Так называемым,- платиноидам .
С открытием этого металла связана довольно занимательная история. В 1803 году один из крупных британских торговцев минералами получил небольшой слиток палладия в анонимном письме с предложением продать его. Вокруг нового (как говорилось в письме) металла - родственника платины разгорелись ожесточенные дискуссии. Консервативные британские ученые назвали новое вещество «псевдометаллом», вероятнее всего - сплавом ртути и платины. Однако другие ученые не нашли ни следа ртути, ни следа платины. Чуть позже, когда споры поутихли, в одном из научных журналов было опубликовано объявление с обещанием немалой награды тому, кто сможет повторить этот сплав. Дискуссии разгорелись с новой силой, но любые попытки воссоздания материала оборачивались закономерной неудачей.
Наконец, в 1804 году на научной арене появился британский ученый Уильям Уолластон с еще одним слитком палладия. За год до этого ему удалось выделить палладий из платиновой руды с помощью смеси азотной и соляной кислот («царской водки», которая растворяет золото и платину).
Новый металл, кроме красивого внешнего вида, не тускнел и не окислялся, что обеспечивали 18 электронов на его внешней орбите. При этом он был гибким, ковким и мягким. Добавление незначительной части других платиноидов, золота или серебра придавало ему прочность.
Название металл получил в честь недавно открытого (1802 год) астероида Паллада, названного, в свою очередь, в честь древнегреческой богини Афины-Паллады. Одновременно, кстати, с открытием палладия, из той же платиновой руды Уолластон открыл и другой платиноид - родий.
Применение палладия.
Применение палладий получил в самых разнообразных сферах производства:
- в стоматологии при производстве зубных коронок и протезов;
- в химической промышленности (производство химической посуды);
- в медицине - в производстве (благодаря бактерицидным свойствам) медицинской посуды, инструментов и даже кардиостимуляторов;
- в фармацевтике (незначительное количество палладия входит в состав некоторых лекарственных средств);
- в электронике и электротехнике при производстве печатных плат и электронных микросхем;
- в ювелирной промышленности (довольно популярны сплавы палладия с платиной или с золотом; последнее при соединении превращается в «белое золото», более прочное и практичное);
- в стекольной промышленности (варка стекла);
- в автомобильной промышленности (благодаря тому, что палладий является сильным катализатором, его применяют в технологии очищения выхлопных газов автомобилей);
- в самолетостроении и в ракетостроении (опять же, благодаря каталитическим свойствам, палладий используют для очищения водорода).
Добыча и рынок палладия.
Ключевыми районами добычи палладия в мире являются:
- Россия (около Норильска);
- Южная Африка;
- Аляска (США);
- Канада;
- Австралия.
Около половины мирового экспорта палладия приходится на Российскую Федерацию. На втором месте идет ЮАР, затем Канада и Соединенные Штаты.
Основными потребителями палладия являются предприятия электронной, химической и автомобильной промышленности. По объему импорта палладия уверенное первое место в мире занимает Китай.
Палладий, обладая схожими физическими и химическими свойствами с платиной, где-то в два раза дешевле, поэтому он продолжает пользоваться спросом на рынке металлов, в том числе на Лондонской бирже металлов (LME ).
Пик мировых поставок палладия приходится на 1990-е и 2000-е годы, что объясняется возросшим вниманием некоторых государств к экологической безопасности автомобильных двигателей.
Динамика цены на палладий.
Цена на палладий возросла в 70-х годах прошлого века, когда он стал использоваться в автомобильной промышленности в качестве нейтрализатора выхлопных газов вместо платины, поскольку последняя была почти вдвое дороже. Однако уровень добычи палладия был тогда недостаточно высок для мирового автомобилестроения. Поэтому пик продаж палладия приходится уже на 90-е годы, когда были разработаны новые месторождения этого металла.
В начале 90-х годов цена на палладий на Лондонской бирже колебалась в районе 150-200 долларов за тройскую унцию (около 31 грамма). При этом не следует забывать, что, учитывая инфляцию, 150 долларов 1990 года - это приравнивалось приблизительно 600 долларам 2010 года.
Динамика цен на палладий в начале 2000-х годов активизировалась, и в 2001 году цена палладия достигла исторического рекорда, когда этот благородный металл стал стоить около 900-1000 долларов. Новый рост цен на палладий произошел уже в 2011 году, когда он приравнялся 825 долларам за тройскую унцию. В последующие годы стоимость палладия стабилизировалась на уровне 700-800 долларов за унцию.
Однако в последние два года на бирже наблюдается постепенное снижение фьючерсов на палладий . Учитывая снижение добычи металла и потенциальный его дефицит, это выглядит несколько парадоксально, так как снижение добычи обычно вызывает рост цены. Эксперты эту ситуацию связывают со снижением экономики Китая (основного импортера), а также с появлением автомобильной промышленности более дешевых нейтрализаторов выхлопных газов.
В 2015 году средняя мировая цена на палладий снизилась до 550-600 долларов за унцию, и снижение продолжилось.
Тем не менее, специалисты по бирже драгоценных металлов считают, что инвестиции в палладий далеко не так безнадежны, как кажется. Прогнозы цен на палладий в 2016 году гораздо более оптимистичны. Во-первых, потребности в электронике, медицине, химической и других отраслях промышленности в палладии никто не отменял. Во-вторых, у России в планах существует разработка новых, не затронутых пока, месторождений палладия .
В любом случае, инвестирование в палладий , как и в любой другой драгоценный металл, не принесут быстрой прибыли. Они больше подходят для долгосрочного инвестирования, то есть сохранения денежных средств.
Что касается роли палладия в автомобильной промышленности, то новые каталитические конвертеры выхлопных газов на основе органического карбамида (мочевины) больше используются с дизельными, а не бензиновыми, двигателями. Поэтому катализаторы на основе палладия все еще имеют достаточно высокую перспективу применения (особенно, если учесть, что многие производители по-прежнему используют дорогие платиново-иридиевые сплавы).
Происхождения и свойства палладия
Палладий получил свое название в честь планеты Паллады. Небесное тело было обнаружено в 1801-ом году. Открытие немца Ольберса произвело впечатление на химика Волластона. Последний через 2 года и получил палладий.
Металл был добыт англичанином из сырой платины. Он и сейчас относится к платиновой группе. Палладий в ней самый легкий. Его плотность чуть больше 12 граммов на кубический сантиметр.
Еще одна отличительная черта – пластичность. Свойства палладия сходны с другими драгоценными металлами, например, он подобно золоту легко растягивается в тончайшие листы и проволоку, принимает любые формы. Это находка для ковщиков и .
Название группы металла говорит само за себя. Палладий – благородный представитель . В ней он, кстати, расположен под 46-ым номером. Он находится в 5-ом периоде, в побочной подгруппе 8-ой группы. Обозначается элемент Латинскими буквами Pd.
Палладий уступает по устойчивости к некоторым собратьям из таблицы химических элементов. К примеру, он реагирует с смесью серной и соляной кислот. Волластон, кстати, так впервые и не сумел отделить металл от платины. Азотная кислота и вовсе растворяет благородный металл.
Зато, он устойчив к разбавленным вариациям кислот и любым щелочам. Если не использовать против палладия «оружие концентрированных кислот», он крепок, ему нипочем коррозия и любые воздействия извне. К тому же, из платиновой группы только палладий встречается в самородках.
Учитывая стойкость этого благородного металла к химическим реакциям, из него изготавливают посуду для лабораторий. Из платины, которая даже кислот не боится, изделия были бы слишком дорогостоящими. Мешать сурьму за три копейки в мисочке за тридцать тысяч рублей нелогично. Палладий же выгоднее по цене своей именитой «родственницы».
Месторождения палладия
Геологи подсчитали, что в недрах Земли палладий занимает долю в 6%. То есть, этого благородного металла в недрах вдвое больше, чем . 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.
Найти светлый металл, внешне напоминающий , можно и в золотоносных песках. Но, это не промышленный метод. Примесей при промывке песков слишком мало.
Недавно ученые открыли редкую разновидность золота. Ее назвали палладистой, поскольку в состав желтого металла входят примерно 6% палладия.
Внешне такое ничем не отличается от обычного, но может служить источником сразу двух драгоценных металлов. Правда, месторождение палладиевого золота, пока, в мире только одно. Расположено оно в Бразилии.
К слову, белое золото, ставшее в последнее время популярным на ювелирном рынке, стало белым именно за счет палладия. Его добавили в сплав, добившись благородного тона изделий. Металл платиновой группы идеально полируется. Поверхность поражает гладкостью, не царапается, не подвергается коррозии. Для ювелиров это – бесценные качества.
К тому же, палладий не тускнеет на протяжении долгих десятилетий. Это навело мастеров на мысль не только добавлять металл в , но и делать из него самостоятельные украшения. Сейчас эта тенденция набирает обороты. Украшения дешевле платиновых. Их часто выбирают те, кто не любит золото.
Ювелиры используют не чистый палладий, а его сплавы. Они также маркируются пробами. Больше всего благородного металла в 950-ой пробе. В 850-ой его 85%, а в 500-ой всего половина. Остальные 50% состава – серебро, и никель.
Применение палладия
В промышленности из палладия часто делают трубы. На руку мастерам «податливые» характеристики металла. В обычном состоянии он растягивается до тех пор, пока нагрузка натяжения не составит 18 с половиной килограммов на квадратный миллиметр.
Но, стоит добавить к палладию немного с рутением, как показатель увеличивается в разы. Это идеально для получение путем растяжения цельных труб, то есть, изделий без спаек и швов.
Используют палладий и в протезировании зубов. Он значительно удешевляет стоимость протезов. При этом, качество их остается высоким. Но, основной потребитель благородного металла – автопроизводство. Оно требует 70% всего добываемого палладия в год.
Производители машин должны выдерживать регламент по количеству и составу автомобильных выхлопов. Палладий в машинных католизаторах делает выхлопы чище. Это позволяет соблюдать законодательства Америки, Японии, государств Европы и Юго-Восточной Азии.
На рынок электронной промышленности приходятся лишь 15% палладия. Следовательно, сфера забирает всего около 10-ти процентов. На задворках химическая промышленность.
Благородный металл используют при получении ацетилена и препаратов фармацевтики. На эти цели уходит 3% добываемого в мире палладия. Присоединились к его использованию и астрофизики.
Они открыли, что металл платиновой группы отлично очищает водород, которого на земле всего 1%. А, между тем, он необходим, к примеру, для топлива, используемого в ракетной промышленности.
