История открытия палладия кратко

Обновлено: 05.07.2024

Элемент относится к переходным металлам и к благородным металлам платиновой группы (лёгкие платиноиды). Палладий является самым легким элементом платиновой группы, одним из четырех драгоценных металлов, подлежащих клеймению.

Простое вещество палладий при нормальных условиях — пластичный металл серебристо-белого цвета.

Металл назван по имени астероида Паллада, открытого немецким астрономом Ольберсом в 1802 году, незадолго до открытия палладия. В свою очередь, астероид назван в честь Афины Паллады из древнегреческой мифологии.
Палладий или Палладиум — упавшее с неба легендарное деревянное изображение Афины Паллады. Согласно прорицанию Гелена (сына Приама), Троя останется несокрушимой, пока в её стенах хранится этот талисман. По легенде, Троя пала лишь после того, как Одиссей и Диомед во время ночной вылазки выкрали Палладий.

Физические свойства
Палладий — переходный металл. При нормальных условиях образует кристаллы серебристо-белого цвета кубической сингонии, пространственная группа Fm3m, параметры ячейки a = 0,38902 нм, Z = 4, структурный тип меди.

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

В воде нерастворим. Плотность — 12,02 (20°C, г/см³); в особых условиях образует коллоидный палладий и палладиевую чернь. Температура плавления — 1554°C, температура кипения около 2940°C. Теплота плавления — 16,7 кДж/моль, теплота испарения 353 кДж/моль. Удельная теплоёмкость при 20°C — 25,8 Дж/(моль·К), удельное электрическое сопротивление при 25°C — 9,96 мкОм/см; теплопроводность — 75,3 Вт/(м·К). Твёрдость по Виккерсу 37…39. Твёрдость по Бринеллю 52 кгс/мм².

Температурный коэффициент линейного расширения 1,17·10−5 К−1 (в диапазоне 0…100°С).

Коэффициент поверхностного натяжения жидкого палладия при температуре плавления равен 0,015 Н/см.

Палладий является парамагнетиком; его магнитная восприимчивость равна +5,231·10−6 (при +20°C).

Активно поглощает водород, образуя твёрдые растворы (до 900 объёмов водорода на один объём Pd), при этом увеличивается постоянная решётки. Водород удаляется из палладия при нагревании до 100°C в вакууме.

Химические свойства
Палладий является наиболее химически активным из платиновых металлов.
При комнатной температуре палладий реагирует с царской водкой, с влажными хлором и бромом. Реагирует с горячими концентрированными серной и азотной кислотами, в отличие от других платиновых металлов. Может быть переведён в раствор анодным растворением в соляной кислоте. При нагревании реагирует со фтором, серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием. Окисляется при сплавлении с гидросульфатом калия, взаимодействует также с расплавом пероксида натрия. При нагревании на воздухе устойчив до ~300°C и выше 850°C. В диапазоне 300-850°C тускнеет ввиду образования плёнки оксида палладия PdO, который при более высокой температуре разлагается.
Металл не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, раствором аммиака.

Изотопы
Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов: 102Pd (1,00%), 104Pd (11,14%), 105Pd (22,33%), 106Pd (27,33%), 108Pd (26,46%) и 110Pd (11,72%). Наиболее долгоживущий искусственный радиоактивный изотоп 107Pd (Т1/2 7·106 лет).

В феврале 1805 года в Nicholson’s Journal было опубликовано открытое письмо Волластона, в котором он признался, что скандальная шумиха вокруг палладия — дело его рук. Именно он пустил в продажу новый металл, и он же дал анонимное объявление с обещанием премии за его искусственное изготовление, уже располагая доказательством, что палладий — это новый металл.

Нахождение в природе и добыча
Палладий – один из наиболее редких элементов в земной коре. Его кларковое число составляет 1·10−6%. Металл встречается в самородном виде (аллопалладий), в виде интерметаллических минералов (палладистая платина, станнопалладинит и др.) и других соединений (палладит, брэггит и др.). Всего известно около 30 минералов палладия. Палладий сопровождает другие платиновые металлы, его содержание в смеси платиноидов в различных месторождениях колеблется от 25 до 60%. По Гольшмидтовской геохимической классификации элементов, как и все платиноиды, относится к сидерофилам, то есть обладает сродством к железу и концентрируется в ядре Земли.

Добыча палладия осуществляется на коренных и россыпных месторождениях. В коренных месторождениях металл входит в состав минералов и добывается как побочный продукт при обработке никелевых или медных руд. Рассыпные месторождения представляют собой разрешенные коренные залежи руды, где Pd высвободился и накопился в виде самородков.

Добыча палладия на россыпных месторождениях занимает около 2% от мирового производства объема элемента. Крупнейшие из них находятся в уральских и дальневосточных районах России, в Канаде, США, Австралии и Колумбии. Остальные 98% Pd извлекаются из недр земли на коренных месторождениях медно-никелевых, платиновых и хромовых руд.

Получение
Палладий получают главным образом при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди. Около 10% мирового производства составляет восстановление металла из вторичного сырья.

Из раствора смеси благородных металлов в царской водке после осаждения золота и платины осаждают дихлородиамминпалладий Pd(NH3)2Cl2, очищают его перекристаллизацией из аммиачного раствора HCl, разлагают до порошкообразного палладия прокаливанием в восстановительной атмосфере, после чего переплавляют.

Восстанавливая растворы солей палладия, получают палладиевую чернь — мелкокристаллический порошок палладия.

