Процесс добычи и обогащения палладия. Палладий — драгоценный металл будущего

Палладий

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

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

Соли Серебра, Золота, Палладия

Азотно-,сернокислое серебро и другие соли драгметаллов от производителя

Происхождение названия палладия

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

История палладия

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

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

Распространение палладия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Получение палладия

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

Свойства атома палладия

Атомная масса 106,4

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

Химические свойства палладия

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

Термодинамические свойства простого вещества палладия

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

Кристаллическая решётка простого вещества палладия

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

Физические свойства палладия

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

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

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

Палладий пластичен, микродобавки никеля, кобальта, родия или рутения улучшают механические свойства Pd, повышают твёрдость.

Химические свойства палладия

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

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

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

Применение палладия

Определение наличия угарного газа в воздухе

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

Катализаторы палладия

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

Очистка водорода с помощью палладия

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

Применение палладия в гальванотехнике

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

Электрические контакты с палладием

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.

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

Ювелирные предмета торговли из палладия

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

Изготовление лекарств с помощью палладия

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

Другие применения металлического палладия.

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

Другие особенности палладия

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

Показатели производства и потребления палладия

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

Палладий - выгодный объект инвестиций

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

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

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

Этот металл известен человечеству всего двести с небольшим лет. Его можно назвать родственником платины: он так же красив, стоек и благороден. Палладий входит в группу платиновых металлов, во многом он схож с ними, но обладает и собственными, уникальными свойствами.

Описание и химические, физические свойства / Если золото не по нраву, а платина не по карману

Палладий – благородный металл платиновой группы. Номер этого химического элемента в периодической таблице Менделеева – 46, атомная масса - 106. Цвет его серебристо-белый, оттенок светлее, чем у платины.

Когда речь идет о физических свойствах палладия, в первую очередь отмечают его пластичность. Этот мягкий и ковкий металл легко поддается обработке. Его можно растянуть в тончайшую проволоку или придать ему вид фольги. Это самый легкий из металлов платиновой группы: плотность палладия равняется 12,6 г/см3, в то время как у платины она выше 20 г/см3. Плавится он тоже при более низкой температуре - 1554 градуса Цельсия.

Как и другие платиноиды, в обычных условиях палладий устойчив практически к любым внешним воздействиям. Он не подвержен коррозии. Но когда речь идет о химических свойствах, отмечают, что по химической устойчивости он немного уступает платине. С разбавленными кислотами и щелочами он не реагирует, но растворяется азотной кислотой, а также горячей серной кислотой. Ну и, конечно, палладий подвергается воздействию «царской водки» - смеси концентрированных азотной и соляной кислот.

Современную промышленность сложно представить без палладия. Этот металл широко применяется в электронике, а также в химической промышленности. Он служит катализатором, из него изготавливают химическую посуду и другое стойкое к воздействиям оборудование. Существует технология очистки водорода с использованием этого благородного металла. Вообще же палладий относительно (по сравнению с платиной) недорог. Поэтому в промышленности и технике его часто используют в тех случаях, когда возможно им заменить платину.

Этот благородный материал нашел применение и в ювелирном деле. Он используется как легирующий металл в сплавах платины, улучшая ее свойства, осветляя окраску, а также золота. Именно палладий позволяет получить так называемое «белое золото». В качестве самостоятельного материала для ювелирных изделий палладий только приобретает популярность, чему способствуют его способность хорошо поддаваться полировке, противостоять коррозии и не тускнеть со временем. Этот благородный металл - отличный вариант для тех, кому золото не нравится, а платина не по карману. Украшения из него выглядят свежо, необычно, стильно.

В ювелирном деле, как и другие благородные металлы, палладий используется в виде сплавов, где в качестве легирующих металлов добавляются серебро, никель, медь. Наиболее популярные пробы: 500 (пятисотая) – содержание палладия 50,5 %, и 850-я - 85,5% этого благородного металла. Востребованы сегодня и обручальные кольца из палладия 950 пробы.

Металл и знаки зодиака / Волевой Скорпион

Поскольку палладий был открыт относительно недавно, в начале 19 века, вокруг него еще не сложилось астрологических традиций.

Однако есть информация, что этот металл более всего подходит людям, родившимся под знаком . Основное его действие – усиливает проявление волевых качеств. Поэтому тем , у которых эти черты характера изначально слишком развиты, с палладием следует быть осторожным. Иначе они рискуют стать излишне резким и жестоким. В некоторых источниках палладий относят к знаку .

