Палладий это химический элемент, простое вещество, благородный металл, входит в группу платиновых металлов, химическая формула палладия Pd.
Применяется в производстве катализаторов, сплавов которые идут в изготовлении контактов, добавки в ювелирном деле украшают изделие повышая его красоту.
Что такое палладий
(Palladium; от назв. астероида Паллады), Pd — химический элемент 10-й группы (устаревшая классификация VIII В группы периодической системы элементов).
Атомный номер 46, атомная масса палладия 106,4; относится к металлам группы платины.
В соединениях проявляет степени окисления +2, +3 (редко) и +4, наиболее характерна +2. Серебристо-белый, мягкий металл, в порошке — серого цвета.
Палладий открыл в 1803 англ. химик У.Х. Волластон при исследовании платины самородной.
Палладий — редкий элемент, содержание его в земной коре 1 • 10-6%. Как и платина, встречается в самородном состоянии, по крайне редко.
Известно около 30 минералов, в состав к-рых входит от 70 до 0,3% Pd; бреггит (Pt, Pd, Ni) S, палладистая платина (Pt, Pd), аллопалладий, палладит PdO, стибиопалладинит Pd3Sb и др.
Цена палладия меняется от спросов на рынке, так например на 2010 цена составляла 476 доллара за унцию.
На 2023 год на июнь месяц 1242 доллара за унцию, самая высокая цена зафиксирована на первое мая 2021 года 2970 долларов.
Физические свойства
Палладий хоть и пластичен но микродобавки некоторых металлов таких как кобальт, родий , рутений и никель повышают его механические свойства повышая твёрдость.
Кристаллическая решетка палладия гранецентрированная кубическая типа меди, с периодом а =3,8902 А (т-ра 23° С).
Плотность (т-ра 20° С) 12,02 г/см3; tпл 1552° С; tкип 2937 ±30° С, обладает твёрдость по Бринеллю 52 кгс/мм2.
Электронная конфигурация палладия [Kr] 4d10,
Полная электронная конфигурация:
1s22s22p63s23p64s23d104p64d10
Удельная теплоемкость (температура 25° С) 0,0584 кал/г град; коэфф. теплопроводности (т-ра 20°С) 0,170 кал/см х сек х град; температурный коэфф. линейного расширения (в интервале т-р 0—100 С) 11,1 х 10-6 град-1.
Удельное электрическое сопротивление (т-ра 25° С) 9,96 мком х см; температурный коэфф. электр. сопротивления (в интервале т-р 0—100° С) 0,00379 град1.
Палладий парамагнитен.
Его удельная магнитная восприимчивость при комнатной т-ре 5,231 • 10-6. Давление насыщенного пара Палладий при т-рах 1200 и 1500° С соответственно 10-4 и 10-2 мм рт. ст.
У отожженного палладия модуль норм, упругости 12 360 кгс/мм2; модуль сдвига 5100 кгс/мм2; предел прочности на растяжение 18,5 — 20 кгс/мм2; относительное удлинение 25—40%; HV = 37 — 50 (различие величин объясняется чистотой и состоянием исследованного металла).
Палладий легко поддается ковке, штампованию, прокатке в тончайшие листы, протяжке в тонкую проволоку, его можно отлично полировать и сваривать.
Холодное деформирование заметно упрочняет его. Так, предел прочности на растяжение после холодной протяжки с обжатием до 50% увеличивается до 33 кгс/мм2, твердость возрастает в 2—2,5 раза.
При последующем отжиге металл опять становится более мягким. Легирующие элементы, особенно рутений и никель, также повышают твердость палладия.
Химические свойства палладия
Из металлов группы платины палладий — наиболее химически активный.
При комнатной т-ре на воздухе не окисляется и не тускнеет, при нагревании до т-ры 600—700° С на его поверхности образуется плотная окисная пленка.
В процессе нагревания порошкообразного палладий в токе кислорода образуется окись PdO, к-рая при болей высокой т-ре (> 870° С) вновь разлагается на элементы.
При нагревании взаимодействует с галогенами (влажный хлор и жидкий бром разъедают палладий и при комнатной т-ре), серой, селеном, фосфором, мышьяком и кремнием.
С большинством металлов образует сплавы. Растворяется в азотной и горячей серной кислотах, «царской водке».
Расплавленном бисульфате калия KHSО4, может быть переведен в раствор анодным растворением в соляной к-те.
Плавиковая и уксусная к-ты, растворы щелочей на него не действуют. При сплавлении с перекисью натрия Na2О2 окисляется до PdO.
Как и все металлы группы платины, образует многочисленные комплексные соединения.
Изотопы
Природный палладий состоит из изотопов с массовыми числами 102Pd (0,96%), 104Pd (10,97%), 105Pd (22,23%), 106Pd (27,33%), 108Pd (26,71%) и 110Pd (11,81%).