Компактный металлический палладий получают также электроосаждением из нитритных и фосфатных кислых электролитов.

Применение
Палладий – самый доступный драгоценный металл платиновой группы. Это качество является пропускным билетом для его использования во всех отраслях. Стоимость металла в сравнении с некоторыми другими драгоценными металлами ниже, при том же наборе полезных свойств, востребованных во многих сферах промышленности.

Физические и химические свойства палладия позволяют широко использовать его в химической промышленности и электронике, а принадлежность к числу драгоценных материалов – в качестве ювелирного сырья.

По объемам применения палладий опережает все остальные металлы платиновой группы. Главным потребителем является автомобильная индустрия. Концерны и компании, выпускающие автотранспортную технику, используют 65% добываемого металла. В этой отрасли почти весь палладий уходит на производство катализаторов. Он образует на их внутренней поверхности тонкое напыление, способное очищать автомобильные выхлопы.

Каталитические свойства палладия ценятся и в химической промышленности. Этот металл является ускорителем различных реакций и процессов. С его помощью происходит синтез многих органических соединений. Палладиевые катализаторы – отличные очистители водорода и кислорода от лишних компонентов. Драгоценный металл является исходным материалом для изготовления химической посуды и аппаратуры. Химическая промышленность потребляет 5% общемировой добычи палладия.

15% палладия уходит на электронную промышленность. Здесь металл наносится на электрические контакты с целью улучшения их коррозионной устойчивости. Сплавы палладия с родием, золотом и платиной используются для изготовления термопар и терморегуляторов. В соединении с серебром металл применяется для изготовления контактов.

Сплавы палладия применяются также и в традиционной медицине. Они незаменимы в зубоврачебной практике, в челюстно-лицевой хирургии, в изготовлении кардиостимуляторов и хирургических инструментов. Палладий также является металлом, способным вернуть здоровье. Его лекарственные формы наряду с платиной убивают раковые клетки и избавляют от онкологических заболеваний. При этом палладий обладает более низкой токсичностью, чем платина. Доля палладия, применяемого в медицинской отрасли, составляет 5%.

В ювелирном производстве металл больше применяется в виде добавок к другим драгоценным металлам. В сплаве золото благодаря палладию получает белую окраску. Драгоценный палладий в состоянии придать белый цвет шестикратному количеству золота. Украшения из палладия также изготавливаются. Сплав 950 пробы содержит 95% палладия и 5% рутения. Изделия из палладия имеют изысканный вид и отличаются более низкой стоимостью, чем традиционное белое золото. Кроме того ювелирная отрасль использует сплавы палладия с индием, принимающий различную окраску от золотистого цвета до сиреневого.

Около 5% благородного металла находит свое применение как инвестиционный продукт. Палладий можно купить и продать на биржах, можно открыть металлический палладиевый счет в банке и т.п.

Потребление палладия в 2007 году составило в автомобильной промышленности 107 тонн, в производстве электроники — 40 тонн, в химической промышленности — 12 тонн.

Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в том числе Россия — 141 тонна, ЮАР — 86 тонн, США и Канада — 31 тонна, прочие страны — 9 тонн).

Палладий

Палладий — химический элемент с атомным номером 46. Принадлежит к 10-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 106,42(1) а. е. м. . Обозначается символом Pd (от лат. Palladium ).

Элемент относится к переходным металлам и к благородным металлам платиновой группы (лёгкие платиноиды). Простое вещество палладий при нормальных условиях — пластичный металл серебристо-белого цвета.

Содержание

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

    История

    Палладий

    Лишь в феврале 1805 года в Nicholson’s Journal было опубликовано открытое письмо Волластона, в котором он признался, что скандальная шумиха вокруг палладия — дело его рук. Именно он пустил в продажу новый металл, и он же дал анонимное объявление с обещанием премии за его искусственное изготовление, уже располагая доказательством, что палладий — это новый металл.

    Происхождение названия

    Назван по имени астероида Паллада, открытого немецким астрономом Ольберсом в 1802 году, то есть незадолго до открытия палладия. В свою очередь, астероид назван в честь Афины Паллады из древнегреческой мифологии. Палладий, или Палладиум, — упавшее с неба легендарное деревянное изображение Афины Паллады; согласно прорицанию Гелена (сына Приама), Троя останется несокрушимой, пока в её стенах хранится этот талисман. По легенде, лишь после того, как любимцы богини — Одиссей и Диомед — во время ночной вылазки выкрали Палладий, эта твердыня пала.

    Нахождение в природе

    Один из наиболее редких элементов в земной коре; его кларковое число составляет 1·10 −6 %. Встречается в самородном виде (аллопалладий), в виде интерметаллических минералов (палладистая платина, станнопалладинит Pd3Sn2 и др.) и других соединений (палладит PdO, брэггит (Pd, Pt, Ni)S и др.). Известно около 30 минералов палладия. Сопровождает другие платиновые металлы, его содержание в смеси платиноидов в различных месторождениях колеблется от 25 до 60 %. По Гольшмидтовской геохимической классификации элементов, как и все платиноиды, относится к сидерофилам, то есть обладает сродством к железу и концентрируется в ядре Земли. В настоящее время крупнейшее (не разрабатываемое) месторождение палладия в России находится в Мурманской области (Федорово-Панский интрузивный массив).

    Получение

    Палладий получают главным образом при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди. Некоторую часть мирового производства (около 10 %) составляет восстановление из вторичного сырья.