Интересно, что там, куда ракеты летают, палладия в миллионы раз больше, чем на Земле. Этот металл завсегдатай состава метеоритов, падающих на нашу планету. Так что, использовав, весь земной палладий , придется отправляться за ним в космос.
Инструкция
Если имеются образцы достаточно чистых металлов, сходных по внешнему виду (например, палладий, платина, серебро), то можно сравнительно легко их друг от друга, определив плотность каждого из образцов. Поскольку плотность чистого серебра примерно 10,5 грамм/кубический сантиметр, – около 12 грамм (точнее, 12,02), а платины – примерно 21,4 грамма. Но, разумеется, такой способ допустим лишь для весьма чистых веществ, в которых содержание примесей сравнительно мало.
Безошибочно отличить палладий от той же платины можно, попробовав кусочек вещества в горячей азотной кислоте. Палладий растворится, платина – нет. Она растворяется лишь в знаменитой «царской водке» (смеси соляной и азотной кислот), причем при нагревании. В холодной «царской водке» реакция идет очень медленно.
Геологи, а также химики-аналитики широко применяют качественное благородных металлов на пробирном камне. Он представляет собою специально изготовленную пластину из определенного вида кремниевых сланцев. Такой пробирный камень обладает следующими свойствами: он очень тверд, к агрессивным веществам (включая и их смеси), имеет мелкозернистое .
Качественный анализ (пробу) на этом камне так: берут испытуемый металл (или его сплав) и проводят, с довольно ощутимым нажимом, по поверхности пластины. След должен быть хорошо различимый, иметь в длину около 2-х сантиметров. После чего воздействуют на след специально подготовленным реагентом и , каков будет результат.
Если проведенная черта оставлена палладием или его сплавом, то при воздействии на нее реагента, состоящего из смеси « » и 10%-го раствора йодистого калия, быстро возникает яркое, хорошо различимое красно-коричневатое пятнышко. Это происходит потому, что в ходе химической реакции образуется вещество К2PdCl4 - тетрахлоропалладат калия.
Полезный совет
Палладий находит очень широкое применение в органическом синтезе (катализатор), в гальванотехнике и электротехнике, медицине, при изготовлении высокоточных измерительных приборов. При добавлении даже самых малых количеств палладия к золоту, оно приобретает прочность и характерный цвет («белое золото»). Палладий является драгоценным металлом и потому используется при торгах на биржевых и внебиржевых рынках.
Вы случайно наткнулись на старинную бабушкину брошку и не можете понять, из чего она. Что ж, самым простым способом разобраться в сложившейся ситуации является поход к ювелирных дел мастеру, который по наработанной методике под микроскопом, а также с применением химических препаратов определит вам состав сплава . К этой процедуре ювелир привлечет также весы и дополнительное прикладное оборудование в виде пилочек и иголочек.
Инструкция
Наиболее применимым методом является сплава пробирным камнем. В основе метода лежит с применением эталона металла, который распознают в сплаве, и лидийского , на который наносят след. Сам должен быть определенной породы в виде черного бруса пористой структуры. По цвету оставленного следа ювелир и определяет сплав, долю присутствия драгоценного металла в изделии.
Если наличие драгоценных металлов под вопросом, то специалист прибегает к полноценному химическому анализу с использованием « », которая со стопроцентной гарантией обозначит присутствие в сплаве золота или платины. В основе лежит свойство кислоты растворять драгоценные . Именно это и спровоцировало появление «царская».
К современным средствам определения состава сплава эмиссионные спектрометры. Их диапазон значительно шире, чем частные методы ювелиров, и определяют в составе сплавов цветные, металлы, а также горные породы. Принцип работы этого прибора построен на применении разных плазменных зарядов.
Конечно, для домашнего использования приобретать спектрометр нецелесообразно, да и определение сплава брошки вашей бабушки не будет столь сильным мотиватором для покупки эмиссионного спектрометра. Вам будет лучше обратиться в специализированное учреждение или научно-исследовательскую лабораторию, производящие подобные анализы для .
Источники:
- как определить долю серебра в 2019
Каждое драгоценное изделие, покупаемое в ювелирном магазине, имеет ярлык и пробу . На ярлыке указывается наименование изделия, его конструкция, составляющие части, вес драгоценного металла в граммах, вес драгоценного камня в каратах (если таковой имеется), изготовитель.
Вам понадобится
- - кремнистый сланец;
- - набор пробирных игл;
- - латунные пластинки.
Инструкция
Проба драгоценных металлов проставляется заводом-изготовителем и означает содержание золота, серебра или платины в 1000 частей металла, из которого данное изделие изготовлено. Чтобы поставить ту или иную пробу , изделие, прежде всего опробируется, клеймится.
Опробирование может быть разрушающим и неразрушающим. Наиболее точным является разрушающее опробирование. При его использовании изделие из драгоценного металла помещают в специальный , в котором растворяется сопутствующий металл, а золото (серебро, ) остается в осадке. По количеству осадка определяют пробу изделия. Однако такой способ разрушает изделие.
Для этого требуется кремнистый сланец с отполированной поверхностью черного цвета и набор пробирных игл, латунные пластинки с напаянными пластинками драгоценных металлов различных проб. Для определения пробы проведите пробирной иглой по поверхности камня, так чтобы осталась полоска 5-20 мм. Проведите рядом такую же черту проверяемым изделием.
Смочите оба следа пробирным реактивом. Обычно для этого используется хлорное золото . Через несколько секунд осмотрите пробирный камень. Если результат воздействия реактива одинаков, тогда проверяемое изделие соответствует пробе используемой пробирной иглы. Если след от реактива на испытуемой полоске светлее, чем на полоске от пробирной иглы, тогда проба изделия выше. Если темнее – ниже. Если при попадании реактива след вскипел или сильно потемнел, значит в изделии очень малое содержание золота или его нет вообще.
В условиях проверить пробу изделия можно только при осмотре изделия на наличие клейма. На клейме должна быть изображена голова в кокошнике, повернутая направо. Далее проба изделия. Такое клеймение драгоценных металлов принято в России с 2002 года. На изделиях более раннего года должна определяться пятиконечная с серпом и молотом и номер пробы.
При получается так называемое известковое тесто, его объем увеличивается примерно в 3,5 раза по сравнению с исходным. Подобное тесто, если оно качественное, содержит порядка 50% основного вещества и столько же воды. Для определения его плотности необходимо провести достаточно несложные измерения и вычисления.
Вам понадобится
- - сосуд объемом один литр;
- - весы.
Инструкция
Известь используют при побелке, добавляют в штукатурные и кладочные растворы, силикатные бетоны. Ее неправильное гашение может привести к тому, что в веществе окажутся непогашенные частицы, способные привести к отслаиванию побелки, вздутию и разрушению штукатурки. Одним из важнейших показателей известкового теста является его плотность, именно по ней можно судить о процентном соотношении в готовом продукте извести и воды.
Чтобы определить плотность известкового теста, сначала взвесьте металлический сосуд объемом 1 литр и запишите результат взвешивания. После этого заполните его до краев известковым тестом и снова взвесьте. Полученный результат запишите.
Теперь узнайте вес известкового теста в сосуде, для этого вычтите из второго результата первый (массу пустого сосуда). Допустим, масса емкости равна 1 кг, а ее же масса с 1 литром известкового теста – 2,35 кг. Значит, масса содержимого емкости равна 1,35 кг.
Определите плотность известкового теста. Как известно, она равна отношению массы вещества к его объему. Отсюда следует, что необходимо 1,35 разделить на 1 (или 1350 на 1000, если проводить вычисления в граммах и миллилитрах). Ответ – плотность известкового теста в данном примере равна 1,35 кг/л, или 1350 кг в кубическом метре.
О чем говорит полученный результат? Качество известкового теста определяют по его плотности в соответствии со стандартами для кальциевых и магнезиальных видов извести. Для кальциевой извести: 1300 г/л – первый сорт; 1350 г/л – второй сорт; 1400 г/л – третий сорт; 1450 г/л и выше – отход.
Для магнезиальной извести: 1300-1350 г/л – первый сорт; 1400 г/л – второй сорт; 1450 г/л – третий сорт; 1500 г/л и выше – отход.
Сравнив приведенные выше данные и полученные результаты вычислений, можно сделать вывод о том, что известковое тесто относится ко второму сорту, если использовалась кальциевая известь, и к первому, если брали магнезиальный исходный продукт.
Видео по теме
Источники:
- Известковое тесто технология приготовления в 2018
- плотность теста в 2018
В периодической системе элементов Д.И. Менделеева серебро имеет порядковый номер 47 и обозначение «Ag» (argentum). Название этого металла, вероятно, произошло от латинского «argos», что означает «белый», «блистающий».
Инструкция
Серебро было известно человечеству еще в IV тысячелетии до нашей эры. В Древнем Египте его называли даже «белым золотом». Этот металл встречается в природе как в самородном виде, так и в виде соединений, например, сульфидов. Серебряные самородки обладают большим весом и часто содержат примеси золота, ртути, меди, платины, сурьмы и висмута.
Химические свойства серебра.
Серебро относится к группе переходных металлов и обладает всеми свойствами металлов. Однако активность серебра невелика – в электрохимическом ряду напряжений металлов оно находится правее водорода, почти в самом конце. В соединениях серебро чаще всего проявляет степень окисления +1.
При обычных условиях серебро не реагирует с кислородом, водородом, азотом, углеродом, кремнием, но взаимодействует с серой, образуя сульфид серебра: 2Ag+S=Ag2S. При нагревании серебро взаимодействует с галогенами: 2Ag+Cl2=2AgCl↓.
Растворимый нитрат серебра AgNO3 используется для качественного определения галогенид-ионов в растворе – (Cl-), (Br-), (I-): (Ag+)+(Hal-)=AgHal↓. К примеру, при взаимодействии с анионами хлора серебро дает нерастворимый белый осадок AgCl↓.
Почему серебряные изделия темнеют на воздухе?
Причина постепенного изделий из серебра объясняется тем, что серебро реагирует с содержащимся в воздухе сероводородом. В результате этого на поверхности металла образуется пленка Ag2S: 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O.
Как серебро взаимодействует с кислотами?
С разбавленными соляной и серной кислотами серебро, как и медь, не взаимодействует, поскольку является металлом низкой активности и не может вытеснять из них водород. Кислоты-окислители, азотная и концентрированная серная кислоты, растворяют серебро: 2Ag+2H2SO4(конц.)=Ag2SO4+SO2+2H2O; Ag+2HNO3(конц.)=AgNO3+NO2+H2O; 3Ag+4HNO3(разб.)=3AgNO3+NO+2H2O.