Мифы и легенды / Память об Афине

Этот металл, открытый английским химиком Вильямом Волластоном в 1803 году, назван в честь другого научного открытия. Примерно за год до этого, в 1802-м миру стал известен астероид Паллада. А его название, в свою очередь, связано с древнегреческой мифологией.

Палладием в Древней Греции называли изготовленные из дерева статуи божества, которые служили амулетом города или целого государства. Наиболее известен миф о палладии богини Афины, который был дарован с небес Трое. Он обеспечивал этому городу несокрушимость. Захватчики Трои смогли победить лишь после того, как Диомед и Одиссей похитили палладий Афины из города и унесли в свой лагерь.

С открытием металла палладия, вернее, с тем, как оно было преподнесено научной общественности, связана забавная история, которая постепенно тоже становится своеобразной легендой.

Вильям Волластон выделил палладий из платиновой руды, добытой в Южной Америке. Под видом неизвестного он прислал слиток нового металла одному известному в то время лондонскому торговцу минералами. В записке химик указывал, что это палладий, металл, который по своим свойствам не уступает платине, и предлагал желающим приобрести слиток. Естественно, представители научной общественности заинтересовались неизвестным доселе металлом, и многие заподозрили в этой «продаже» подвох и попытались вывести его устроителя на чистую воду. Споры по поводу палладия в научной среде не умолкали. Химик-аналитик Ричард Ченевикс так желал разоблачить подделку, что приобрел выставленный в лавке слиток и стал проводить с ним опыты. Он пришел к выводу, что это никакой не новый металл, а сплав платины и ртути. А вокруг палладия уже разгорались новые страсти: в известном английском научном журнале вышло анонимное объявление о том, что предлагается награда в 20 фунтов стерлингов тому, кто сможет искусственно получить палладий.

Только в 1804 году Вильям Волластон выступил перед коллегами-учеными Королевского общества с сообщением о том, что он обнаружил в сырой платине доселе неизвестные благородные металлы – палладий и родий. А вскоре он признался, что сам будоражил общественность и устраивал ажиотаж вокруг нового металла: сначала принес его слиток в лавку минералов, а потом предложил вознаграждение за искусственно полученный палладий.

Лечебные свойства / В официальной медицине известен больше

В нетрадиционной медицине практически не встречаются рекомендации, при каких заболеваниях следует носить палладиевые украшения. И тому есть объяснение: металл это «молодой», а народные лечебники накапливали свою информацию веками.

Зато способность палладия принести пользу нашему организму признана официальной медициной. Из этого металла изготавливают некоторые медицинские инструменты. Благодаря своей высокой биологической совместимости палладий востребован при производстве электрокардиостимуляторов. Применяется этот благородный металл и в стоматологии: входит в состав сплавов, служащих материалом для зубных протезов. Здесь особенно важно то, что он не вызывает аллергических реакций. Как и платина, палладий используется для производства противораковых препаратов.

Магические свойства / Пусть будет защитником

Человечество еще не успело наделить палладий какими-либо магическими свойствами. Алхимики и маги Средневековья даже не подозревали о существовании этого металла. Но попробуем рассуждать логически: что символизирует палладий?

Название его связано с древнегреческим палладием – изображением богини Афины, которое служило своеобразным оберегом целого города. Пока палладий находился в Трое, она была неуязвимой, непобедимой. А сам же металл отличается прочностью, устойчивостью к разнообразным внешним воздействиям. Поэтому можно предположить, что и своего владельца украшения из палладия сделают более сильным, неуязвимым, защитят от всевозможных жизненных неприятностей.

Места залегания и добычи / Драгоценность - побочный продукт?

Как определили ученые, общие запасы палладия в земной коре не особо велики, хотя они в несколько раз больше, чем запасы золота. Палладий входит в состав различных минералов, а еще он, как и платина, встречается в самородном состоянии. При этом в нем обычно есть примеси платины, золота, серебра, иридия. Часто палладий и сам выступает в качестве примеси самородного золота или платины. Например, очень редкая разновидность самородного золота – порпецит, обнаруженная в Бразилии, содержит оклоло 10% палладия.