    Из раствора смеси благородных металлов в царской водке после осаждения золота и платины осаждают дихлородиамминпалладий Pd(NH3)2Cl2, очищают его перекристаллизацией из аммиачного раствора HCl, разлагают до порошкообразного палладия прокаливанием в восстановительной атмосфере, порошок палладия переплавляют.

    Восстанавливая растворы солей палладия, получают палладиевую чернь — мелкокристаллический порошок палладия.

    Компактный металлический палладий получают также электроосаждением из нитритных и фосфатных кислых электролитов, например, используя Na2[Pd(NO2)4].

    Показатели производства

    Палладий

    Крупнейшее месторождение палладия находится в России (Норильск, Талнах). Также известны месторождения в Трансваале (Африка), Канаде, Аляске, Австралии, Колумбии.

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

    По оценке лондонской исследовательской компании GFMS, в 2009 году РФ продала приблизительно 1,1 млн унций палладия, в 2010—800 тысяч унций, в 2011 году объём экспорта будет аналогичным.

    Палладий

    Физические свойства

    Палладий — переходный металл. При нормальных условиях образует кристаллы серебристо-белого цвета кубической сингонии, пространственная группа Fm3m, параметры ячейки a = 0,38902 нм , Z = 4 , структурный тип меди.

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

    В воде нерастворим. Плотность — 12,02 (20 °C, г/см³); в особых условиях образует коллоидный палладий и палладиевую чернь. Температура плавления — 1554 °C (в некоторых источниках 1552 °C); температура кипения около 2940 °C. Теплота плавления — 16,7 кДж/моль, теплота испарения 353 кДж/моль. Удельная теплоёмкость при 20 °C — 25,8 Дж/(моль·К); удельное электрическое сопротивление при 25 °C — 9,96 мкОм/см; теплопроводность — 75,3 Вт/(м·К). Твёрдость по Виккерсу 37…39. Твёрдость по Бринеллю 52 кгс/мм 2 .

    Температурный коэффициент линейного расширения 1,17·10 −5 К −1 (в диапазоне 0…100 °С).

    Коэффициент поверхностного натяжения жидкого палладия при температуре плавления равен 0,015 Н/см.

    Палладий является парамагнетиком; его магнитная восприимчивость равна +5,231·10 −6 (при +20 °C).

    Активно поглощает водород, образуя твёрдые растворы (до 900 объёмов H2 на один объём Pd), при этом увеличивается постоянная решётки. Водород удаляется из палладия при нагревании до 100 °C в вакууме.

    Изотопы

    Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов: 102 Pd (1,00 %), 104 Pd (11,14 %), 105 Pd (22,33 %), 106 Pd (27,33 %), 108 Pd (26,46 %) и 110 Pd (11,72 %).

    Наиболее долгоживущий искусственный радиоактивный изотоп 107 Pd ( Т1/2 7·10 6 лет). Некоторые изотопы палладия активно образуются в качестве осколков деления урана и плутония; так, в облучённом топливе современных реакторов при степени выгорания 3 % содержится 0,15 % палладия.

    Палладий

    Химические свойства

    Палладий является наиболее химически активным из платиновых металлов. Не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, раствором аммиака. Реагирует с горячими концентрированными серной и азотной кислотами, в отличие от других платиновых металлов. Может быть переведён в раствор анодным растворением в соляной кислоте:

    При комнатной температуре реагирует с царской водкой, с влажными хлором и бромом. При нагревании реагирует со фтором, серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием. Окисляется при сплавлении с гидросульфатом калия KHSO4, взаимодействует также с расплавом пероксида натрия.

    При нагревании на воздухе устойчив до ~300 °C и выше 850 °C; в диапазоне 300…850 °C тускнеет ввиду образования плёнки оксида палладия PdO, который при более высокой температуре разлагается.

    Палладий

    Применение

    Катализаторы

    Палладий часто применяется как катализатор, в основном в процессе гидрогенизации жиров, крекинге нефти, органическом синтезе (см. катализатор Линдлара, Palladium-catalyzed coupling reactions.

    Хлорид палладия PdCl2 используется как катализатор и для обнаружения микроколичеств угарного газа в воздухе или газовых смесях.

    Водородные технологии

    Так как водород очень хорошо диффундирует через палладий, палладиевые мембраны применяют для глубокой очистки водорода. Для экономии дорогостоящего палладия при производстве мембран для очистки водорода и разделения изотопов водорода разработаны сплавы его с другими металлами (наиболее эффективен и экономичен сплав палладия с иттрием).

    Также палладий способен исключительно эффективно обратимо аккумулировать водород. См. Palladium hydride.

    Электроника

    Хлорид палладия применяется в гальванотехнике, как активирующее вещество при гальванической металлизации диэлектриков — в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат.

    Применение палладия в контактных узлах обусловлено высокой износоустойчивостью и коррозионной стойкостью палладия. Палладий и сплавы палладия используется для покрытий контактов, устойчивых к действию сульфидов. Палладий используется для производства реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности, в том числе в виде сплава с вольфрамом (например, ПдВ-20М).

    Палладий входит также в состав керамических конденсаторов (тип КМ), с высокими показателями температурной стабильности ёмкости в высокочастотной аппаратуре радиовещания, радиосвязи, телевидения.

    В ювелирном и монетном деле

    Палладий

    В медицине

    • Из палладия и его сплавов изготавливают медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы;
    • В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов — в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине.
    • Бета-активный палладий-103 используется для брахитерапии в лечении онкозаболеваний.

