализаторов - необходимое условие выпуске автомобиля любой марки. Необходимо для дожигания выхлопных газов. Интерес к этому металлу обусловлен не только желанием граждан иметь машину, но и нормами ЕС. Pd помогает сократить количество выхлопных газов, поэтому популярность металла неуклонно растет.

Слиток палладия с завода Красцветмет г. Красноярск

Украшения, которые делают из Pd и других драгоценных металлов, неизменно пользуются спросом. Но ювелирная промышленность не влияет на мировые объемы добычи по причине того, что встретить изделия из чистого металла практически невозможно. Палладий добавляют в состав лигатуры, с помощью которой делают часы, запонки и другие аксессуары. Кроме того, из лигатуры чеканят памятные монеты на радость нумизматов.

В медицине металл используют для изготовления деталей для кардиостимуляторов, а также специальной посуды и инструментов.

Инвестиции - это покупка Pd в виде слитков. Можно также открыть счет в банке, но при этом слитков вкладчик не увидит. А вот при их непосредственной покупке сможет подержать в руках палладий. Такое вложение денег приносит инвестиции лишь в долгосрочной перспективе.

В электронике Pd нашел свое применение в производстве военно-аэрокосмической техники. А также для создания специального покрытия, которое защищает детали от воздействия негативных факторов внешней среды, предотвращает окисление. Металл входит в состав керамических конденсаторов, которые используют для изготовления материнских плат. Таким образом, небольшое количество Pd есть в мобильных телефонах, компьютерах и другой бытовой технике.

Химическая промышленность использует 46-й элемент таблицы Менделеева для изготовления посуды, различных колб и других емкостей. А также для выделения ацетилена, аммиака, хлора и других веществ, для очистки водорода.

Применение палладия с целью очистки водорода не используют в чистом виде. Для удешевления производства в промышленности палладий сочетают с никелем и другими металлами.

Что такое аффинирование?

Аффинаж палладия - это процесс его отделения от других металлов. Используется в лабораторных условиях, но нередко химики и предприимчивые умельцы готовы провести аффинирование в домашних условиях.

Это делается по причине того, что:

1. Элемент используется в большом количестве химических реакций.
2. Его можно сдать и получить вознаграждение.

Стоимость одного грамма Pd колеблется в пределах от 1000 рублей и выше. Поэтому гораздо проще сдать несколько граммов палладия, чем собирать детали от компьютера и радиоприемника.

Можно попробовать получить Pd двумя способами:

• электролизом;
• растворением в царской водке.

Если попробовать снять Pd с деталей путем электролиза, то и тут не обойтись без смеси серной и азотной кислот. Проводится электролиз в концентрате серной кислоты, основная часть деталей из меди и латуни не пострадает, она останется. В ходе процесса сам палладий не образуется, получится отделить сплав, в составе которого есть Pd. Полученный сплав нужно растворить в царской водке.

Как определить палладий? Он снимется с деталей в виде черного порошка или хлопьев. Пока электролит чистый, промывка делается просто, если раствор нагрелся, то его нужно остудить. Обработка осадка проводится с применением царской водки.

При работе необходимо напряжение в 11–13 вольт, его подают до того, как деталь погружают в раствор. Необходимо продумать и процесс отделения Pd от других элементов, таких как серебро, золото и пр. Для этого понадобится азотная и соляная кислоты, а также раствор аммиака и воды.

Азотная кислота вместе с серной помогает отделить Pd от других элементов. Понять, что палладий есть в растворе, можно просто оценив его цвет. Во время реакции раствор приобретает характерный коричневый оттенок. Это свидетельствует о том, что Pd присутствует в составе сплава и опыты имеет смысл продолжать.

Если в составе сплава есть еще и золото, то раствор оставляют на сутки, предварительно залив его холодной водой. Далее проводят фильтрацию хлорида серебра, в результате чего в растворе остается только золото и Pd.

Процедура аффинажа палладия проводится с помощью аммиака. Он соединяется с раствором, смесь оставляют на двое суток, после чего можно отфильтровать золото, а палладий останется в растворе. В дальнейшем золото можно восстановить при помощи соляной кислоты и цинка.

В раствор с Pd стоит добавить соляной кислоты - появляется осадок оранжевого или желтого цвета. Через несколько часов осадок стоит отфильтровать, его высушивают и прокаливают при температуре не ниже 500 градусов. В результате процедуры можно получить аффинаж Pd. Некоторое количество драгметалла останется в растворе его можно получить при помощи повторного аффинирования.

Продуктивность процесса зависит от того, сколько палладия содержалось в деталях, а также от того, какие элементы помимо Pd входили в состав сплава.

В целом процедура достаточно сложная, требует определенных навыков в химии, порой получить положительный результат можно лишь путем проб и ошибок.