Палладий — это вязкий ковкий металл серебристого цвета. Он относится к платиновой группе, по свойствам ближе к серебру. Этот металл довольно пластичный, поэтому его можно раскатать в фольгу или вытянуть в тонкую проволоку. Это и другие интересные свойства, к примеру, невысокая цена, делают его весьма популярным материалом в ювелирной промышленности.
Открытие нового серебра
Палладий был открыт учёным Уильямом Волластоном в 1803 году. Он совместно со своим коллегой Смитсоном Теннантом изучал свойства платины, растворённой в так называемой царской водке — смеси концентрированных азотной и соляной кислот. Целью их исследования было нахождение практической ценности платины, но все обернулось обнаружением родия и палладия Волластаном и иридия и осмия Теннантом.
Как очистить Палладий?Способы очистки палладия
В отличие от Теннанта, Волластон не сразу объявил о своём открытии, а сделал это весьма оригинальным способом: в апреле 1803 года он разослал членам научного сообщества в Лондоне листовки с описанием свойств «нового серебра» и указал, что купить его можно только в известном магазине по продаже минералов. Владелец магазина, Джекоб Форстер, в тот же день получил посылку с образцами металла и такую же листовку.
Конечно, всё это было сделано анонимно, поэтому вызвало большие подозрения у учёных. Они немедленно купили палладий, чтобы провести его исследования и разоблачить подделку, однако особым успехом это не увенчалось. Химик Ричард Ченевикс, проведя множество опытов при поддержке именитых учёных того времени, предположил, что это не новый металл, а сплав платины с ртутью. Многие коллеги поддержали его, хотя и отмечали, что не обнаружили в составе ни платины, ни ртути.
В декабре того же года, когда интерес к новому серебру начал угасать, в одном научном журнале было опубликовано анонимное объявление о том, что тому, кто сможет выделить палладий в присутствии любых трёх химиков, назначенных редактором журнала, будет выплачено 20 фунтов. Однако никто не смог этого сделать.
В июне следующего года Волластон опубликовал доклад об открытии родия, который содержится в природной платине. Он отметил, что в ней же, вероятно, есть и палладий. А в феврале 1805 он, наконец, поведал научному сообществу о том, что именно он был автором тех анонимных листовок.
Способы добычи
Чаще всего палладий добывают не в чистом виде, а в составе сплавов с золотом, никелем, платиной или другими металлами. Палладиевые самородки встречаются крайне редко. Есть два вида месторождений:
На коренных он добывается при обработке медных или никелевых руд, на россыпных — в чистом виде, но они занимают только 2% от общего количества добытого. Чаще всего самородки находят на местах добычи руды.
Одно из крупнейших мест добычи находится на территории России, другие в США, ЮАР, Австрии, Канаде и Колумбии. Российское месторождение — на Урале, на настоящий момент его ресурсы практически исчерпаны.
Свойства металла
Палладий — химический элемент, в периодической таблице Менделеева он находится на 46 позиции. Относится к благородным металлам, хотя используется не только в ювелирном деле, но и в промышленности. В природе состоит из шести стабильных изотопов, седьмой, искусственный радиоактивный изотоп, имеет период полураспада более семи миллионов лет. Может образовываться при делении ядер урана и плутония в ядерных реакторах.
Температура плавления палладия равна 1554 градусам Цельсия, плотность — 12г/см3. Он примерно в полтора раза тяжелее железа, но среди металлов своего ряда (платины, иридия и осмия) легче всех почти в два раза. По сравнению с этими металлами, он и обрабатывается гораздо легче — именно поэтому высоко ценится в ювелирном деле.
Выглядит палладий как металл серебристо-белого цвета. Он плотный, устойчив к коррозии и является парамагнетиком. Даже при добавлении 1% значительно улучшает устойчивость титана к кислотам. Это явление учёные навали самопассивацией (самозащитой) металлов: если в сплавы на основе титана, хрома, свинца или железа ввести даже небольшую дозу благородных металлов, то их коррозиестойкость повышается в десятки и даже сотни раз.
Палладий — самый химически активный металл из платиновых. Он не вступает в реакцию с водой, разбавленными щелочами, кислотами и аммиаком, реагирует только с горячими концентрированными серной и азотной кислотами.