    Другие области применения палладия

    Биологическая роль

    Палладий не играет никакой биологической роли в организме. Сам по себе металлический палладий нетоксичен, однако некоторые его соединения (например, хлорид палладия(II) очень ядовиты в больших количествах.

    Бромид палладия (II) (PdBr2) Гексахлоропалладат (IV) калия (K2[PdCl6]) Гидроксид палладия (II) (Pd(OH)2) Гидроксид палладия (IV) (Pd(OH)4) Хлорид дихлор-бис-(дипиридил)палладия (IV) ([Pd(C10H8N2)2Cl2]Cl2) Дихлородиамминпалладий ([Pd(NH3)2]Cl2) Иодид палладия (II) (PdI2) Нитрат палладия (II) (Pd(NO3)2) Оксид палладия (II) (PdO) Оксид палладия (III) (Pd2O3 n H2O) Оксид палладия (IV) (PdO2) Сульфат палладия (II) (PdSO4) Сульфид палладия (I) (Pd2S) Сульфид палладия (II) (PdS) Сульфид палладия (IV) (PdS2) Тетрахлоропалладат (II) калия (K2[PdCl4]) Фторид палладия (II) (PdF2) Фторид палладия(II,IV) (PdF3) Хлорид палладия (II) (PdCl2) Цианид палладия (II) (Pd(CN)2)

    Практически детективная история о том, как мир узнал о палладии.

    Изображение

    В частности, неладное заподозрил Ричард Ченевикс. Он родился в Дублине, снискал славу химика-аналитика, работая во Франции, а во время описываемых событий находился в Лондоне. В научном сообществе Ченевикс был известен дотошностью и сварливостью. Он купил немного металла и обнаружил, что заявленный набор свойств, действительно, отличается от известных элементов. Тогда раззадоренный ученый 29 апреля 1803 года скупил весь металл, что был в лавке Форстера, — все три плоских кусочка — и стал проводить тщательные опыты. Заодно он лишил коллег возможности тоже заняться исследованиями.

    Новый металл оказался явно из благородных — в огне не горел, с углем не взаимодействовал, прекрасно сплавлялся с другими металлами. В некоторых реакциях он вел себя как платина, а в других — нет. Ченевикс признавался, что такой разброс свойств вызывал смущение, он стал проводить дополнительные опыты, но так ничего путного и не получил: с одной стороны, вроде платина, а с другой — не очень-то похоже. Что же делать, как разоблачить эту явную нелепицу, этого нахала, решившегося столь беспардонно, через торговца, объявить об открытии нового элемента, презрев мнение и экспертизу научного сообщества?

    Удовлетворившись результатами своих трудов, он посчитал, что палладий надежно закрыт, пообещал добраться до других недавно открытых металлов, проверить их на элементарность, и уже 12 мая 1803 года доложил Королевскому обществу о своей работе (статья опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society за 1803 год), присовокупив к докладу не потерявшие актуальности рассуждения о философии науки.

    Но это не конец, а только начало палладиевой истории.

    Как доказали, что палладий — это палладий? На заметку Ченевикса обратили внимание другие химики и стали повторять его опыты. Например, это делали немцы Адольф Гелен, Валентин Розе, Мартин Клапрот, Иоганн-Варфоломей Тромсдорф в Германии, англичанин Уильям Хайд Волластон. Но успеха они не достигли, последний же прямо заявлял, что никакого палладия из платины с ртутью не получается, и к тому у него были веские основания. В чем же секрет такой плохой воспроизводимости опытов? Неужели первооткрыватель циркония, урана и титана Клапрот был менее искусным, чем Ченевикс? Ответа на этот вопрос нет, но проклятие невоспроизводимости с тех пор преследует исследователей, связавшихся с палладием, что особенно ярко проявилось в конце XX века, в пору поиска следов холодного ядерного синтеза с участием палладия и дейтерия.

    Долго ли, коротко ли, но в декабре 1803 года в огонь научного спора плеснули масла: Николсону поступила анонимка, автор которой предлагал 20 фунтов тому, кто в присутствии уважаемой комиссии воспроизведет опыт Ченевикса и получит палладий из платины с ртутью. Деньги лежат в лавке мистера Форстера. История умалчивает, нашлись ли желающие, но 20 фунтов так и остались невостребованны. Однако за блестяще проведенное закрытие проблемы палладия Ченевикса номинировали на медаль Копли, которую ежегодно вручает Королевское общество.

    Чтобы не компрометировать уважаемую организацию, автору мистификации пришлось раскрыться: ведь это был Уильям Волластон, член этого общества, кстати, ставший обладателем этой медали в предыдущий год. Он занимался созданием технологии промышленного получения платины из ее руды и достиг немалых успехов, которые позволили через несколько лет основать компанию по производству посуды из этого драгоценного металла. Не пищевой, а для нужд коллег-химиков. Компания не процветала — лишь за пять лет удалось окупить первичные вложения. А пока дело не развернулось, Волластон совершенно не хотел, чтобы коллеги узнали о его успехах в технологии производства платины; неудивительно, что он никому ничего не рассказывал. Однако как великий химик Волластон не смог пройти мимо того обстоятельства, что при растворении платины в царской водке в жидкости обнаружились еще два металла — их он назвал родий и палладий. Историки науки сходятся во мнении: чтобы застолбить приоритет, Волластон и придумал всю эту мистификацию.