Получены радиоактивные изотопы с массовыми числами от 98 до 115, из них долго-живущий — изотоп 107Pd с периодом полураспада 7 • 106 лет.
Изотопы палладия образуются при делении урана и плутония в ядерных реакторах.
Палладий и водород
Характерное св-во палладия способность поглощать водород (до 900 объемов на 1 объем металла), после чего он заметно увеличивается в в объеме, становится хрупким.
При умеренном нагревании в вакууме поглощенный водород снова выделяется.
Водород и дейтерий способны легко диффундировать через нагретый листовой палладий (при т-ре от 400 до 600° С он проницаем только для водорода).
В мелкораздробленном состоянии палладий обладает высокой каталитической активностью.
Получение палладия
Сырьем для получения палладия служат концентраты платиновых металлов, получаемые непосредственно из руд и гл. обр. после переработки анодных шламов электролиза никеля.
При обработке концентратов «царской водкой» палладий переходит в раствор.
После «доводки» раствора и осаждения из него платины и иридия палладий осаждают в виде комплексной соли [Pd(NH3)2Cl2].
Осадок очищают переосаждением из аммиачного раствора соляной к-той и прокаливают при температуре 800— 900° С.
Полученный губчатый палладий восстанавливают в среде водорода, получая палладиевый порошок чистотой 99,8—99,9%.
Поставляют палладий в виде порошка, прутков, жести, фольги и проволоки.
Для приготовления сплавов палладий используют в основном индукционные или дуговые печи.
Плавку и термическую обработку ведут в вакууме или в среде аргона либо гелия. Изделия из палладия чаще всего вырабатывают штампованием и холодной прокаткой.
Применение палладия
Основное применение большого количества металла нашло в химической промышленности как катализатор.
Из за более дешевой стоимости и по характеристикам таких как у золота и платины его используют в процессе крекинга нефти.
Хлорид палладия нашёл применение как катализатор по обнаружению угарного газа, что нашло применение как в угольной промышленности так и в химической промышленности.
Применение палладия в радиопромышленности
Благодаря своим свойствам которые выражаются в стойкости к окружающей среде, его также широко используют для изготовления радиодеталей таких как конденсаторов и микросхем.
Помимо палладия в таких деталях также используют золото, платину и серебро.
Использование палладия для очистки водорода
Для получения чистого водорода, который используется в качестве получения других более важных водород содержащих соединений таких как перекись водорода который в свою очередь используется как дезинфицирующее и рано очищающее средство в медицине.
Также водород используется в получении некоторых жиров в химической промышленности.
Для экономии палладия в него добавляют другие металлы иттрий которые повышают его эффективность.
Применение палладия в медицине
Как более дешевый по стоимости металл его используют в медицине для изготовления нержавеющих инструментов.
А также в производстве кардиостимуляторов, стоматологии в некоторых странах используют для изготовления коронок, мостов и пломб.
Применение в ювелирной промышленности
Палладий как и другие благородные металлы (золото, платина, серебро) используется в производстве ювелирных украшений, причём как чистый металл (в производстве медалей) так и в сплаве с другими металлами таких как золото, платина, серебро.
Но в основном его добавляют в серебро, тем самым повышая его изящество и красоту изделия.
Где еще применяют палладий
Покрытие используется на некоторых контактах для предотвращения искрения.
Для изготовления химической аппаратуры и деталей, деталей насосов для перекачки некоторых кислот которые реагируют с другими благородными металлами.
В виде сплавов с платиной и др. платиновыми металлами, медью, серебром, золотом и никелем палладий применяют как катализатор (например, при получении аммиака).
В гальванотехнике используется как материал для нанесения на текстолит медных дорожек.
В произ-ве жаропрочных твердых припоев; для изготовления трубок, стеклоплавильных сосудов и фильер в произ-ве искусственного волокна, лабораторных изделий, медицинских игл, шприцев и наконечников, в зубопротезной технике и ювелирном деле.
Литература
Савицкий Е. М., Полякова В. П., Тылкина М. А. Сплавы палладия.
Часто задаваемые вопросы
В чём ценность палладия?
Ценится за каталитические свойства, позволяющие преобразовывать вредные выбросы двигателей внутреннего сгорания в безопасные газы.
А также применение в ювелирной промышленности в качестве добавок к золоту (белое золото) и серебру (подчеркивает благородность металла).
Чем опасен палладий для человека?
В чистом состоянии металл почти безвреден для человека, но в качестве солей может проявлять большую опасность особенно хлорид палладия (II).
Почему стоит так дорого?
Потому, что содержание его в земной коре 1 • 10-6 %, а золота к примеру в земной коре 5 · 10-8 %.