Его исключительные химические свойства связаны с тем, что на внешней орбите его атома находятся 18 электронов, то есть она полностью заполнена. Благодаря этому металл почти не подвергается внешнему разрушительному воздействию различных веществ. Для того чтобы они вступили во взаимодействие, нужно обеспечить высокую температуру— от 500 градусов по Цельсию.
Ещё одно интересное свойство палладия в том, что он способен поглощать некоторые газы в большом количестве. При комнатной температуре 1 см³ металла может поглотить до 800 см³ водорода. После такого металл изменяется:он вспучивается, трескается и разбухает. Получают металл при переработке серебра, никеля и меди. Около 10% мирового производства получают из переработки вторсырья.
Применение в разных областях
Из-за своих исключительных свойств палладий широко применяется в различных областях жизни. Его можно встретить во многих повседневных вещах:
- телефонах;
- компьютерах;
- в сплавах ювелирных изделий;
- радиодеталях;
- в памятных монетах.
Наиболее широко применяется в промышленности. Его используют для очищения водорода, в качестве катализатора (например, для обнаружения угарного газа в микроколичестве), и в электронике.
В медицине использование металла очень широкое: из него делают инструменты, зубные протезы, детали для кардиостимуляторов и проведения брахитерапии. В некоторых странах из него получают противоопухолевые препараты, использующиеся в комплексной терапии.
В ювелирном деле палладий используют для создания белого золота. Даже при добавлении 1−2% обычное золото приобретает белый цвет. В 585 пробе содержится обычно 13% палладия. Такой сплав подходит для оправы драгоценных камней лучше всего. При добавлении в платину он делает её более пластичной.
В чистом виде палладий слишком мягкий, поэтому применяется только в сплавах. Это только улучшает свойства основного металла: он становится более устойчивым к внешним воздействиям, легче поддаётся полировке. При получении белого золота палладий даёт белый оттенок, в то время как никель — желтоватый, а родий — голубизну.
Если для изготовления украшения используют именно палладий, то это не чистый металл, а с примесью никеля, кобальта или рутения (остальные используются гораздо реже). В России для палладия установлены пробы 500, 850 и 950.
Последняя используется для изготовления обручальных колец. По внешнему виду они не отличаются от изделий из белого золота, но имеют неоспоримое преимущество: белое золото покрывают родием, чтобы оно не теряло цвет, а палладиевые этого не требуют. Родий с золота стирается из-за постоянной носки и контакта с руками, поэтому периодически украшения придётся носить в ювелирную мастерскую на дополнительное родирование, а палладий будет сохранять свой обычный цвет всегда.
В электронике палладий применяют для покрытий и производства реохордов, применяют в производстве военно-аэрокосмической техники. Также с ним изготавливают специальный состав, который наносится на детали и защищает их от негативного внешнего воздействия и окисления. Палладий есть в составе материнских плат и керамических конденсаторов.
Источник: zolotogid.ru
Палладий
Палладий — драгоценный металл серебристо-белого цвета пластичный и ковкий, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку.
Удельный вес: 11,9
Система кристаллов: Изометрическая
Название : Уильям Хайд Волластон назвал элемент в 1802 году в честь астероида Паллада 2 (который был обнаружен двумя месяцами ранее). который был назван в честь эпитета греческой богини Афины, приобретенного ею, когда она убила Паллада.
Тип Местоположение: Бом Сусессо Крик, Серро (Серро-Фрио; Серрадо-Фрио), Минас-Жерайс, Бразилия
Платиновая группа. Серия золото-палладий, серия палладий-серебро и серия палладий-платина.
Природный палладий всегда содержит немного платины.
Палладий значение и свойства
Блестящий серебристый палладий-это элемент, который придает белому золоту его цвет и является важнейшим компонентом топливных элементов и каталитических нейтрализаторов.
Открытый в 1803 году и названный в честь астероида, палладий встречается реже, чем золото или платина. Единственным рудником палладия в Соединенных Штатах является рудник Стиллуотер в Монтане; другие рудники находятся в Канаде, Южной Африке и России, крупнейшем в мире производителе палладия.
Палладий является одним из шести элементов платиновой группы, наряду с платиной, родием, рутением, осмием и иридием. Эти металлы известны как отличные катализаторы или вещества, ускоряющие химические реакции.
18 августа 2014 года цена палладия один раз достигла 900 долларов за тройскую унцию, что является самым высоким показателем с 2001 года. В том году политическая нестабильность в России привела к тому, что цены на палладий упали до 1125 долларов за тройскую унцию, сообщает The Wall Street Journal.
Только факты
Атомный номер (количество протонов в ядре): 46
Атомный символ (в Периодической таблице элементов): Pd
Атомный вес (средняя масса атома): 106,4
Плотность: 12,02 грамма на кубический сантиметр
Фаза при комнатной температуре: Твердая
Температура плавления: 2831 градус по Фаренгейту (1555 градусов Цельсия)
Температура кипения: 5360 градусов по Фаренгейту (2960 градусов по Цельсию)
Количество изотопов (атомов одного и того же элемента с разным количеством нейтронов): 29, и шесть стабильны
Наиболее распространенные изотопы: Pd-102, Pd-104, Pd-105, Pd-106, Pd-108, Pd-110
Редкий металл
История
Палладий был впервые выделен в 1803 году английским химиком Уильямом Хайдом Волластоном, который вскоре после этого открыл другой элемент-родий. Волластон открыл палладий, растворив платину в смеси азотной кислоты и соляной кислоты, и заметил, что, по данным Королевского химического общества (RSC), остался второй элемент.
Вместо того чтобы просто сообщить о своей находке, Волластон устроил из этого игру: он выставил некоторые из них на продажу у лондонского дилера минералов и рекламировал свойства нового металла в рекламных листовках, размещенных по всему городу, согласно Chemicool. Другой химик, Ричард Ченевикс, объявил новый металл мистификацией, но Волластон посмеялся последним. В 1805 году он описал палладий Лондонскому королевскому обществу, раскрыв себя как первооткрывателя этого элемента только в конце речи.
Палладий получил свое название от Палласа, второго по величине астероида в поясе астероидов, который был открыт в 1802 году. Сам астероид был назван в честь древнегреческой богини Афины Паллады. (Паллада была видна с Земли в феврале 2014 года.)
Палладий податлив и не тускнеет на воздухе, что делает его популярным металлом для ювелирных изделий. Однако с 1989 года палладий в основном используется в каталитических нейтрализаторах для автомобилей. Когда двигатель внутреннего сгорания автомобиля сжигает топливо, реакция не завершена; до разработки каталитических нейтрализаторов через выхлопную трубу выходили всевозможные вредные соединения, включая несгоревшие углеводороды и оксиды азота.
Каталитический нейтрализатор представляет собой трубообразную структуру, обычно керамическую, покрытую палладием (или платиной или родием, которые обладают аналогичными свойствами). Выхлопные газы двигателя проходят через структуру, вступая по пути в реакцию с наночастицами палладия.
«Нежелательная молекула прилипает к наночастице, и она буквально становится чем-то другим», — сказал Майк Вонг, профессор химической и биомеханической инженерии в Университете Райса в Хьюстоне, штат Техас. «В основном связи молекулы разрываются».
Большая часть того, что осталось, — это вода и углекислый газ, вместо смога, который душил воздух до того, как каталитические нейтрализаторы стали стандартными. По данным компании Stillwater Mining, строгие законы о выбросах и расширяющиеся рынки для автомобилей сделали палладий для каталитических нейтрализаторов более востребованным, чем когда-либо.
Поиск этого редкого элемента может оказаться непростой задачей. По данным Геологической службы США, все шесть элементов платиновой группы вместе взятые составляют всего 0,0005 частей на миллион земной коры. По данным Геологической службы США, большинство элементов платиновой группы содержится в рудных месторождениях, образовавшихся в результате охлаждения магмы.
По данным USGS, США импортируют около 90 процентов используемых в них элементов платиновой группы, включая палладий.
По данным Национального ускорительного центра Томаса Джефферсона, самая невероятная способность палладия заключается в том, что он может поглощать до 900 раз больший объем водорода, чем его объем. Благодаря этой способности палладий используется для хранения и фильтрации водорода.
Хотите долговременную фотографию? Изучите платинотипирование. Этот метод фотопечати использует соли платины и палладия, которые встраиваются в фотобумагу, согласно фотографии Тиллмана Крейна. Платинотипы ценятся за их матовый внешний вид и архивную стабильность — до тех пор, пока бумага остается нетронутой, будет сохранена и фотография.
Палладий относительно биологически неактивен, но у некоторых людей может вызывать аллергические реакции. Если у вас аллергия на никель, вы также подвержены более высокому риску раздражения от палладия, согласно статье 2002 года в Международном журнале гигиены и охраны окружающей среды.
Железный человек кое — что знает о металле. Его удивительные способности предположительно исходят от «дугового реактора», встроенного в его грудь. Оказывается, супергероя медленно отравляют палладием реактора. На самом деле палладий может быть токсичен для организма. Например, исследование сердец крыс, опубликованное в журнале «Медицинская химия», показало, что неорганическое соединение палладия снижает частоту сердечных сокращений и кровяное давление.
Все больше и больше палладия появляется там, где его никогда раньше не было. Возьмем топливные элементы: платина уже давно используется в качестве катализатора в этих устройствах, но в 2009 году исследователи из Университета Брауна в Род-Айленде сообщили, что они нашли способ использовать вместо этого более дешевые наночастицы палладия. Исследователи создали частицы палладия диаметром 4,5 нанометра, которые остаются неповрежденными в четыре раза дольше, чем ранее доступные частицы, сообщили они в журнале Американского химического общества.
Тем временем Вонг и его коллеги нашли способ использовать наночастицы палладия и золота в качестве своего рода каталитического нейтрализатора воды вместо выхлопных газов. В партнерстве с DuPont их лаборатория создала прототип системы фильтрации воды, в которой используются колонны наночастиц золота и палладия высотой 6 футов (1,8 метра) для удаления из воды вредных химических веществ, таких как канцерогенный перхлорэтилен (PCE), жидкость для сухой очистки.
Технология, получившая название PGClear, работает очень похоже на каталитический нейтрализатор в автомобиле, сказал Вонг в интервью Live Science.
«В данном случае мы берем воду, содержащую этот PCE, и она просто протекает через этот столб палладия-золота, а затем эти молекулы связываются с наночастицами палладия-золота и становятся чем-то другим», — сказал он. «Это так просто».
Затем чистая вода может быть переработана, повторно использована или осаждена в грунтовых водах, сказал Вонг.
По словам Вонга, прототип устройства в настоящее время проходит испытания, и цель состоит в том, чтобы выяснить, может ли система расшириться и стать экономически целесообразным способом фильтрации воды. Палладий-золото может катализировать другие типы реакций очистки воды, добавил Вонг.
«Это не пони с одним трюком»,-сказал он.
Исследователи также работают над тем, чтобы понять, как палладий может поглощать так много водорода. В 2012 году исследователи Массачусетского технологического института сообщили в журнале Material Science Engineering, что пропитанный водородом палладий деформируется под действием сил сдвига, превращаясь почти в жидкость. Эффект гораздо менее выражен, когда металл подвергается воздействию сил натяжения (представьте, что вы растягиваете металл, как ириску, а не сгибаете его, как линейку). Различные реакции на силы сдвига и натяжения остаются загадочными.
Источник: geminfo.ru
Палладий (химический элемент)
Палла́дий(лат. Palladium), Pd, химический элемент VIII группы короткой формы (10-й группы длинной формы) периодической системы; атомный номер 46, атомная масса 106,42; относится к платиновым металлам . Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов : 102 Pd (1,02 %), 104 Pd (11,14 %), 105 Pd (22,33 %), 106 Pd (27,33 %), 108 Pd (26,46 %), 110 Pd (11,72 %). Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 91–123; наиболее долгоживущий 107 Pd ( период полураспада T1/26,5·10 6 лет, β-излучатель). Изотопы Палладий образуются в больших количествах при делении ядер урана U и плутония Pu.
Распространённость в природе
Образец палладия. Образец палладия.
Историческая справка
Элемент открыт в 1803 г. У. Х. Волластоном при исследовании самородной платины и назван в честь открытия астероида Паллады.
Свойства
Конфигурация внешней электронной оболочки атома палладия 4d 10 ; степени окисления от +1 до +6 (наиболее устойчива +2); электроотрицательность по Полингу 2,2; атомный радиус 140 пм; ионный радиус для Pd(II) 78 пм и 100 пм (координационное число 4 и 6), для Pd(III) 90 пм (координационное число 6). При нормальных условиях палладий – серебристо-белый металл; кристаллическая решётка гранецентрированная кубическая; tпл1554 °С (самая низкая по сравнению с другими платиновыми металлами), tкип2940 °С, плотность 12 020 кг/м 3 , теплопроводность 75,3 Вт/(м·К), коэффициент термического расширения 1,17·10 –5 К –1 (при температуре 0–100 °С), удельное электрическое сопротивление 10,8·10 –8 Ом·м; парамагнитен , удельная магнитная восприимчивость 6,7·10 –8 м 3 /кг.
Палладий – пластичный металл, легко поддаётся ковке, штамповке, прокатке, протяжке, хорошо полируется и сваривается. Из него удаётся получать тончайшие листы и тонкую проволоку. Палладий упрочняется при холодном деформировании, но становится мягче после отжига. Для отожжённого палладия модуль упругости 117 ГПа, относительное удлинение 25–40 %; твёрдость по Виккерсу 37–39.
Палладий обладает наиболее высокой химической активностью по сравнению с другими металлами платиновой группы: растворяется при нагревании в концентрированной азотной кислоте и концентрированной серной кислоте , в царской водке . Окисляется на воздухе с образованием тусклой плёнки PdO. Может быть переведён в раствор действием хлора на суспензию металлического порошка в разбавленной соляной кислоте либо путём анодного растворения постоянным током в соляной кислоте. С кислородом палладий образует оксид PdO (порошок чёрного цвета, устойчив до температуры 800–850 °С, выше которой разлагается до металла) и диоксид PdO2(порошок тёмно-красного цвета, сильный окислитель). Палладий обладает способностью обратимо поглощать водород: при комнатной температуре один объём Pd поглощает свыше 800 объёмов H2.
Палладий непосредственно реагирует при температуре красного каления с фтором, хлором, бромом и иодом с образованием соединений состава PdX2(Х – галоген, кроме фтора); при взаимодействии с фтором образуется трифторид PdF3. Галогениды палладия – коричневые (PdI2– чёрный) кристаллические порошки. Наиболее изучен дихлорид PdCl2.
Его получают обычно растворением Pd в царской водке с последующим многократным упариванием образующегося раствора тетрахлоропалладиевой кислоты H2[PdCl4], которая существует только в растворе. PdCl2– неорганический полимер, образованный мостиковыми атомами хлора. Раствор PdCl2в спирте является очень чувствительным реактивом на СО, т. к. образует с ним карбонилхлорид состава PdCOCl2. Будучи халькофильным элементом, Pd образует многочисленные соединения с серой, селеном и теллуром (например, с серой – моносульфид PdS и дисульфид PdS2– практически нерастворимые в воде порошки коричнево-чёрного цвета, а также PdSe, PdSe2, PdTe2).
Палладий образует многочисленные комплексные соединения, а также палладийорганические соединения . Наиболее изученными и распространёнными являются комплексные хлориды состава M2[PdCl4] ( M – N a M–Na M – N a , K K K , N H 4 + NH_4^+ N H 4 + , R b Rb R b , C s Cs C s ), комплексные катионы, например [Pd(NH3)4] 2+ , органические катионы. В водных растворах комплексы палладия гидролизуются. При нитровании хлоридных комплексов образуются нитрокомплексы состава [Pd(NO2)4] 2– . Сульфаты PdSO4и PdSO4· 2H2O – типичные координационные соединения, отличающиеся способами координации группы SO4к центральному атому. При использовании в качестве лигандов фосфинов, арсинов, изонитрилов и других стабилизируется состояние Pd(0) и Pd(I), для которых также описаны многочисленные комплексные соединения.
Получение и применение
Получают палладий в процессе аффинажа платиновых концентратов, заключительной стадией которого выступает термическое разложение транс-изомера [Pd(NH3)2Cl2]. В свою очередь, платиновые концентраты получают из шламов электролиза никеля и меди. Годовое производство палладия в 2019 г. составило 210 т.
Главным производителем палладия в мире является Россия, определяющая также конъюнктуру рынка этого металла. Основные области применения палладия – катализ (палладиевые катализаторы применяются в химической и нефтехимической промышленности, в автомобильном транспорте для очистки выхлопных газов), электроника, электротехника, а также медицина (в частности, широко используются стоматологические палладийсодержащие сплавы). Перспективная область применения палладия – ювелирная промышленность.
Буслаева Татьяна Максимовна . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2014.
в 12:50 (GMT+3) Обратная связь
Информация
Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Pd Атомный номер: 46 Группа элементов: Переходные металлы Относительная атомная масса: 106,42 а. е. м. Радиус атома: 140 пм Электроотрицательность: 2,20 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность при н. у.: 12,02 г/см³ Температура плавления: 1554 °C Температура кипения: 2940 °C
Источник: bigenc.ru