    Повинившись перед президентом Королевского общества сэром Джозефом Бэнксом, он попросил не награждать Ченевикса за явно ошибочные эксперименты, но при этом сохранить все дело в тайне. Тайну Бэнкс сохранил, но медаль Ченевикс получил. В июне 1804 года Воллластон наконец-то доложил Королевскому обществу об обнаружении родия и палладия в платине. Ченевикса это не смутило — нахождение палладия в природной платине вовсе не подтверждает элементарный характер этого металла, ведь найденный им сплав с ртутью вполне мог возникнуть в процессе получения металлической платины. Только в 1809 году американец Джозеф Клауд, которого еще Джордж Вашингтон назначил заведовать филадельфийским монетным двором, подтвердил: палладий к платине с ртутью отношения не имеет — он выделил этот металл из бразильского золота.

    Кто первым придумал использовать палладий? Хоть палладий и относительно твердый, прочный металл, не поддающийся окислению, он долго оставался никому не нужен, его считали эдакой химической диковинкой наподобие алюминия в конце XIX века. В самом деле, платина по своим свойствам ничуть не хуже палладия, но ее в начале XIX века изготавливали в гораздо большем количестве: палладий ведь получался как раз при очистке платины, присутствуя там в пропорции 1:200. Часть волластоновского палладия в виде сплава с золотом ушла на изготовление шкал для астрономических и навигационных приборов, часть употребил Ченевикс на свои опыты. В общем, 97% полученного Волластоном палладия так и не были использованы, а после его смерти в 1828 году оказались в распоряжении Королевского общества.

    А вот французы распорядились палладием более артистично. В 1819 году парижский монетный двор получил тысячу килограммов испанской платины. Пробирер Жан Робер Бреан по совету химика Луи Воклена, прославившегося открытием хрома и бериллия (Воклену Ченевикс посылал кусочек палладия на экспертизу), провел ее очистку и получил 900 граммов палладия. Из этого металла он изготовил несколько медалей, первую из которых подарил в 1823 году королю Людовику XVIII, а также два богато украшенных кубка: один из них — диаметром 44 сантиметра — достался вскоре взошедшему на престол новому королю, Карлу X. Еще одна медаль увековечила открытие Музея монет и медалей следующим королем, Луи-Филиппом.

    В Англии переняли французский опыт: внедрение палладия шло схожим образом. В 1824 году в Бразилии была основана Императорская бразильская золотая ассоциация для разработки месторождения Гонго Соко, в двухстах километрах севернее Рио-де-Жанейро. Золото там своеобразное. Как установил Волластон, оно содержит до 8,5% палладия, а еще много железа и теллура, что плохо: при большой концентрации палладия золото белеет, и вычеканенные из него монеты выглядят совсем не золотыми, а фальшивыми. Кроме того, большое количество примесей делает золото хрупким. Потому поступающие на английский монетный двор бразильские слитки часто браковали и отправляли на переплавку, при которой весь палладий терялся. Пробирер Персиваль Джонсон, у которого была своя (существующая по сей день под именем Johnson Matthey) фабрика по очистке драгоценных металлов в знаменитом лондонском квартале ювелиров Хаттон Гардене, взялся помогать бразильцам и чистить их золото от палладия и других примесей. Делал он это хорошо, и вскоре его компания была включена в список пробиреров Банка Англии.

    Джонсон видел, что девать палладий некуда, но был убежден: общество рано или поздно разглядит прекрасные перспективы этого металла. А пока этого не случилось, стал проводить рекламную кампанию. Так, в 1826 году он подарил королю Георгу IV массивную церемониальную цепь из палладия, а в 1845-м выдал Геологическому обществу столько палладия, что им хватило металла на несколько лет для изготовления медали Волластона.

    Зачем палладий в ювелирном деле? При сплавлении с золотом палладий дает красивый материал — так называемое белое золото. В принципе, его можно получить и с помощью серебра или никеля, но палладиевое имеет преимущества. При сплавлении с серебром золото получается матовым, а с палладием — блестящим и более твердым, то есть на нем меньше царапин. А с никелем есть проблема аллергичности; из-за нее с 2000 года в странах Евросоюза использование никеля в ювелирных украшениях запрещено. Сам палладий с 2010 года признан драгоценным металлом. Теперь из него можно делать полноценные ювелирные изделия, причем содержание палладия в них должно быть не менее 95%, как это установлено и для платины везде, кроме США: там ювелирной платиной считают все платиноды, присутствующие в основном металле. Это создает возможности для махинаций: когда цена на палладий падает, возникает искушение разбавить им более дорогую платину. Сейчас грамм палладия стоит дороже грамма платины, однако обручальные кольца из него выходят дешевле. Причина в почти двукратно меньшей плотности — палладиевое кольцо того же размера в два раза легче. Различие плотностей важно и для массивных украшений — палладиевые весят заметно меньше платиновых и даже золотых (плотность 19,3 г/см3), что может быть важно для тех, кто эти украшения носит.


    Где сейчас используют палладий

    Два основных направления — катализаторы и очистка водорода: пройдя через металл, этот газ очищается от всех примесей. Палладий же обладает уникальной способностью — в единице его объема помещается более 900 объемов водорода; никакому другому металлу это не свойственно. Есть мнение, что и катализ связан с его прекрасной способностью растворять в себе водород. Палладиевый же катализ — это обширнейшая область, простирающаяся от производства нефтепродуктов до получения маргарина и дожига выхлопных газов автомобиля. Еще палладий применяют в электронике для контактов мощных конденсаторов и изготовления научных приборов, однако на эти нужды идет гораздо меньше этого металла, чем на катализаторы, водородные фильтры и ювелирные изделия. Пытались приспособить палладий и для водородной энергетики, но безуспешно.