Если к раствору нитрата серебра добавить щелочь, получится темно-коричневый осадок оксида серебра Ag2O: 2AgNO3+2NaOH=Ag2O↓+2NaNO3+H2O.
Как и соединения одновалентной меди, нерастворимые осадки AgCl и Ag2O способны растворяться в растворах аммиака, давая комплексные соединения: AgCl+2NH3=Cl; Ag2O+4NH3+H2O=2OH. Последнее соединение часто применяют в органической в реакции «серебряного зеркала» – качественной реакции на альдегидную группу.
Полоний - радиоактивный химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, он относится к халькогенам. Полоний представляет собой мягкий серебристо-белый металл. Стабильных изотопов у данного элемента нет, но известно 27 радиоактивных.
Инструкция
Полоний был одним из первых открытых радиоактивных элементов, его обнаружили Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри в 1898 году. Свое название он получил в честь Польши - родины Марии Склодовской-Кюри. Впервые полоний был выделен из урановой смоляной руды.
Полоний - редкий элемент, известны две его кристаллические модификации: низкотемпературная форма с кубическая решеткой, при температуре выше 36°С устойчива форма с ромбоэдрической решеткой.
Полоний присутствует в небольших количествах в морской воде, его могут накапливать различные морские организмы. Этот элемент попадает в тело человека вместе с пищей, после чего равномерно распределяется по отдельным органам.
В высоких концентрациях полоний чрезвычайно токсичен, для работы с ним используют специальные боксы. Токсичность была исследована в опытах на животных, он вызывал изменения состава периферической крови и сокращал продолжительность жизни. У животных развивались опухоли различных органов. Биологическое воздействие полония в малых концентрациях недостаточно изучено.
Палладий - это один из элементов таблицы Менделеева, входящий в платиновую группу
История открытия палладия и его нахождение в природе, биологические, химические и физические свойства палладия, применение палладия в ювелирной промышленности, инвестиции в палладий, производство палладия, факты о палладие
Развернуть содержание
Свернуть содержание
Палладий - это, определение
Палладий - это крайне тяжелый и очень тугоплавкий пластичный и ковкий металл, который очень легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку. По плотности, которая у него равна 12 г/см3, палладий всё же ближе к серебру, плотность которого равна 10,5 г/см3, чем к родственной платине (21 г\см3). Палладий втречающийся в природе состоит из шести стабильных изотопов: 102Pd (1,00 %), 104Pd (11 %), 105Pd (22 %), 106Pd (27 %), 108Pd (26 %) и 110Pd (11 %). Наиболее долгоживущий и искусственный радиоактивный изотоп 107Pd с периодом полураспада равным более семь миллионов лет. Многие изотопы палладия в небольших количествах образуются при делении ядер урана и плутония. В современных ядерных реакторах в 1 тонне ядерного топлива при степени выгорания 3 %, содержится около 1,5 килограмм палладия.
Палладий - это один из элементов периодической системы хим. элементов имени Менделеева. В таблице данный элемент имеет порядковый номер 46 и располагается в пятом периоде элементов.
Палладий - это благородный металлам относящийся к платиновой группе. Сам по себе имеет бело - серебристый цвет.
Палладий - это единственный химический элемент с предельно заполненной наружной электронной оболочкой. На внешней орбите атома палладия находится 18 электронов.
Паладий - это элемент, который часто используют при получении белого золота или в качестве основы палладиевого сплава. Даже 1-2% палладия хватит, чтобы золото приобрело серебристо-белый оттенок. Но чаще всего белое золото 583 пробы содержит 13% палладия. Оно больше всего подходит для оправы бриллиантов.
Палладий - это элемент, способный усиливать антикоррозионные свойства даже такого стойкого к агрессивным средам металла, как титан. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам.
Паладий - это материал, из которого изготавливается большинство медалей, вручаемых выдающимся ученым, а так же спортсменам.
История открытия палладия
Палладий был открыт английским врачом и химиком Вильямом Волластоном в 1803 году при изучении сырой платины, привезенной из Южной Америки, в той ее части, которая растворима в царской водке. Растворив руду, Волластон нейтрализовал кислоту раствором NaOH, после чего 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. Лишь через год Волластон доложил Королевскому обществу о том, что им в сырой платине обнаружены палладий и еще один новый благородный металл - родий. Само название нового элемента - палладий (Palladium) Волластон произвел от названия малой планеты Паллады (Pallas), открытой незадолго до этого (1801) немецким астрономом Ольберсом.
Сорок шестой элемент благодаря ряду своих замечательных физико-химических свойств нашел широкое применение во многих областях науки и жизни. Так из палладия изготовляют некоторые виды лабораторной посуды, а также детали аппаратуры для разделения изотопов водорода. Весьма ценное применение находят сплавы палладия с другими металлами. Например, сплавы сорок шестого элемента с серебром применяют в аппаратуре связи (изготовление контактов). В терморегуляторах и термопарах используются сплавы палладия с золотом, платиной и родием. Определенные сплавы палладия применяются в ювелирном деле, зубоврачебной практике (зубные протезы) и даже идут на изготовление деталей кардиостимуляторов.
При нанесении на фарфоровые, асбестовые и прочие носители, палладий служит катализатором ряда окислительно-восстановительных реакций, что широко используется при синтезе ряда органических соединений. Палладиевый катализатор применяют для очистки водорода от следов кислорода, а также кислорода от следов водорода. Раствор хлористого палладия - прекрасный сигнализатор наличия угарного газа в воздухе. Покрытия из палладия применяются для нанесения на электрические контакты для предотвращения искрения и повышения их коррозионной стойкости (палладирование).
В ювелирных изделиях палладий используется как в качестве компонента сплавов, так и сам по себе. Кроме того, банк России чеканит из палладия памятные монеты в очень ограниченном количестве. Небольшое количество палладия расходуется в медицинских целях - приготовление цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине.
Честь открытия палладия принадлежит англичанину Уильяму Хайду Волластону, выделившему новый металл из сырой платины южноамериканских рудников в 1803 году. Кто же этот человек, чьим именем названа медаль из чистого палладия, ежегодно присуждаемая Лондонским геологическим обществом?
В конце восемнадцатого века Уильям Волластон был одним из многих никому не известных лондонских врачей, практиковавших в бедных рабочих районах. Работа, не приносившая дохода, не могла устроить умного и предприимчивого молодого человека. В те времена врачу приходилось иметь навыки не только медика, но и владеть аптекарским делом, что в свою очередь предполагало отличное знание химии. У.Х. Волластон оказался отменным химиком - изучая платину, он изобрел новый способ изготовления платиновой посуды и наладил ее производство. Стоит упомянуть, что в те годы платиновая посуда для химических лабораторий была необходимостью, ведь ажиотаж вокруг научных открытий был таким же, как во времена алхимиков вокруг философского камня. Неслучайно на рубеже XVIII и XIX вв. открыто около 20 новых химических элементов!
Неудивительно, что новое предприятие англичанина стало приносить ему немалый доход, достаточный чтобы оставить бесперспективную медицинскую практику. Продукция, производимая Волластоном, пользовалась спросом далеко за пределами туманного Альбиона, позволяя англичанину не беспокоясь о денежном вопросе, заниматься новыми химическими изысканиями. Совершенствуя технику аффинажа и очистки платины от примесей, химик пришел к мысли о возможности существования платиноподобных металлов.
Платина, с которой приходилось работать Волластону, являлась побочным продуктом, получаемым при промывке золотоносных песков в далекой Колумбийской республике. Помимо золота она содержала примеси ртути, от которых необходимо было избавиться. Сырую платину он растворял в царской водке, после осаждал из раствора только платину - особо чистым нашатырем NH4Cl. Тогда-то Волластон отметил, что осаждаемый раствор имеет розовый оттенок, которого не могут дать такие примеси, как золото и ртуть. Добавив к окрашенному раствору цинк, химик получил осадок черного цвета, который он высушил, а затем растворил в царской водке. Оказалось, что растворяется лишь часть черного порошка. Разведя концентрат водой, Волластон добавил цианид калия, в результате чего образовался обильный осадок оранжевого цвета, который при нагревании приобретал серый цвет. Серый осадок сплавлялся в металл, который по удельному весу был меньше ртути. Растворив полученный металл в азотной кислоте, Волластон получил растворимую часть, которая и была палладием и нерастворимую, из которой он выделил другой платиноид - родий.
Свое название родий получил от греческого слова «розовый», ведь соли родия придают раствору розовый цвет. Что касается палладия, то его Волластон назвал в честь одного астрономического открытия, произошедшего ранее. Незадолго до открытия палладия и родия (в 1802 г.) немецкий астроном Ольберс обнаружил в солнечной системе малую планету и в честь древнегреческой богини мудрости Афины Паллады так и назвал ее Палладой.
Что же Волластон предпринял после открытия нового элемента? Он не стал сразу же заявлять об этом, а распространил анонимную рекламу о продаже нового металла палладия в магазине торговца минералами Форстера. Сообщение о новом благородном металле - «новом серебре» заинтересовало многих, в том числе и химика Ричарда Ченевикса. Имея типичный вспыльчивый и неудержимый ирландский характер, Ченевикс желал разоблачить «мошенническую проделку» и, пренебрегая высокой ценой, купил слиток палладия и стал его анализировать.
Вскоре ирландец выдвинул предположение о том, что металл вовсе не новый элемент, а изготовлен из платины путем ее сплавления ртутью по методу русского ученого А. А. Мусина-Пушкина. Это мнение Ченевикс поспешил высказать - сначала в докладе, прочитанном перед членами Лондонского Королевского общества, а затем и в широкой печати. В ответ на это анонимный автор рекламы объявил, что он готов выплатить 20 фунтов стерлингов тому, кто сумеет искусственно приготовить новый металл, по предполагаемому Ченевиксом методу. Однако другие химики, да и сам Ченевикс, при всем своем старании никак не могли найти в палладии ни ртути, ни платины...
Лишь спустя некоторое время Волластон заявил официально, что это он автор открытия палладия и описал способ его получения из сырой платины. Одновременно он сообщил об открытии и свойствах еще одного платинового металла - родия. Кроме того, он рассказал, что был тем анонимным продавцом нового металла, который назначил премию за его искусственное приготовление.