Самостоятельные россыпные месторождения этого благородного металла встречаются крайне редко. В основном его получают при переработке сульфидных руд никеля и меди. Можно сказать, это такой вот драгоценный побочный продукт! Хотя, конечно, на самом деле получение палладия таким путем – технологически очень сложный и трудоемкий процесс. Данными рудами богаты Канада и африканская страна Трансвааль. В целом же самыми большими запасами металлов платиновой группы, в том числе и палладия, могут похвастаться ЮАР, Россия, США, где они встречаются на Аляске. Известны их месторождения также в Колумбии, Австралии.

В России наиболее значимое место добычи палладия – район Норильска, где обнаружены крупные месторождения медно-никелевых руд. В этих рудах выявлена платина, в состав которой входит значительное количество палладия. Платиновые металлы, в том числе и палладий у нас в стране добывают также с медно-никелевыми рудами на полуострове Таймыр. Когда-то палладий находили на Урале, но сегодня его месторождения там практически выработаны.

Палладий (лат. Palladium) - химический элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 46. Обозначается символом Pd, CAS-номер: 7440-05-3. Благородный металл платиновой группы. Название происходит от астероида Паллада, открытого незадолго до химического элемента. В свою очередь, астероид был назван в честь Афины Паллады – древнегреческой богини.

Палладий - пластичный переходный драгоценный металл серебристо-белого цвета. По внешнему виду он напоминает серебро. В 1803 году его так и называли - "новое серебро". Его также довольно трудно отличить от самородной платины, но он значительно легче и мягче ее. Считается, что по своим внешним качествам он похож на серебро больше, чем на платину.

Палладий обладает рядом уникальных свойств, благодаря которым широко применяется в различных отраслях промышленности. Он исключительно пластичен, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку. Не теряет своего блеска в течение длительного времени, не вызывает аллергии и на его поверхности не образуются различные дефекты в виде трещин и царапин.

Палладий является одним из самых редких металлов, его средняя концентрация в земной коре 1 10 -6 % по массе, однако это в два раза больше, чем содержащегося в земной коре золота. Геохимики могут назвать около 30 минералов, в которые входит этот благородный металл.

Палладий встречается и в самородном виде (в отличие от остальных платиноидов), при этом он может содержать примеси других металлов: платины, золота, серебра и иридия. Но самородный палладий крайне редок. Довольно часто он сам является примесью в самородном золоте или платине.

Палладий в основном получают при переработке сульфидных руд никеля и меди. Это такой вот драгоценный побочный продукт, получение которого технологически очень сложный и трудоемкий процесс.

Палладий был открыт английским врачом и химиком Вильямом Волластоном (William Hyde Wollaston) в 1803 году, который выделил его из платиновой руды привезённой из Южной Америки.

Для выделения палладия Волластон растворил руду в царской водке. Растворив руду, он нейтрализовал кислоту раствором NaOH. Затем осадил платину из раствора действием хлорида аммония NH4Cl (в осадок выпадает хлорплатинат аммония). Далее к раствору он добавил цианид ртути, при этом образовался цианид палладия. Чистый палладий был выделен из цианида нагреванием. Только через год ученый доложил Королевскому обществу о том, что им из сырой платины выделены палладий и родий.

С 1831 года Британское геологическое общество вручает медаль Волластона, изготовленную из открытого им палладия.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАЛЛАДИЯ

Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов: 102Pd (1,00 %), 104Pd (11,14 %), 105Pd (22,33 %), 106Pd (27,33 %), 108Pd (26,46 %) и 110Pd (11,72 %). Это пластичный металл, который хорошо сваривается, поддается прокатке, протяжке, штамповке и волочению даже при комнатной температуре. При нагревании эти качества улучшаются, из него удается получать тончайшие листы, проволоку, цельнотянутые трубы нужной длины и диаметра.

Палладий обладает следующими физическими свойствами:
- плотность 12,6 г/см 3 ;
- температура плавления 1554 °С;
- температура кипения 2940 °С;
- 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);
- линейный коэффициент теплового расширения при 0 °С равен 11,67 10 -6 ;
- твердость по Бринеллю 49 кгс/мм 2 ;
- модуль нормальной упругости составляет 12600 кгс/мм 2 ;
- относительное удлинение при разрыве 24 - 30 %;
- предел прочности при растяжении 18,5 кгс/мм 2 .
После холодной обработки твердость возрастает в 2 - 2,5 раза, но снижается после отжига. Добавки родственных металлов тоже влияют на свойства: добавка 4 % рутения и 1 % родия увеличивает прочность палладия на растяжение вдвое.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАЛЛАДИЯ

Палладий – единственный из металлов, у которого предельно заполнена наружная электронная оболочка, что придает ему очень высокую химическую стойкость. Он не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, гидратом аммиака.