    Чем интересна система палладий — водород

    Тем, что именно благодаря образованию твердого раствора водорода (точнее, дейтерия) в палладии в 1989 году было открыто явление холодного ядерного синтеза. То есть прохождение ядерной реакции без огромного давления и температуры, зато с таким же результатом — испусканием нейтронов, образованием трития и, главное, выделением тепла. В ходе последующих экспериментов эти эффекты удалось подтвердить далеко не всем, включая авторов открытия, Стенли Понса и Мартина Флейшмана из университета Юты. Научное сообщество сочло явление закрытым.


    Как из палладия делают лекарства

    Сейчас палладий добавляют в сплавы для изготовления имплантатов, а из радиоактивного палладия-103 — иголки, которые втыкают в опухоли для выжигания последних бета-излучением. Однако в недалеком будущем он может сыграть существенную роль в так называемой биоортогональной медицине. Суть этого нового направления человеческой мысли состоит в том, чтобы с помощью катализатора заставить биологические молекулы вступать в какие-то несвойственные им реакции. Причем делать это не в чашке Петри, а в живом организме. Сейчас для того, чтобы заставить организм изготавливать несвойственные ему вещества, применяют генетическую модификацию, тем не менее химики хотят испробовать и вполне традиционную органическую химию на катализаторе. Многие металлы претендуют на роль катализатора, однако нет среди них более благородного и безвредного для организма, чем наночастицы палладия. Они могут, проникая внутрь клеток или оказываясь в межклеточном пространстве, обеспечивать, например, синтез лекарства в месте потребления. Цель такой работы понятна: увеличить эффективность и снизить побочное действие препаратов.


    Откуда берется палладий

    Извлекать палладий и другие платиноиды из топлива полезно и потому, что они мешают последующему стеклованию — превращению радиоактивных отходов в геологически неактивный минерал, способный храниться тысячелетиями без изменений. Главное препятствие — экономическое: сейчас добывать палладий из топлива невыгодно. Видимо, отработанное топливо окажется своеобразной заначкой человечества на тот случай, когда природные запасы палладия будут исчерпаны.

    Если палладий станет сокровищем, будут ли рады его изготовители? Традиционно функцию сокровища играют золото и серебро — в них вкладывают деньги спекулянты при нестабильности валют. Платина и палладий как драгоценные металлы, казалось бы, с этой точки зрения не хуже золота. Однако они важные промышленные металлы, незаменимые в соответствующих областях техники. Если цену на них будут устанавливать финансовые махинаторы, это нанесет промышленности огромный вред, поскольку цены перестанут отражать баланс спроса и предложения.


    Откуда взялось имя металла

    Волластон назвал его в честь открытой тогда же малой планеты — Паллады. Он хотел назвать новый элемент в честь другой планеты, Цереры, и даже написал об этом в своем дневнике, но потом изменил решение. Однако вся история с этим металлом подтвердила правильность выбора. Ведь греческий палладий — это деревянное изображение Афины Паллады, которое свалилось на Трою; в доме Приама считали, что пока эта святыня находится в городе, ничего с ним не случится. Диомед и Одиссей в своем знаменитом рейде по тылам противника выкрали палладий, чем лишили город покровительства могущественной богини. В сущности, металл палладий, подобно упомянутой фигурке, свалился в руки ученых практически с неба и вызвал изрядную неразбериху.

    4 Золото – первый из открытых человеком металлов. Веками золото использовали как мерило ценности и в ювелирном деле. Нет сомнений, золото – уникальный металл. Поэтому мой блог - о золоте и обо всем, что связано с золотом. О том, какое бывает золото, что такое проба золота, как золото добывают, где золото используют, о золотых монетах и драгоценных камнях, достойных золотого обрамления, о магии золота, целебных свойствах золота и о многом другом.

    Палладий. Открытие, свойства, применение

    Палладий – это серебристо-белый металл, который внешне походит на серебро и в меньшей степени на платину. По плотности (12,02 г/см3) палладий также ближе к серебру, чья плотность 10,49 г/см3, чем к платине, чья плотность 21,40 г/см3.

    Палладий является наиболее легким из платинидов. Его проще всего плавить, необходимая температура – 1552°С, чтобы закипеть жидкому палладию нужна температура в 3980°С. Перед тем, как расплавиться он становится мягким и хорошо поддается сварке и ковке. Впрочем, даже при комнатной температуре палладий можно легко обработать, так как он мягок.

    При применении палладия в технике важную роль играет переменчивость его основных механических характеристик. К примеру, его твердость увеличивается в 2-2,5 раза в результате холодной ковки.

    Большое влияние на палладий оказывает соединение с родственными металлами. Стандартный предел его прочности на растяжение равняется 18,5 кг/мм2. Однако при добавлении в сплав 1% родия и 4% рутения он возрастает вдвое (к слову, именно такой вариант сплава используют ювелиры).

    Обычно для изготовления чего-либо из палладия используют штамповку и холодную прокатку. Относительно легко из него можно получить цельнотянутые трубки с нужным диаметром и длиной.

    Химические свойства этого металла не менее привлекательны, чем механические. Палладий – единственный из металлов, у которого предельно заполнена наружная электронная оболочка, что придает ему очень высокую химическую стойкость. На внешней орбите его атома насчитывается 18 электронов, в результате чего при нормальной температуре палладий не подвержен разрушающему действию фтора.