Вот таким интересным и неординарным человеком был Уильям Хайд Волластон - малоизвестный лондонский врач и всемирно известный химик - первооткрыватель палладия и родия.
Нахождение палладия в природе
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 (5∙10-7 %). Уильяму Волластону приходилось извлекать палладий из зерен колумбийской самородной платины - единственного известного в те времена минерала, содержащего палладий. В наше время геохимики могут назвать около 30 минералов, в которые входит этот благородный металл.
Как и платина, сорок шестой элемент встречается в самородном виде (в отличие от остальных платиноидов), при этом он может содержать примеси других металлов: платины, золота, серебра и иридия. По внешнему виду его довольно трудно отличить от самородной платины, но он значительно легче и мягче ее. Довольно часто палладий сам является примесью в самородном золоте или платине. Так в рудах Норильска обнаружена палладистая платина, содержащая 40 % палладия, а в Бразилии (штат Минас Жераис) найдена очень редкая и малоизученная разновидность самородного золота - палладистое золото или порпецит. По внешнему виду этот минерал весьма трудно отличить от чистого золота, потому что он содержит всего 10 % палладия.
Около трети минералов, содержащих палладий, мало изучены, некоторые из них не имеют даже названия, это связано с тем, что минералы всех платиновых металлов образуют в рудах микровключения и труднодоступны для исследования. Один из таких минералов - аллопалладий. Этот серебристо-белый с металлическим блеском минерал очень редок. Полностью все составляющие этого минерала не выявлены до сих пор, однако спектральный анализ показал содержание в нем ртути, платины, рутения и меди. Самые известные палладиевые минералы - это палладит PdO, станнопалладит Pd3Sn2, стибиопалладит Pd3Sb (содержит примеси PtAs2), брэггит (Pd, Pt, Ni) S (16-20 % палладия), потарит PdHg. Последний из названных минералов был найден еще в 1925 году в алмазных россыпях Британской Гвинеи. Его состав был установлен обычным химическим анализом: 34,8 % Pd и 65,2 % Hg.
Самые крупные россыпные месторождения платиновых металлов (в том числе и палладия) расположены в России - на Урале. Среди других богатых палладием стран выделяются США (Аляска), Колумбия и Австралия.
Однако главным поставщиком сорок шестого элемента стали месторождения сульфидных руд никеля и меди, в которых палладий является побочным продуктом переработки. Ведь содержание его в таких рудах втрое больше, чем самой платины, не говоря уже об остальных ее спутниках. Крупные залежи таких руд расположены в Африке (Трансвааль) и Канаде. В нашей стране богатейшие месторождения медноникелевых руд расположены в Заполярье (Норильск, Талнах).
Палладий содержится не только в недрах нашей планеты, о чем свидетельствует химический анализ космических «гостей». Так, в железных метеоритах на тонну вещества приходится до 7,7 грамма палладия, а в каменных - до 3,5 грамма. А на Солнце его открыли одновременно с гелием еще в 1868 г.
Неудивителен тот факт, что, обладая богатейшими запасами руд платиновых металлов, Россия - один из крупнейших в мире производителей и экспортеров палладия, а также платины, никеля и меди. Лидерство в этой сфере среди российских компаний принадлежит ГМК «Норильский никель». Предприятия, принадлежащие компании, ведут добычу ценных металлов на Таймырском и Кольском полуостровах. Ведется разработка месторождений Красноярского края. Считается, что месторождение Таймырского полуострова одно из самых богатых в мире по содержанию палладия в сульфидных рудах. По этой причине компания «Норильский никель» - обладатель крупнейших запасов палладия в мире.
Биологические свойства палладия
Ученые определенно ничего не могут сказать о биологической роли палладия в живых организмах, возможно дальнейшие исследования свойств данного платиноида выявят его значимость в определенных биологических процессах.
Тем не менее, роль данного элемента в медицине достаточно велика. Так в некоторых странах (включая Россию) определенное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине. Сразу же после открытия Розенбергом цитостатического действия платины, ученые всего мира приступили к изучению данного явления и синтезированию в медицинских целях всё более эффективных и безопасных соединений платины. Последние годы ведущие мировые медицинские институты и крупные компании пытаются найти биоактивные препараты среди других соединений платиновой группы, в том числе палладия. Этот благородный металл убивает и замедляет рост раковых клеток не хуже платины, но зато почти в десять раз менее токсичен. Противоопухолевые препараты на основе палладия проходят последние клинические испытания и вскоре могут оказаться на вооружении врачей-онкологов.
Другое довольно важное назначение палладия и его сплавов связано с высокой биологической совместимостью этого металла - изготовление медицинского инструментария, деталей кардиостимуляторов и зубных протезов. Уже сейчас применение традиционных неблагородных сплавов на основе кобальта, никеля и хрома для ортопедической стоматологии существенно сокращается в связи с частыми случаями возникновения побочных реакций у ряда пациентов, чувствительных к влиянию неблагородных металлов.
Что же заменит устаревшие материалы? Ответ очевиден - сплавы благородных металлов, в том числе платиноидов и палладия в частности. Один из таких сплавов - палладент («Суперпал»), содержащий 60 % палладия и 10 % золота. Сплав обладает красивым серебристо-серым металлическим цветом, надежными прочностными характеристиками, биологически совместим. В челюстно-лицевой хирургии применяется для изготовления протяжённых мостовидных протезов. Другой сплав, содержащий палладий - плагодент («Супер КМ»). На 98 % состоит из благородных металлов (кроме палладия содержит золото и платину), имеет светло-желтый цвет и предназначен для изготовления цельнолитых протезов, вкладок, полукоронок, мостовидных протезов преимущественно с керамическим или ситалловым покрытием.
Палладий использует и пищевая промышленность. После того, как в ряде стран выяснилось, что никель стал причиной всплеска аллергии населения, многие обвинили в этом посуду из этого материала. Однако последующие исследования опровергли эту гипотезу и установили истинную причину аллергической реакции - никель был обнаружен в пище, а точнее в маргарине, производимом из растительного масла. Дело в том, что по технологическому процессу масло должно стать твердым, для этого его гидрируют, то есть насыщают молекулы водородом с помощью катализатора. В роли такового долгое время выступал никель. Для интенсификации процесса порошок катализатора интенсивно перемешивают с растительным маслом при высокой температуре, а затем от катализатора избавляются путем фильтрации, однако, полностью никель не удаляется, а уж если происходит сбой в процессе, то в конечный продукт поступает довольно большое количество этого аллергена.
Решить эту проблему удалось благодаря разработкам ученых Нефтехимического института имени А.В. Топчиева. Им удалось создать катализатор на основе палладия, нанесенного на оксид алюминия. Это внедрение позволило решить сразу несколько проблем: палладий инертен и безопасен для человека, кроме того, во много раз эффективнее никеля, значит, его нужно в тысячи раз меньше. Есть и другие преимущества палладиевого катализатора - его легче удалить из конечного продукта и структура молекул последнего «расшифровывается» организмом легче, чем в случае никелевого катализатора, поэтому «палладиевый» маргарин легче усваивается.
Палладий - благородный платиновый металл серебристо-белого цвета c гранецентрированной кубической решеткой типа медной (а = 0,38902 нм, z = 4). Входя в первую триаду платиноидов палладий, все же по внешнему виду более похож на серебро, чем на платину. В тоже время все три металла внешне весьма схожи, чего не скажешь об их плотности. В этом аспекте палладий (плотность 12,02 г/см3) гораздо ближе к серебру (10,49 г/см3), чем к платине (21,5 г\см3).
Кроме того, что сорок шестой элемент самый легкий из платиновых металлов, он еще и самый легкоплавкий из них - температура плавления Pd 1 552 °С, в то время, как температура плавления платины (Pt) равна 1 769 °С, температура плавления родия (Rh) 1 960 °С, температура плавления рутения (Ru) 2 250 °С, для иридия (Ir) температура плавления составляет 2 410 °С, а температура плавления осмия (Os) превышает 3 000 °С. Такая же ситуация и с температурой кипения платиновых металлов - самая низкая у палладия (3 980 °С), для родия и платины около 4 500 °С, у рутения около 4 900°С, а у иридия (5 300 °С) и осмия (5 500 °С) самые высокие температуры кипения из всех платиноидов.
Другие температурные характеристики сорок шестого элемента: теплоемкость (при температуре 0 °С) 0,058 кал/(г∙°С) или 0,243 кДж/(кг∙К); теплопроводность 0,17 кал/(см∙сек∙°С) или 71 Вт/(м∙К). Линейный коэффициент теплового расширения при 0 °С равен 11,67∙10-6.
Схожесть внешнего вида палладия с серебром и платиной, его способность хорошо полироваться, устойчивость к коррозии и, как следствие, отсутствие потускнения - все эти качества сделали сорок шестой элемент одним из ювелирных металлов. В палладиевой оправе эффектно выделяются драгоценные камни. Большой популярностью пользуются часы в корпусах из белого золота. Казалось бы причем тут палладий? Дело в том, «белое золото» для часовых корпусов - это золото, обесцвеченное добавкой палладия. Хорошо известно свойство палладия «отбеливать» большое количество золота. На другие металлы палладий тоже воздействует благотворно. Так его добавка к титану (менее 1 %) способна превратить этот металл в абсолютно устойчивый к агрессивным средам сплав. Чистый титан способен сопротивляться царской водке и азотной кислоте, но неустойчив к концентрированным соляной и серной кислотам. Легированный же палладием, титан спокойно переносит их воздействие.
Как и платина, палладий пластичный и ковкий металл, который хорошо сваривается, поддается прокатке, протяжке, штамповке и волочению даже при комнатной температуре. Для разогретого палладия эти качества улучшаются, из него удается получать тончайшие листы, проволоку, цельнотянутые трубы нужной длины и диаметра. Твердость по Бринеллю 49 кгс/мм2. Модуль нормальной упругости для сорок шестого элемента составляет 12600 кгс/мм2. Относительное удлинение при разрыве 24-30 %. Предел прочности при растяжении 18,5 кгс/мм2. Примечательно то, что механические характеристики палладия непостоянны, что важно для техники. Так после холодной обработки твердость этого металла возрастает в 2-2,5 раза, но снижается после отжига. Добавки родственных металлов тоже влияют на свойства палладия: добавка 4 % рутения и 1 % родия увеличивает прочность на растяжение вдвое!