На воздухе палладий устойчив до температуры 300 - 350 °C, после которой начинает окисляться кислородом, образуя на поверхности тусклую пленку оксида палладия PdO:
2Pd + O 2 > 2PdO.
«Перевалив» рубеж в 850 °C PdO разлагается на металл и кислород и при такой температуре металлический палладий становится вновь устойчивым к окислению.

Палладий взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислотами, растворяется в царской водке:
Pd + 2H 2 SO 4 > PdSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Pd + 4HNO 3 > Pd(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3Pd + 4HNO 3 + 18HCl > 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
В соединениях палладий чаще всего бывает двухвалентным, но он может быть и трех-, четырехвалентным.
При комнатной температуре палладий реагирует с влажными бромом и хлором:
Pd + Cl 2 > PdCl 2
При температуре 500 °C и выше он может взаимодействовать с фтором и другими сильными окислителями, а также с серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием.

Палладий способен усилить антикоррозионные свойства даже стойкого к агрессивным средам титана. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам. За год пребывания в соляной кислоте пластинка из нового сплава теряет всего 0,1 миллиметра своей толщины, в то время как чистый титан за тот же срок утончается на 19 миллиметров.

ПОЛУЧЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ

Современные методы получения чистого палладия из природного сырья, основанные на разделении химических соединений платиновых металлов, очень сложны и длительны. Получение палладия является одной из стадий переработки сырой платины и получения платиновых металлов. Большинство фирм и корпораций, занимающихся аффинажем, не делятся своими производственными секретами. Получение металла производится по следующей схеме:
1. В результате длительного нагревания сырой платины и лома в фарфоровых котлах с царской водкой, почти весь палладий виде H 2 , вся платина, частично родий, иридий, рутений и основная масса неблагородных металлов (железо, медь и другие) переходят в раствор.
2. На следующем этапе переводят основную часть платины в осадок. Основная же масса спутников платины и неблагородных примесей остается в растворе.
3. Из фильтрата, оставшегося после осаждения платины, в результате аффинажа получают труднорастворимое комплексное соединение дихлордиаммин палладия Cl 2 , его очищают от примесей других металлов перекристаллизацией из раствора NH 4 Cl.
4. Прокаливая это соединение в восстановительной атмосфере водорода, получают палладий в виде губки:
Cl 2 + H 2 > Pd + 2NH 3 + 2HCl
5. Губчатый палладий сплавляют в вакуумной электрической печи высокой частоты.

Мировой рынок палладия

Почти все мировые запасы руд, содержащих металлы платиновой группы, находятся в России и ЮАР, причем, в российских рудах больше палладия, а в южноафриканских - платины. Также в небольших количествах руды содержащие палладий есть в недрах Канады, США, Зимбабве и Китая. Самые крупные разведанные запасы палладия находятся за Полярным Кругом. По данным компании “Норильский никель” доказанные и вероятные запасы руды в месторождениях на Таймырском полуострове содержат 62 млн. унций палладия и 16 млн. унций платины.
Основные производители:
- южноафриканские компании Anglo Platinum, Impala Platinum и Lonmil;
- американская Stillwater Mining Company;
- российский «Норникель».
На их долю приходится 90% мирового производства палладия.

Производство и потребление палладия в мире, тонн*

* данные Johnson Matthey (Platinum Today)

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).

Запасы палладия никогда не раскрывались. Согласно указу президента от 30 ноября 1995 года, данные о металлах платиновой группы (к ним относится и палладий), хранящихся в Гохране и Банке России, входили в перечень сведений, отнесенных к государственной тайне.

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. Абсолютного максимума палладий достиг в 2000 году, когда мировые продажи взяли отметку в 300 тонн. Тогда же был установлен ценовой максимум - $1125 за унцию.

ПРИМЕНЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ

Очень ценным свойством палладия является его относительно низкая цена. В наши дни его цена в пять раз меньше, чем платины. Именно это качество палладия делает его самым перспективным из всех платиновых металлов, расширяя сферы его использования.

Сегодня палладий производят десятками тонн в год. Он стал более доступным по сравнению с другими платиновыми металлами, что приводит к всё большему применению его в технике. Теперь им, в случаях когда это возможно, часто заменяют платину.