    Однако у благородства палладия, также как и в случае с другими благородными металлами, есть предел – когда температура начинает превышать 500°С, он становится подверженным действию фтора и других сильных окислителей.

    В соединениях палладий чаще всего бывает двухвалентным, но он может быть и трех-, четырехвалентным. Подобно другим платиновым металлам, палладий может образовывать многие тысячи комплексных соединений, которые имеют и практическое применение, например, для получения самого палладия.

    Отличительная особенность их от таких же соединений других платиновых металлов состоит в том, что комплексы двухвалентного палладия со многими органическими соединениями (тиомочевиной, оксимами, аминами) имеют плоское квадратное строение, тогда как остальные, как правило, имеют объемное октаэдрическое строение.

    Применение в ювелирной промышленности

    Палладий обладает собственной красотой, в оправе из него красиво смотрятся драгоценные камни. Среди его особенностей то, что он хорошо поддается полировке, не подвергается коррозии и не тускнеет.

    Замена для платины

    Одно из самых ценных свойств палладия – его относительная дешевизна. Благодаря этому он является одним из самых (если не самым) перспективных из всего спектра платиновых металлов. В настоящее время с помощью добавки этого металла некоторые сплавы, например, служащие для изготовления зубных протезов, делают дешевле.

    Когда-то давно палладий извлекали в крошечном количестве из сырой платины, теперь его получают десятками тонн в год. Его доступность, по сравнению с другими платиновыми металлами, приводит к все большему применению палладия в технике. Теперь им часто заменяют платину, в случаях, когда это возможно.

    История палладия

    Известный в Лондоне торговец минералами мистер Форстер не высказал особого удивления, когда в один из слякотных осенних дней 1803 г. получил письмо от лица, пожелавшего остаться неизвестным. На дорогой бумаге, прекрасным почерком была изложена просьба: попытаться продать небольшое количество нового металла палладия, ни внешним видом, ни свойствами не уступающего драгоценной платине. К письму был приложен небольшой и не очень тяжелый слиток.

    В то время среди английских химиков-аналитиков, в большинстве своем традиционно чопорных или флегматичных, выделялся Ричард Ченевикс. Ирландец по происхождению, человек вспыльчивый и неуживчивый, он особо жаждал разоблачить "мошенническую проделку" и, пренебрегая высокой ценой, купил слиток палладия и стал его анализировать.

    Предвзятость взяла свое: очень скоро Ченевикс пришел к убеждению, что названный палладием металл "не новый элемент, как постыдно заявлялось", а всего-навсего сплав платины и ртути. Свое мнение Ченевикс сразу же высказал – сначала в докладе, прочитанном перед членами Лондонского Королевского общества, а затем и в печати.

    Однако другие химики при всем своем старании никак не могли найти в палладии ни ртути, ни платины. Секретарем Королевского общества (основанного еще в 1622 году и выполняющего роль английской Академии наук) в то время был Уильям Гайд Волластон. Страстный противник рутины и шаблона в науке, он время от времени вмешивался в затянувшийся спор и умело обострял его.

    Страсти вокруг палладия то накалялись, то ослабевали, а когда, наконец, новый элемент (или псевдоэлемент) всем уже начал надоедать, в известнейшем научном журнале Англии "Nicholson's Journal" появилось анонимное объявление. Заявитель через редактора предлагал награду в 20 фунтов стерлингов тому, кто в течение года приготовит искусственный палладий.

    Интерес к новому металлу вновь подскочил. Но все попытки искусственно приготовить палладий неизменно заканчивались неудачей. Только в 1804 г. Волластон доложил Королевскому обществу о том, что это им в сырой платине обнаружены палладий и еще один новый благородный металл – родий.

    А в феврале 1805 г. в открытом письме, опубликованном в "Nicholson's Journal", Волластон признался, что и скандальная шумиха вокруг палладия тоже дело его рук. Это он пустил в продажу новый металл, а затем и учредил премию за его искусственное приготовление. А неопровержимыми доказательствами того, что палладий и родий действительно новые платиноподобные металлы, он к тому времени уже располагал.

    О первооткрывателе палладия

    Жизнь Уильяма Гайда Волластона пришлась как раз на годы, в которые Англия стала страной классического капитализма. Промышленная революция, начавшаяся здесь с 60-х годов XVIII в., породила бурный рост производства. Захват колоний приобрел невиданные прежде масштабы.

    Лондонский врач Волластон практиковал в рабочих районах. Он не мог пожаловаться на отсутствие пациентов (которым, правда, нечем было платить за визиты) – их число стремительно росло. Но и искусство врача, и лекарства, которыми он щедро наделял своих больных, часто оставались бессильными против голода, хронических и профессиональных заболеваний.

    Разочаровавшись в медицинской практике, Волластон навсегда оставил медицину и с 1800г. целиком посвятил себя изучению платины. На жизнь, на приобретение материалов и оборудования для лаборатории нужны были деньги.

    Ч еловек высокоодаренный и предприимчивый, Волластон разработал способ изготовления платиновой посуды и аппаратуры: реторт для сгущения серной кислоты, сосудов для разделения серебра и золота, эталонов мер и т.д. Более того, он, говоря нынешним языком, быстро внедрил этот способ в практику. А как раз в эти годы платиновая посуда стала для химических лабораторий необходимостью.