Как и все платиновые металлы, палладий парамагнитен, его магнитная восприимчивость χs∙10-6 (при температуре 18 °С) равна 5,4 электромагнитные единицы. Удельное электросопротивление при 0 °С равно 10 Ом∙см∙10-6. Палладий обладает уникальной способностью поглощать водород: в одном объеме палладия при нормальных условиях растворяется более восьмисот объемов водорода. При этом элемент сохраняет металлический вид, но растрескивается и становится хрупким.
Перед описанием химических свойств палладия необходимо упомянуть о том, что это единственный элемент с предельно заполненной наружной электронной оболочкой: на внешней орбите атома палладия 18 электронов. Какова же важность данного факта? Дело в том, что при таком строении атом просто не может не обладать высочайшей химической стойкостью. Поэтому, на палладий при нормальных условиях не действует даже всесокрушающий фтор. В соединениях палладий бывает двух-, трех- и четырехвалентным, чаще всего двухвалентным. В тоже время, сорок шестой элемент - самый активный из платиновых металлов, близкий по химическим свойствам к платине. На воздухе палладий устойчив до температуры 300-350 °C/
Что интересно, «перевалив» рубеж в 850 °C оксид палладия PdO разлагается на металл и кислород, и при такой температуре металлический палладий становится устойчивым к окислению вновь.
Палладий не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, гидратом аммиака. Это объясняется положением сорок шестого элемента в ряду стандартных потенциалов, где он находится правее водорода. При комнатной температуре палладий реагирует с влажными бромом и хлором.
При температуре 500 °C и выше сорок шестой элемент может взаимодействовать с фтором и другими сильными окислителями, а также с серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием.
Очень интересно взаимодействие палладия с водородом - металл способен поглощать большое количество этого газа (при комнатной температуре один объем палладия вбирает в себя до 950 объемов водорода) благодаря образованию твердых растворов с увеличением параметра кристаллической решетки. Водород находится в металле в атомарном виде и обладает высокой химической активностью. Поглощение большого объема водорода не проходит бесследно для палладия - металл разбухает, вспучивается, дает трещины. Поглощенный газ легко удаляется из палладия при нагреве до 100 °С в вакууме.
Кроме поглощения водорода палладий обладает свойством транзита данного газа через себя. Так, если в изготовленный из палладия сосуд закачать под давлением водород, а затем нагреть закупоренную емкость, то водород «вытечет» из палладиевого 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, а с повышением температуры проницаемость металла становится еще более значительной.
Как и все платиновые металлы, палладий 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 платиноидов. Те почти всегда образуют объемные октаэдрические комплексы. Современной науке известна не одна тысяча комплексных соединений палладия. Некоторые из них приносят практическую пользу - хотя бы в производстве самого палладия.
Известно, что палладий часто используется ювелирами в сплавах с другими благородными металлами. Так сплавы 583-ей и 750-ой проб называемые «белым золотом» могут содержать от десяти процентов палладия и больше. В нашей стране правительством официально установлены пробы палладия 500 и 850. Эти пробы наиболее распространены в ювелирных изделиях.
Еще одна палладиевая проба, пользующаяся популярностью - 950. Связано это с тем, что из металла, такой пробы делают обручальные кольца, как альтернативу кольцам из белого золота с родированным покрытием. Дело в том, что родий довольно быстро стирается с поверхности кольца, и не каждый сможет ежегодно обновлять дорогостоящее покрытие. Палладиевые кольца имеют абсолютно такой же внешний вид, как золотые, но не требуют ежегодного обновления. Помимо стандартных сплавов палладия в ювелирном производстве иногда используются декоративные соединения палладия с индием, образующие широкую цветовую гамму от золотистого до сиреневого. Однако изделия из такого сплава - большая редкость.
В 1988 году впервые были отчеканены из палладия 25-рублевые монеты в серии «1000-летие древнерусской монетной чеканки, литературы, зодчества, крещения Руси». На монете весом 31,1 г высшей 999 пробы изображен памятник князю Владимиру Святославовичу в Киеве. В Базеле на Международной нумизматической выставке эта серия признана лучшей программой года, получив первый приз за качество исполнения.
Выпуск таких монет был ограниченным и продолжался недолго, по этой причине монеты имеют высокую коллекционную стоимость. Наибольшую ценность представляют две серии монет (выпуск 1993-1994 гг.): «Первое русское кругосветное путешествие. 1803-1806» - «Шлюп "Надежда"» с портретом И. Ф. Крузенштерна, «Шлюп "Нева" (Ю.Ф. Лисянский)». Вторая серия «Первая русская антарктическая экспедиция. 1819-1821» - «Шлюп "Мирный" (М.П. Лазарев)», «Шлюп "Восток" (Ф. Ф. Беллинсгаузен)». Также представлены монеты серии «Россия и мировая культура» - «А. Рублев», «М. П. Мусоргский», монеты серии «Русский балет» и посвященные российским монархам.
В мире немало наград и премий, которые вручаются выдающимся ученым. Существует медаль имени Уильяма Хайда Волластона, изготовленная из чистого палладия. Учреждена эта награда была почти два века назад (1831) Лондонским геологическим обществом и по началу изготовлялась из золота. Лишь в 1846 году известный английский металлург Джонсон извлек из бразильского палладистого золота чистый палладий, предназначавшийся исключительно для изготовления этой медали. В числе удостоенных медали имени Волластона был Чарльз Дарвин, а в 1943 году медаль была присуждена советскому ученому академику Александру Евгеньевичу Ферсману за его выдающиеся минералогические и геохимические исследования. Сейчас эта медаль хранится в Государственном Историческом музее.
Однако это не единственная палладиевая медаль. Вторую, присуждаемую за выдающиеся работы в области электрохимии и теории коррозионных процессов, учредило Американское электрохимическое общество. В 1957 году этой наградой были отмечены труды крупнейшего советского электрохимика академика А. И. Фрумкина.
В заслуги Уильяма Волластона входит не только открытие палладия (1803) и родия (1804), получение первой чистой платины (1803), но и независимое от И. Риттера открытие ультрафиолетового излучения. Кроме того, Волластон сконструировал рефрактометр (1802) и гониометр (1809).
Палладиевая промышленность в России появилась сравнительно поздно. Лишь в 1922 году Государственный аффинажный завод выпустил первую партию русского аффинированного палладия. Этим было положено начало промышленному получению палладия в нашей стране.
Известно, что палладий способен усилить антикоррозионные свойства даже такого стойкого к агрессивным средам металла, как титан. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам. Так 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. Раствор хлорида кальция вовсе не действует на сплав, титан же ежегодно теряет до двух миллиметров в агрессивной среде. В чем же секрет такого сплава? Дело в том, что кислота взаимодействует в первую очередь с палладием и тут же поверхность второго компонента сплава покрывается тончайшей окисной пленкой - деталь как бы надевает на себя защитную рубашку. Это явление было названо учеными самопассивацией (самозащитой) металлов.
Еще одним очень ценным свойством палладия является его относительно низкая цена. Так в конце шестидесятых годов прошлого века он стоил примерно в пять раз меньше, чем платина. Со временем цена на сорок шестой элемент возросла, однако возросли цены и на другие благородные металлы. Именно это качество палладия делает его самым перспективным из всех платиновых металлов, расширяя сферы его использования.
Палладий, как и прочие платиновые металлы - 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 такой испытанный катализатор, как никель. Сорок шестой элемент в качестве катализатора используют в производстве ацетилена, многих фармацевтических препаратов, серной, азотной, уксусной кислот, удобрений, взрывчатых веществ, аммиака, хлора, каустической соды и других продуктов органического синтеза.
В аппаратуре химических производств катализатор из палладия чаще всего 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 XX века палладий активно стала использовать автомобильная промышленность в катализаторах дожигания выхлопных газов (нейтрализаторы). Между прочим, нейтрализаторы необходимы не только для очистки выхлопных газов автомобилей, но и для очистки любых газовых выбросов, например на ТЭЦ. Промышленные установки подобного назначения применяются в США, некоторых странах ЕС и Японии.
Благодаря тому, что водород активно диффундирует через палладий, последний применяют для глубокой очистки водорода. 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, кислород, азот) задерживаются в трубках. Для удешевления процесса используют не чистый палладий, а сплавы его с другими металлами (серебро, иттрий).
Применение палладия в электронной промышленности
Палладий и сплавы на его основе широко используются в электронике - для покрытий, устойчивых к действию сульфидов. Определенное количество этого металла идет на производство реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности (аэрокосмическая и военная техника), в том числе в виде сплава с вольфрамом (например, ПдВ-20М). В чистом виде палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости, которые нашли применение в производстве пейджеров, мобильных телефонов, компьютеров, широкоэкранных телевизоров и прочих электронных приборов. Хлорид палладия PdCl2 применяется в качестве активирующего вещества при гальванической металлизации диэлектриков - в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.
Необходим сорок шестой элемент и в ювелирном деле, как в качестве компонента сплавов, так и сам по себе. Например, хорошо известное понятие «белое золото», обозначает сплав золота, палладия и некоторых других элементов. Например, «белое золото» 583-й пробы содержит 13 % палладия, а белый драгоценный металл 750-й пробы имеет следующий состав: Au – 75 %, Ag – 4 %, Pd – 21 % (для этой пробы состав может изменяться). «Чистые» палладиевые ювелирные украшения имеют в своем составе примесь рутения в 5 %.
Применение палладия в быту
Палладий используется для изготовления специальной химической посуды (например, для производства плавиковой кислоты) - перегонные кубы, сосуды, детали насосов, реторты. Часть металла расходуется на изготовление стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов.
В стекольной промышленности сплавы палладия применяют в тиглях для варки стекла, в фильерах для получения искусственного шелка и вискозной нити.
Применение палладия в медицине
Палладий и его сплавы используются и в медицине - изготовление медицинского инструментария, деталей кардиостимуляторов, зубных протезов. В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цисплатине.
Применение палладия в ювелирной промышленности
Палладий по-своему красив, отлично полируется, не тускнеет и не подвержен коррозии. В палладиевой оправе эффектно выделяются драгоценные камни, особенно бриллианты. Сегодня пользуются большой популярностью украшения из палладия, а также из белого золота. Здесь «белое золото» нужно понимать в прямом смысле слова: это золото, обесцвеченное добавкой палладия. Палладий способен «отбелить» почти шестикратное количество золота.
Палладий не часто встретишь в качестве основы для ювелирного изделия - этот драгоценный металл служит как компонент различных ювелирных сплавов. Его часто используют при получении белого золота или в качестве основы палладиевого сплава. Дело в том, что даже 1-2% палладия хватает, чтобы золото приобрело серебристо-белый оттенок (никелевая добавка обеспечивает желтоватый цвет, а родий дает легкую голубизну). Но чаще всего белое золото 583 пробы содержит 13% палладия. Оно как нельзя лучше подходит для оправы бриллиантов.
А при добавлении в платину палладий обеспечивает пластичность металлу. Сам по себе металл слишком мягкий, чтобы использовать его в чистом виде. Поэтому сплавы являются самым оптимальным решением для этого благородного металла, впрочем, как и для остальных.
В природе палладий встречается вкупе с платиной - извлечь его можно по специальной технологии. По внешнему виду палладий напоминает серебро. В 1803 году его так и называли - "новое серебро" по причине его серебристого оттенка. Однако на этом сходство кончается - химические и физико-механические свойства серебра и палладия отличаются как небо и земля. Хотя палладий не окисляется на воздухе и не подвергается воздействию внешних факторов, в азотной и серной кислотах он легко растворяется. В целом можно отметить его необычайную ковкость - из одного грамма палладия можно вытянуть длиннейшую проволоку и раскатать тончайший лист.
Поэтому пластичный палладий нашел применение в электронной индустрии, и в приборостроении, и, конечно же, в ювелирной промышленности. На мировых рынках палладий котируется вместе с золотом, серебром и платиной.
При изготовлении ювелирных украшений в ход идет не чистый палладий, а его сплав с различными химическими элементами, самыми распространенными из которых являются никель, кобальт и рутений. Правительство РФ официально установило 500 и 850 пробы палладия. Это самые распространенные виды проб, которые имеются у большинства ювелирных изделий.
Помимо этого весьма популярна 950 проба, из которой часто изготавливаются обручальные кольца, как альтернативу белому золоту с родированным покрытием. Родий быстро стирается при постоянном контакте с кожей рук, а ходить каждый год в ювелирную мастерскую для обновления покрытия не для всех приемлемо. Палладиевые кольца имеют абсолютно такой же внешний вид, как золотые, но ежегодно обрабатывать их не нужно.
Применение палладия в качестве денег
Выпуск их был закончен несколько лет назад и продолжался недолго, поэтому эти монеты имеют высокую коллекционную стоимость. Наибольший интерес вызывает серия «Первое русское кругосветное путешествие. 1803-1806» - «Шлюп «Надежда»» с портретом И.Ф. Крузенштерна, «Шлюп «Нева» (Ю.Ф. Лисянский)» и серия «Первая русская антарктическая экспедиция. 1819-1821» – «Шлюп «Мирный» (М.П. Лазарев)», «Шлюп «Восток» (Ф.Ф. Беллинсгаузен)». Качество чеканки «пруф», содержание чистого металла в монете 31,1 г, номинал 25 рублей, выпуск 1993-94 гг. Также представлены монеты серии «Россия и мировая культура» – «А.Рублев», «М.П. Мусоргский», монеты серии «Русский балет» и посвященные российским монархам. Количество ограничено. Помимо редкости монеты из палладия могут служить игровым инвестиционным инструментом – начиная с 1997 года цены на палладий на мировом рынке колебались от 150 до 1000 долларов за тройскую унцию.
Спустя четверть века в издаваемом в России «Горном журнале» появилось следующее сообщение: «В 1822 году Г. Бреан имел поручение от испанского правительства очистить и обратить в слитки всю платину, собранную в Америке в течение многих лет. При сем случае, обрабатывая более 61 пуда сырой платины, отделил он два с четвертью фунта палладия, металла, открытого Волластоном и по чрезвычайной редкости своей ценимого в пять с половиной раз выше золота».
Сегодня, когда с относительной точностью подсчитано содержание всех элементов в земной коре, известно, что палладия в ней примерно в десять раз больше, чем золота. Однако общие запасы палладия, как и других металлов платиновой группы, довольно скудны - всего 5-10 - 6%, хотя геохимики могут назвать около 30 минералов, в которые входит этот элемент. В отличие от других платиноидов, палладий, как и сама платина, встречается также в самородном состоянии. Как правило, при этом он содержит примеси платины, иридия, золота, серебра. Нередко палладий и сам находится в природе в виде примеси к самородной платине или золоту. В Бразилии, например, найдена редчайшая разновидность самородного золота (порпецит), в котором содержится 8 - 11% палладия.
Поскольку россыпные месторождения палладия довольно редки, основным сырьем для его получения служат сульфидные руды никеля и меди. Палладию, правда, принадлежит при этом скромная роль побочного продукта переработки руд, но он от этого не становится менее ценным. Крупными залежами таких руд располагают Трансва-аль и Канада. А сравнительно недавно советские геологи нашли в районе Норильска обширные месторождения медно-нике-левых руд, для которых характерно присутствие платиновых металлов, главным образом палладия.
Этот элемент имеется не только на нашей планете - «водится» он и на других небесных телах, о чем свидетельствует состав метеоритов. Так, в железных метеоритах на тонну вещества приходится до 7,7 грамма палладия, а в каменных - до 3,5 грамма. То, что», на Солнце есть пятна, известно всем. А вот то, что на Солнце
есть палладий, знают, видимо, далеко не все. Ученые обнаружили там палладий одновременно с гелием, еще в 1868 году.
Несмотря на то, что палладий примерно в полтора раза тяжелее железа, среди своих «коллег»-платиноидов он прослыл легковесным: по плотности. (12 г/см3) он значительно уступает осмию (22,5), иридию (22,4), платине (21,45). Плавится он также при более низкой температуре (1552° С), чем другие металлы платиновой группы. Палладий легко обрабатывается даже при комнатной температуре. А поскольку он довольно красив, отлично полируется, не тускнеет и не корродирует, ювелиры охотно взяли его в работу: из него изготовляют, например, оправы для драгоценных камней.
Мы уже привыкли к таким газетным штампам, как «черное золото» - так величают нефть, «мягкое золото» - мех, «зеленое золото» - лес. Когда говорят о «белом золоте», обычно подразумевают хлопок. Но, оказывается, золото может быть белым в самом прямом смысле: даже небольшие добавки палладия снимают «с лица» золота желтизну и придают ему красивый белый оттенок. Часы, оправы для драгоценных камней, браслеты из белого золота очень эффектны.
Весьма приятным оказалось знакомство с палладием и для титана. Известно, что этому металлу присуща высокая коррозионная стойкость: даже такие всеядные «хищники», как царская водка или азотная кислота, не могут «полакомиться» титаном, однако под действием концентрированных соляной и серной кислот он все же вынужден коррелировать. Но если его немного «витаминизировать» палладием (добавка- меньше 1%), то способность титана сопротивляться этим окислителям резко возрастает. Такой сплав уже освоен нашими заводами: из него изготовляют аппаратуру для химической, атомной, нефтяной промышленности. 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 «худеет» на 19 миллиметров. Раствору хлорида кальция сплав совсем не по зубам, а титану без примеси палладия приходится отдавать этому агрессору ежегодную дань - более двух миллиметров.
Каким же образом палладию удается столь благотворно влиять на титан? Причиной этого оказалось обнаруженное недавно учеными явление так называемой самопассивации (самозащиты) металлов: если в сплавы на основе титана, железа, хрома или свинца ввести буквально микродозы благородных металлов - палладия, рутения, платиц^ы, то стойкость сплавов против коррозии повышается в сотни, тысячи и даже десятки тысяч раз.
В лаборатории коррозии сплавов Института физической химии ученые испытали действие палладия на хромистую сталь. Детали из этого материала разъедаются многими кислотами за несколько дней. Дело в том, что положительные ионы металла при этом переходят в раствор кислоты, а из раствора в кристаллическую решетку металла проникают ионы водорода, которые охотно соединяются со свободными электронами. Образовавшийся водород выделяется и разрушает сталь. Когда же в кислоту погрузили деталь из той же стали, но с «гомеопатической» добавкой палладия (доли процента), коррозия металла продолжалась всего... несколько секунд, а затем кислота оказалась бессильной. Исследование показало, что кислота взаимодействует в первую очередь с палладием и тут же поверхность стали покрывается тончайшей окисной пленкой - деталь как бы надевает на себя защитную рубашку. Такая «броня» делает сталь практически неуязвимой: скорость ее коррозии в кипящей серной кислоте не превышает десятых долей миллиметра в год (прежде она достигала нескольких сантиметров).
Сам палладий тоже легко попадает под влияние некоторых других элементов: стоит ввести в него, например, небольшое количество родственных металлов - рутения (4%) и родия (1%), как его прочность на растяжение повышается примерно вдвое.
Сплавы палладия с другими металлами (главным образом, серебром) используют в зубоврачебной технике - из него делают отличные протезы. Палладием покрывают особо ответственные контакты электронной техники, телефонных аппаратов и других электротехнических приборов. Из палладия изготовляют фильеры - колпачки с множеством мельчайших отверстий; в производстве тончайшей проволоки или искусственных волокон через эти отверстия продавливают специально подготовленную массу. Палладий служит материалом для термопар и некоторых медицинских инструментов.
Но, пожалуй, наибольший интерес представляют уникальные химические свойства палладия. В отличие от всех элементов, известных сегодня науке, он имеет на внешней орбите атома 18 электронов; иными словами, его наружная электронная оболочка заполнена до предела. Такое строение атома обусловило исключительную химическую стойкость палладия:даже всесокрушающий фтор при обычных условиях опасен для него не более, чем для слона комариный укус. Только призвав на помощь высокие температуры (500° С и более), фтор и другие сильные окислители могут вступить во взаимодействие с палладием.Палладий способен поглощать или, выражаясь языком физиков и химиков, окклюдировать в больших количествах некоторые газы, главным образом водород. При комнатной температуре кубический сантиметр палладия в состоянии поглотить примерно 800 «кубиков» водорода. Разумеется, такие эксперименты не проходят для металла бесследно: он разбухает, вспучивается, дает трещины.
Не менее удивительно и другое свойство палладия, также связанное с водородом. Если, допустим, изготовить из палладия сосуд и наполнить его водородом, а затем, закупорив, нагреть, то газ преспокойно начнет вытекать через... стенки сосуда, как вода через решето. При 240° С за одну минуту через каждый квадратный сантиметр палладиевой пластинки толщиной в миллиметр проходит 40 кубических сантиметров водорода, а с повышением температуры проницаемость металла становится еще более значительной.
Как и другие платиновые металлы, палладий, служит отличным катализатором. Это свойство в сочетании со способностью пропускать водород лежит в основе явления, открытого недавно группой московских химиков. Речь идет о так называемом сопряжении (взаимном ускорении) двух реакций на одном катализаторе, в роли которого выступает палладий. Реакции при этом как бы помогают друг другу, а вещества, принимающие в них участие, не перемешиваются.
Представьте себе аппарат, герметически разделенный тонкой палладиевой перегородкой (мембраной) на две камеры. В одной из них находится бутилен, в другой - бензол. Жадный до водорода палладий вырывает его из молекул бутилена, газ проходит через мембрану в другую камеру и там охотно соединяется с молекулами бензола. Бутилен, у которого отняли водород, превращается в бутадиен (сырье для производства синтетического каучука), а бензол, поглотив водород, становится циклогексаном (из него изготовляют капрон и нейлон). Присоединение водорода к бензолу протекает с выделением тепла; значит, чтобы реакция не прекратилась, тепло нужно все время отводить. Зато бутилен готов отдать свой водород лишь «в обмен» на некоторое количество джоулей. Поскольку обе реакции проходят «под одной крышей», все тепло, образующееся в первой камере, тут же используется в другой. Эффективное сочетание этих химических и физических процессов становится возможным благодаря тоненькой палладиевой пластинке.
С помощью мембранных палладиевых катализаторов можно также получать из нефтяного сырья и попутных газов сверхчистый водород, необходимый, например, для производства полупроводников и особо чистых металлов.
В наши дни палладий сравнительно дешев - его цена в пять раз меньше, чем платины. Немаловажное обстоятельство! Оно позволяет надеяться, что работы для этого металла будет с каждым годом все больше и больше. А помогут ему найти новые сферы деятельности электронные вычислительные машины. Решение подобных задач по плечу ЭВМ, конечно, при условии, что ученые обеспечат их необходимой «информацией к размышлению».
Сегодня уже никого не удивишь тем, что ЭВМ играют в шахматы, управляют технологическими процессами, переводят с иностранных языков, рассчитывают траектории полета космических кораблей. А почему бы не вменить в обязанности
Применение палладия в ЭВМ
ЭВМ создание новых сплавов, обладающих уникальными свойствами?
Такую проблему поставили перед собой несколько лет назад ученые Института металлургии имени А. А. Байкова. Прежде всего им предстояло найти общий язык с машиной, на котором можно было бы отдавать ей команды. И такой язык - нужные алгоритмы - ученым удалось разработать. В блок памяти ЭВМ «Минск-22» были введены результаты исследований примерно 1500 различных сплавов и, кроме того, «анкетные данные» металлов - электронное строение их атомов, температуры плавления, типы кристаллических решеток и многие другие сведения, характерные для каждого из металлов. Зная все это, машина должна была предсказать, какие неизвестные ранее соединения могут быть получены, указать их основные свойства, а значит, и подобрать подходящие для них области применения.
Представьте себе, что эти задачи решались бы, как и прежде, «ручным» способом - путем обычных экспериментов. Это значило бы, что к каждому металлу нужно добавить различные количества другого металла, выбранного по тем или иным соображениям, из полученных сплавов приготовить образцы, затем подвергнуть их физическим и химическим исследованиям, и т. д. Ну, а если задаться целью изучить все возможные комбинации не двух, а трех, четырех, пяти компонентов? Такая работа заняла бы десятки, а то и сотни лет. К тому же для проведения опытов понадобилось бы огромное количество металлов, многие из которых дороги и дефицитны. Вполне возможно, что земных запасов таких редких элементов, как, например, рений, индий, палладий, на подобные эксперименты попросту бы не хватило.
Электронной вычислительной машине пищей для ума служат цифры, символы, формулы, да и «производительность труда» у нее повыше: за считанные мгновенья она в состоянии выдать огромную научную информацию.
В результате кропотливой работы, проведенной под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Е. М. Савицкого, удалось сначала предсказать с помощью ЭВМ, а затем и получить в натуре многие интересные материалы. Одними из первых соединений, рожденных ЭВМ, были сплавы палладия, в том числе необычайно красивый сиреневый сплав палладия с индием. Но главное, разумеется, не в цвете. Гораздо важнее деловые качества новых «работников». И они, надо сказать, на высоте. Так, созданный институтом сплав палладия с вольфрамом позволил более чем в 20 раз повысить надежность и срок эксплуатации многих электронных приборов.
«Прогноз с помощью ЭВМ, - говорит Е. М. Савицкий, - конечно, не делается для сплавов, которые можно получить простым смешением компонентов, но там, где нужны сложные соединения и требуется получить сплавы, выдерживающие огромные давления и сверхвысокие температуры, противостоящие магнитным и электрическим полям, там помощь ЭВМ необходима». Машина подсказала уже ученым около восьмисот новых сверхпроводящих соединений и почти тысячу сплавов со специальными магнитными свойствами. Кроме того, ЭВМ порекомендовала металловедам обратить внимание примерно на пять тысяч соединений редкоземельных металлов, из которых пока известна лишь пятая часть. Ценные указания получены от машины и в отношении трансурановых элементов.
По мнению Е. М. Савицкого «возможности синтеза неорганических соединений безграничны. На их основе уже в ближайшие годы число полученных соединений может быть увеличено в десятки раз. И несомненно среди них будут находиться вещества с совершенно новыми и редкими физическими и химическими свойствами, необходимыми для народного хозяйства и новой техники».
В заключение расскажем о двух медалях, изготовленных из палладия. Первая из них, носящая имя Волластона, была учреждена Лондонским геологическим обществом полтора века назад. Сначала медаль чеканили из золота, но после того, как в 1846 году английский металлург Джонсон извлек из бразильского палладистого золота чистый палладий, ее изготовляют только из этого металла. В 1943 году медаль имени Волластона была присуждена замечательному советскому ученому академику А. Е. Ферсману и хранится сейчас в Государственном историческом музее СССР. Вторую палладиевую медаль, присуждаемую за выдающиеся работы в области электрохимии и теории коррозионных процессов, учредило Американское электрохимическое общество. В 1957 году этой наградой были отмечены труды крупнейшего советского электрохимика академика А. И. Фрумкина.
Производство палладия
Нам известно, что Уильям Хайд Волластон выделил палладий при изучении новейших методов аффинажа платины. Растворяя сырую платину в царской водке и осаждая из раствора нашатырем только чистый благородный металл, химик отметил необычный розовый цвет раствора. Окраску подобного рода нельзя было объяснить присутствием в сырой платине известных примесей, из этого Волластон сделал заключение о наличии неких платиновых металлов в образцах исследуемой им руды.
Подействовав на полученный раствор необычного цвета цинком, английский химик получил осадок черного цвета, который он высушил и попытался повторно растворить в царской водке. Однако не весь порошок удалось растворить. Разведя этот раствор водой и добавив цианид калия (дабы избежать осаждения незначительных количеств платины, оставшейся в растворе), Уильям Волластон получил оранжевый осадок, который при нагревании приобрел серый цвет, а при сплавлении превратился в капельку металла, который ученый попытался растворить в азотной кислоте. Растворимая часть и являлась палладием.
Таким сложным и малопонятным языком сам ученый описывал открытие нового металла. Современные методы получения чистого палладия из природного сырья, основанные на разделении химических соединений платиновых металлов, очень сложны и длительны. Большинство фирм и корпораций, занимающихся аффинажем не расположены делиться своими производственными секретами. Можно лишь сказать, что получение палладия является одной из стадий переработки сырой платины и получения платиновых металлов. Получение металла производится по следующей схеме: из фильтрата, оставшегося после осаждения (NH4)2, в результате аффинажа получают труднорастворимое комплексное соединение дихлордиаммин палладия Cl2, его очищают от примесей других металлов перекристаллизацией из раствора NH4Cl.
Губчатый палладий сплавляют в вакуумной электрической печи высокой частоты. Восстанавливая растворы солей палладия, получают мелкокристаллический палладий - палладиевую чернь.
Применяют и другие способы аффинажа, в частности, основанные на использовании ионитов.Известно, что в середине восьмидесятых годов прошлого века ежегодная добыча и производство палладия в западных и развивающихся странах составляла порядка 25-30 тонн. Из вторичного сырья палладия получали не более десяти процентов. В то же самое время на долю СССР приходилось до двух третей от общего мирового производства драгоценного металла. В наше время (по данным 2007 года) производство палладия составило 267 тонн, из них на долю России пришлось 141 тонна, ЮАР - 86 тонн, США и Канада - 31 тонна, прочие страны - 9 тонн. Из этой статистики видно, что производство, как и добыча сорок шестого элемента, возрастает, а роль лидера по-прежнему остается за нашей страной.
Изделия из палладия в основном производят штамповкой и холодной прокаткой. Из данного металла довольно легко можно получить цельнотянутые трубы нужной длины и диаметра. Кроме того, палладий выпускается в слитках 3000-3500 граммов, а также в виде лент, полос, фольги, проволоки и других полуфабрикатов.
На рынке торговли 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.
Палладий - выгодный объект инвестиций
На рынке торговли металлами с 2006 года наблюдается 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 цена на палладий поднимется еще выше. Таким образом, палладий становится лучшим объектом для инвестиций среди драгоценных металлов.
Палладий – это металл платиновой группы, обладающий уникальными свойствами, особенно ценными для решения исследовательских и производственных задач. При добавлении палладия к титану или хромистой стали, их высокая способность противостоять коррозии становится почти абсолютной. Из сплавов с палладием изготавливают материалы для химической, атомной, нефтеперерабатывающей промышленности.
Как и другие металлы платиновой группы, палладий является прекрасным катализатором. Это его свойство нашло широкое применение в автомобильной промышленности. Палладий обладает удивительной способностью поглощать некоторые газы, особенно, водород. Благодаря этому, его начинают использовать при разработке топливных элементов для водородной энергетики. С развитием технологий потребление платины и палладия в последние полвека увеличилось более чем в 20 раз. Ко всему прочему, палладий еще и очень красив и легко обрабатывается. Он напоминает платину, но весит меньше, обладает ровным завораживающим блеском. Чрезвычайно редкий металл добывается из руд, которые обычно также содержат золото, никель, медь, иногда встречается и в самородном виде. Основным сырьем для его получения служат медно-никелевые руды, при переработке которых палладий является побочным продуктом.
Почти все мировые запасы руд, содержащих металлы платиновой группы, принадлежат России и ЮАР, причем, в южноафриканских рудах больше платины, а в российских – палладия. Небольшие количества палладия есть также в недрах Канады, США, Зимбабве, Китая и Финляндии. 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. (Россия – Канада: соревнование на рынке цветных металлов).
С 1970-х годов прошлого века автомобильная промышленность стала главной областью применения металлов платиновой группы. Платину, палладий и родий применяют в производстве катализаторов, служащих для снижения токсичности выхлопных газов. Долгое время для этого использовали почти исключительно платину. В этом были заинтересованы производители катализаторов, такие как Johnson Matthey, имевшие тесные связи с южноафриканскими горнорудными компаниями. Они намеренно не использовали более дешевый палладий – его, к тому же, не так много у ЮАР – и тем самым, помогали сохранять высокое положение своих поставщиков, а сами оставались, практически, монополистами.
Ситуация начала меняться в 1988 году, когда компания Ford Motor (F) освоила производство катализаторов с применением палладия вместо платины. К середине девяностых для производства автокатализаторов оба металла уже использовались примерно в равной степени. С ужесточением экологических требований потребление платиновых металлов продолжает расти. За последние 5 лет крупнейшие автопроизводители мира увеличили использование палладия в выхлопных системах автомобилей на 32%.
В 1990-х годах палладий стал быстро вытеснять платину из данной отрасли. Если в 1990 году при производстве автокатализаторов было использовано платины почти в шесть раз больше, чем палладия, то с 1995 года палладий стал преобладать, а в 1999 году соотношение стало 4 к 1 в пользу палладия. «Десятилетие палладия» (1990 – 1999 гг.) совпало с периодом широкого распространения автокатализаторов во всем мире. Соответствующее увеличение спроса на платиновые металлы со стороны автомобильной промышленности почти целиком покрывалось за счет палладия, при относительно стабильных объемах применения платины. В физическом измерении использование МПГ в автокатализаторах за 10 лет увеличилось почти в 4 раза, а палладия – в 25 раз!
В первой половине 1990-х годов увеличение спроса на палладий покрывалось за счет существующих производственных мощностей, и цены держались на уровне 100 – 150 долл./унц., т.е. в 3 – 4 раза ниже, чем на платину. Но дальнейшее увеличение спроса привело к дефициту палладия на рынке, начиная с 1997 года, что повлекло значительный рост цен. В 1999 году стоимость палладия сравнялась со стоимостью платины, а в 2000 году он стал дороже платины – явный признак «перегрева» рынка. Производители автокатализаторов были вынуждены вновь переориентироваться на платину, сокращая закупки палладия.
В последние годы ценовой разрыв между платиной и палладием держится в диапазоне 3,5-5 и до нормального соотношения цен (примерно 1 к 2) еще очень далеко.
Между тем, учитывая невысокую цену палладия по сравнению с платиной, спрос на палладий со стороны производителей автокатализаторов снова растет. По данным Johnson Matthey, в 2008 году спрос на палладий для использования в автокатализаторах увеличился на 0,9 т до 142,3 т.
В области красоты палладий начинает теснить платину. Палладий прекрасен и сам по себе, и добавляет благородства другим металлам: небольшие его добавки придают золоту неповторимый белый оттенок, “белое золото” служит прекрасной оправой для драгоценных камней. По данным крупнейшего торгового дома и производителя ювелирных изделий из Нью-Йорка Fortunoff изделия из палладия составляют уже 10% ювелирного рынка. По данным Johnson Matthey, в ювелирной промышленности в 2008 году спрос на палладий повысился на 1,7 т до 24,3 т после его падения два года подряд. Представительница компании Fortunoff Рут Фортунофф (Ruth Fortunoff) говорит: “Мы определенно ожидаем продолжения роста продаж. Люди пока не приходят специально за украшениями из палладия, но, увидев цены и познакомившись с металлом, становятся его поклонниками”. Средняя цена обручального кольца из палладия составляет примерно $600, тогда как кольцо, сделанное из платины, стоит в 2 раза больше. В эпоху кризиса это становится особенно актуальным.
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. Аналитики считают, что новые фонды повысят спрос на драгметаллы и привлекут дополнительные инвестиции.
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 компании 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 JPMorgan Chase & Co. (JPM). “Мы ожидаем сокращения большого разрыва в цене между двумя металлами”, - добавляет Гамбарделла.
Источники и ссылки
wikipedia.org – самая большая свободная энциклопедия
helprf.com - Центр финансовой поддержки
interfax.ru - новостной портал
ru.goldsilvermetals.com - физические металлы и их свойства
i-think.ru - химический справочник и металлоторговля
globfin.ru - мировая экономика, финансы и инвестиции
xumuk.ru - химическая энциклопедия
forexpf.ru - сайт об онлайн трейдинге
ru.investing.com - крупнейший сайт об инвестициях
all-currency.ru - официальные курсы иностранных валют
alhimik.ru - сайт о химических веществах
chemistry-chemists.com - журнал химиков - энтузиастов
Вы знаете, что такое белое золото? Это сплав золота с небольшим количеством палладия.
Раньше мы рассказывали про никель, а теперь история про палладий - не менее интересный и перспективный металл.
Палладий — химический элемент с атомным номером 46 в периодической системе, обозначается символом Pd (лат. Palladium)
Палладий был открыт английским химиком Вильямом Волластоном в 1803 году. Волластон выделил его из платиновой руды привезенной из Южной Америки. Название металла происходит от имени астероида Паллада, открытого немецким астрономом Ольбергстом в 1802 году. В свою очередь астероид назван в честь Паллады (Афины Паллады или её подруги Паллады) из древнегреческой мифологии.
Визуально палладий больше похож на серебро, чем на платину. В этом его загадка. Он имеет привлекательный внешний вид, обладая ровным завораживающим блеском. Это эстетичный и «корректный» металл. Палладий легко полируется, не тускнеет и не подвержен коррозии. Драгоценные камни в палладиевой оправе выглядят эффектно и достойно. Палладий самый легкий из платиновых элементов. И это также одно из его преимуществ как ювелирного металла.
Палладий (как и платина) является более редким металлом, чем золото. В год палладия добывается около 200 тонн, а золота - 2500. Палладий гораздо легче платины, по весу напоминает золото. Палладий 950 пробы не вызывает никаких аллергических реакций. Белый цвет палладия является натуральным, т.е. не является результатом покрытий или сплавов.
Палладий идентичен платине по цвету, прочности, чистоте, красоте и блеску, однако стоит дешевле.
В сплавах, используемых в ювелирном деле (например, для получения сплава золото-палладий — т.н. «белое золото»), палладий даже в незначительном количестве (1 %) способен резко изменить цвет золота в серебристо-белый. За рубежом пользуются популярностью часы в корпусах из белого золота. Основные сплавы палладия с серебром в ювелирном деле имеют пробу 500 и 850 (наиболее технологичны и привлекательны).
При добавлении палладия к титану или хромистой стали, их высокая способность противостоять коррозии становится почти абсолютной. Ювелирные изделия из них, как и из платины, практичны и долговечны. Помимо стандартных сплавов палладия в ювелирном производстве иногда используются декоративные соединения палладия с индием, образующие широкую цветовую гамму от золотистого до сиреневого. Пока изделия из них - большая редкость.
Разогретый палладий хорошо куется и сваривается. Да и при комнатной температуре он мягок и легко обрабатывается.
ПОЛУЧЕНИЕ
Волластону пришлось извлекать палладий из сырой платины, попутно добытой при промывке золотоносных песков в далекой Колумбии. В то время зерна самородной платины были единственным известным людям минералом, содержавшим палладий. Сейчас известно около 30 минералов, в которых есть этот элемент.
Как и все металлы платиновой группы, палладий мало распространен. Хотя с чем сравнивать. Подсчитано, что в земной коре его примерно вдвое больше, чем золота. Наиболее крупные россыпные месторождения платиновых металлов, а, следовательно, и палладия, находятся в нашей стране (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.
Крупнейшим в мире производителем палладия является ОАО «ГМК «Норильский никель».
ПРИМЕНЕНИЕ
Катализаторы
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.
Окись углерода CO недаром называют угарным газом, он не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. 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.
Рыночный спрос на палладий в основном формирует автомобильная промышленность, т.к. палладий используется в автомобильных каталитических нейтрализаторах выхлопных газов.
Очистка водорода
Так как водород очень хорошо диффундирует через палладий, палладий применяют для глубокой очистки водорода. Также палладий способен исключительно эффективно обратимо аккумулировать водород. Для экономии дорогостоящего палладия при производстве мембран для очистки водорода и разделении изотопов водорода, разработаны сплавы его с другими металлами (наиболее эффективен и экономичен сплав палладия с иттрием).
Гальванотехника
Хлорид палладия применяется в качестве активирующего вещества при гальванической металлизации диэлектриков - в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.
Электрические контакты
Палладий и сплавы палладия используется в электронике — для покрытий, устойчивых к действию сульфидов. А также палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости.
Другие применения металлического палладия
Палладий используется 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).
Лекарственные препараты
В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов.
Показатели производства и потребления
Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в т.ч. 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.
И еще об одном очень ценном свойстве
Это свойство - относительная дешевизна палладия, что делает его, пожалуй, самым перспективным из всех платиновых металлов. Уже сейчас добавкой палладия удешевляют некоторые сплавы, например один из сплавов для изготовления зубных протезов (еще он содержит медь, серебро, золото и платину). А то, что палладий стал самым доступным из платиновых металлов, открывает ему все более широкую дорогу в технику.
Давно прошло время, когда палладий извлекали в мизерных количествах только из сырой платины. Сейчас его получают десятками тонн в год, он все шире заменяет платину повсюду, где это можно.
Имени Волластона
Среди знаков отличия, которыми отмечены труды выдающихся ученых мира, есть медаль имени Волластона, изготовленная из чистого палладия. Учрежденная почти 150 лет назад Лондонским геологическим обществом, сначала она чеканилась из золота; затем в 1846 г. известный металлург Джонсон извлек из бразильского палладистого золота чистый палладий, предназначавшийся исключительно для изготовления этой медали.
В числе удостоенных медали имени Волластона Чарльз Дарвин. В 1943 г. медаль была присуждена академику Александру Евгеньевичу Ферсману за его выдающиеся минералогические и геохимические исследования. Сейчас эта медаль хранится в Государственном Историческом музее.
Палладий(Pd) |
|
Свойства атома |
|
Термодинамические свойства простого вещества |
|