Современную промышленность сложно представить без палладия. Он широко применяется в электронике и в химической промышленности, служит катализатором, из него изготавливают химическую посуду и другое стойкое к воздействиям оборудование.

Применение в качестве катализаторов

Палладий прекрасный катализатор. В его присутствии начинаются и идут при низких температурах многие практически важные реакции, например, процессы гидрогенизации жиров и крекинга нефти. Процессы гидрирования многих органических продуктов палладий ускоряет гораздо лучше, чем другие испытанные катализаторы. Его используют в качестве катализатора при производстве ацетилена, многих фармацевтических препаратов, серной, азотной, уксусной кислот, удобрений, взрывчатых веществ, каустической соды, аммиака, хлора и других продуктов органического синтеза.

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

В аппаратуре химических производств катализатор из палладия, как правило, используют в виде «черни» (в тонкодисперсном состоянии палладий, как и все платиновые металлы, приобретает черный цвет) или в виде окисла PdO (в аппаратах гидрирования).

С семидесятых годов прошлого века палладий активно стала использовать автомобильная промышленность в катализаторах дожигания выхлопных газов (нейтрализаторы).

Применение в гальванотехнике

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.

Очистка водорода

Если в сосуд, изготовленный из палладия, закачать под давлением водород, а затем нагреть закупоренную емкость, то водород «вытечет» из сосуда через стенки, как вода сквозь решето. При 240 °С за одну минуту через каждый квадратный сантиметр палладиевой пластинки толщиной в миллиметр проходит 40 кубических сантиметров водорода. Это свойство палладия широко используется для очистки водорода. Под небольшим давлением газ пропускают через закрытые с одной стороны палладиевые трубки, нагретые до 600 °С. Водород быстро проходит через палладий, а примеси задерживаются в трубках. В результате получается особо чистый водород - с концентрацией 99,9999%. Для работы водородного топливного элемента нужен именно такой сверхчистый водород. Для удешевления процесса используют не чистый палладий, а сплавы его с другими металлами (серебро, иттрий).

Применение в медицине

Из палладия изготавливают некоторые медицинские инструменты. Благодаря своей высокой биологической совместимости он востребован при производстве электрокардиостимуляторов. Здесь особенно важно то, что палладий не вызывает аллергических реакций. Применяется этот благородный металл и в стоматологии: входит в состав сплавов, служащих материалом для зубных протезов. В последнее время его используют для производства противораковых препаратов.

Применение в электронной промышленности

Палладий и сплавы на его основе широко используются в электронике для покрытий, устойчивых к действию сульфидов. Этот металл идет на производство реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности. В чистом виде палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости, которые нашли применение в производстве мобильных телефонов, компьютеров, широкоэкранных телевизоров и других электронных приборов.

Применение в ювелирной промышленности

Палладий получил широкое распространение в ювелирном деле. Он достаточно легко поддается обработке, отлично полируется, не подвержен коррозии, не теряет своего естественного блеска в течение очень длительного времени. В его оправе особенно эффектно смотрятся драгоценные камни.

При изготовлении ювелирных украшений применяется, как правило, не чистый палладий, а его сплавы с различными химическими элементами, самыми распространенными из которых являются серебро, никель, кобальт и рутений. Правительство РФ официально установило 500 и 850 пробы палладия. Это самые распространенные виды проб, которые имеются у большинства ювелирных изделий. Также весьма популярна 950 проба, из которой часто изготавливаются обручальные кольца. «Чистые» палладиевые ювелирные украшения имеют в своем составе примесь рутения в 5 %.
Сплав палладия ПдСрН 500 пробы имеет следующий состав: Pd – 50%, Ag - 44,5-45,5%, остальное никель.
Сплав палладия ПдСрН 850 пробы имеет следующий состав: Pd – 85%, Ag - 12,5-13,5 %, остальное никель.

Палладий часто применяют для получения белого золота. Даже 1 - 2% его хватает, чтобы сплавы золота приобретали серебристо-белый оттенок. Так, например, белое золото 583 пробы содержит 13% палладия. Белое золото 750-й пробы имеет следующий состав: Au – 75 %, Ag – 4 %, Pd – 21 % (для этой пробы состав может изменяться).

Благодаря легкому весу и доступной цене палладий применяется для изготовления любых видов ювелирных изделий: колье, цепей, серег, различных колец и просто для модных изделий.

Применение в качестве денег

Палладий значительно реже, чем золото, платина или серебро, но все же используется для изготовления памятных монет. В 1988 году впервые были отчеканены из палладия 25-рублевые монеты в серии "1000-летие древнерусской монетной чеканки, литературы, зодчества, крещения Руси". 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. Выпуск монет продолжался недолго, поэтому они имеют высокую коллекционную стоимость.

Банковские аналитики пишут о недостаточном удовлетворении спроса на палладий – а ведь в ценном металле нуждается и промышленность, и медицина, и ювелирная отрасль.

Между тем, по подсчетам ученых ежегодно на поверхность нашей планеты выпадает чуть ли не палладиевый ливень. Ну, может, и не ливень, но верных семь килограммов из космоса прилетает всякий год!

Откуда такое богатство?

Мы – дети звезд...

Выброшенный в межзвездное пространство металл рано или поздно становится частью газопылевого облака, из массива которого конденсируются звезды и планеты. Сталкиваясь и разрушаясь, небесные тела дробятся – вот эти-то осколки и собирает Земля в своем путешествии по орбитам галактики. Означенные семь килограммов палладия содержатся в двух тысячах тонн метеоритов, выпадающих на нашу планету за год...

Немалое количество палладия сосредоточено в выгорающем ядерном топливе атомных электростанций. В силу понятных причин как-либо использовать металл из урано-плутониевого шлака нельзя. Вот так сразу – нельзя, а через 10-15 миллионов лет (совсем немного по меркам Вселенной) – можно!

Два столетия со дня открытия палладия

Уильям Волластон, на тот момент уже действительный член Лондонского Королевского Общества познания природы, в последние годы XVIII века затевает прибыльный бизнес по производству платиновой посуды. Экспериментируя с рудным остатком , Волластон выделяет новые металлы, одному из которых ученый дарит имя «палладий», а второму – «родий».

Название палладия в достаточной степени случайно. В начале 1800-х греческая богиня Афина Паллада на слуху: ее имя присвоено недавно открытому астероиду. В 1803-м, через два года после знаменательного события, Волластон дает «новому серебру» модное имя мудрой воительницы.

Ричард неверующий

Честолюбивый ирландский химик Ричард Ченевикс, только что получивший высшую награду Королевского общества, решил превратить свой успех в триумф, и принародно пообещал вывести мошенника на чистую воду. По мнению Ченевикса, неизвестный шарлатан всего-навсего воспользовался малоизвестным методом Мусина-Пушкина, позволявшим сплавлять ртуть с платиной.

Выкупив продававшийся слиток, Ченевикс торопливо провел исследования, и вскоре доложил на заседании ученого совета о собственной правоте. Осталось только изобличить фальсификатора!

И тут в газете появляется объявление: некто обещает выплатить 20 фунтов всякому, кто сумеет сплавить платину с ртутью так, чтобы получилось «новое серебро»...

С яростью, переходящей в остервенение, Ченевикс приступает к опытам. Одновременно с ним работу ведут и другие химики Лондона. Надо ли говорить, что ни одному из них не удается ни синтезировать палладий, ни выделить из купленного Ченевиксом слитка платину и ртуть.

Через год после начала эпопеи Волластон выступает с детальным рассказом об открытии. Вскоре его выбирают президентом Королевского общества. Ричарду Ченевиксу приходится оставить занятия химией...

Добыча и применение палладия

Залежи палладиевых руд, как правило, совпадают с месторождениями других цветных металлов, в том числе никеля, ртути, меди. По современным оценкам, наиболее перспективные запасы палладия сосредоточены в Норильске.

Горячий палладий легко проницаем для водорода. Миллиметровой толщины пластина металла, установленная в качестве мембраны, удаляет водород из сложных газовых составов и растворов, не отдающих водород иным путем.

Палладиевые сплавы не окисляются даже под электрической дугой , что открыло им дорогу в электротехническую индустрию. Титан с небольшой добавкой палладия проявляет свойства повышенной устойчивости к разнообразным химическим нагрузкам. Не обходится без палладия и медицина: металл находит применение в стоматологи, кардиологии, фармацевтике.

Палладий в ювелирном деле

Обручальные кольца из сплава с высоким содержанием палладия (палладиевые пробы – 500, 850, лигатура – серебро) визуально неотличимы от родированных золотых колец. При этом собственнику украшения нет нужды периодически возобновлять родиевое покрытие. Да и в цене палладий несколько уступает золоту.

Добавка палладия к платине сообщает изделию большую выразительность и повышает технологические свойства материала.