    Об этом, правда несколько позже, хорошо скажет в своих "химических письмах" выдающийся немецкий химик Юстус Либих: "Без платины было бы невозможно во многих случаях сделать анализ минералов. Состав большинства минералов был бы неизвестным". И дело не только в минералах: первая четверть XIX в. – время больших перемен в химии. Освободившись от оков теории флогистона, химия двигалась вперед семимильными шагами. Не случайно на рубеже XVIII и XIX вв. (±10 лет) открыто около 20 новых химических элементов.

    Дело Волластона процветало; изделия, вышедшие из его мастерской, пользовались большим спросом во многих странах, были вне конкуренции и приносили Волластону-предпрпнимателю немалые доходы.

    Однако успехи в коммерции не вскружили ему голову. В числе немногих ученых того времени Волластон понимал и последовательно проводил в жизнь идею взаимоплодотворной связи науки и практики. Работая над дальнейшим совершенствованием методики аффинажа и обработки платины, он пришел к мысли о возможности существования платиноподобных металлов.

    Продажная платина, с которой работал Волластон, была загрязнена золотом и ртутью. Стремясь получить более чистый металл, Волластон избавлялся от этих, да и от других примесей. Сырую платину он растворял в царской водке, после осаждал из раствора только платину – особо чистым нашатырем NH4Cl.

    Тогда он и заметил, что раствор, остававшийся после осаждения платины, был розовым. Известными примесями (ртуть, золото) эту окраску нельзя было объяснить. Волластон подействовал на окрашенный раствор цинком: выпал черный осадок. Высушив его, Волластон попытался растворить его в царской водке. Часть порошка растворилась, а часть осталась нерастворенной.

    О дальнейших своих исследованиях Волластон писал: "После разбавления этого раствора водой, чтобы избежать осаждения незначительных количеств платины, оставшейся в растворе, я добавил в него цианид калия – образовался обильный осадок оранжевого цвета, который при нагревании приобрел серый цвет. Затем этот осадок сплавился в капельку по удельному весу меньше ртути. Часть этого металла растворялась в азотной кислоте и имела все свойства пущенного в продажу палладия". Из другой – нерастворимой части был выделен еще один платиноид – родий.

    Почему первый из открытых спутников платины Волластон назвал палладием, а второй – родием? Rhodium – от греческого – "розовый"; соли родия придают раствору розовый цвет. Второе название с химией не связано. Оно свидетельствует об интересе Волластона к другим наукам, в частности к астрономии.

    Незадолго до открытия палладия и родия (в 1802г.) немецкий астроном Ольберс обнаружил в солнечной системе новый астероид и в честь древнегреческой богини мудрости Афины Паллады так и назвал его Палладой. А Волластон один из своих элементов назвал в честь этого астероида, точнее, в честь этого астрономического открытия.

    Об источниках палладия – реальных, перспективных и бесперспективных

    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 довольно мало распространен. Хотя с чем сравнивать! Подсчитано, что в земной коре его 1•10–6%, т.е. 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.

    Методы получения чистого палладия из природного сырья, основанные на разделении химических соединений платиновых металлов, очень сложны и длительны. Иностранные фирмы, занимающиеся аффинажем, не очень-то расположены делиться своими производственными секретами. Мы, естественно, тоже. А описывать технологию тридцатилетней давности вряд ли имеет смысл. Поэтому оставим в стороне технологию – поговорим подробнее о минералах.

    Из шести платиновых металлов, кроме самой платины, только палладий встречается в самородном состоянии. По внешнему виду его довольно трудно отличить от самородной платины, но он значительно легче и мягче ее.

    Химический анализ показывает, что самородный палладий обычно содержит примеси: прежде всего саму платину, а иногда также иридий, серебро и золото. Но самородный палладий крайне редок. В рудах Норильска обнаружена палладистая платина. В ее составе, выявленном с помощью микроанализатора, 40% палладия.

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

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


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

    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 году 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 – очиститель водорода

    Астрофизики подсчитали, что водорода в нашей Галактике больше, чем остальных элементов, вместе взятых. А на Земле водорода менее 1%. Трудно перечислить все области применения этого элемента; достаточно вспомнить, что водород – важное ракетное топливо.

    Но весь земной водород связан; легчайший из газов приходится получать на заводах: либо из метана с помощью конверсии, либо из воды электролизом. И в том и в другом случае абсолютно чистый водород получить не удается. Для очистки водорода палладий (или его сплав с серебром) пока незаменим.

    Устройство аппарата не так уж сложно. Используется уникальная способность водорода с огромной скоростью диффундировать через тонкую (до 0,1 мм) пластинку из палладия. Под небольшим давлением газ пропускают через закрытые с одной стороны палладиевые трубки, нагретые до 600°C. Водород быстро проходит через палладий, а примеси (пары воды, углеводороды, О2, N2) задерживаются в трубках.


    Безотказный сигнализатор

    Окись углерода CO недаром называют угарным газом. Этот яд вдвойне опасен оттого, что 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.

    Действительно титан!

    Титан почти всеми своими качествами отвечает данному ему имени. Он прочен, теплостоек, обладает высокой коррозионной стойкостью. На него не действуют ни азотная кислота, ни царская водка, ни другие окислители. Однако он корродирует под действием соляной и серной кислот. Но совсем небольшая добавка палладия (до 0,1%) делает титан металлом, стойким против H2SО4 и HCl. Добавки (до 1%) палладия повышают также химическую стойкость некоторых сортов нержавеющей и высокохромистой стали.

    Читайте также: