Где есть палладий. Палладий. Свойства палладия. Применение палладия. Применение в ювелирной промышленности

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 сильные кислоты и их смеси), имеет мелкозернистое строение.

Качественный анализ (пробу) на этом камне делают 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 наблюдают, каков будет результат.

Если проведенная черта оставлена палладием или его сплавом, то при воздействии на нее реагента, состоящего из смеси «царской водки» 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.

Когда-то платину не ценили, так как не умели обрабатывать. Благодаря внешнему сходству с серебром, а платина – серебристый металл, ее называли презрительным словом «серебришко».

Нередко в старых шкатулках, доставшихся от , хранятся кольца или серьги. Изделия сами по себе уже ценные, так как старинные, но они могут оказаться и платиновыми! Ничего удивительного, что хочется их оценить, но уносить из дома по каким-либо причинам не хочется. Можно попробовать сделать это самостоятельно.

Свойства платины

Прежде чем приступить к действиям по определению платины, нужно знать, чем она отличается от других благородных металлов. Для начала следует оценить вес. Учитывая местоположение платины в таблице Менделеева, можно увидеть, что это один из самых тяжелых металлов, выше плотность имеют лишь осмий с иридием. Для ювелирных работ используется платина не ниже 850-й пробы, это означает, что чистого драгоценного металла в изделии не меньше 85%. Учитывая, что обычно проба изделий из серебра или золота ниже, следовательно и самих этих металлов в изделии меньше.

Никакие химические вещества в быту на платину не действуют, а это означает, что следы от йода или уксусной кислоты на изделии не останутся. Ни вода, ни воздух этот металл не окисляют, это один из самых химически инертных элементов. Жидкий бром и «царская водка» (смесь двух концентрированных кислот, соляной и азотной), способны растворять платину. Но это очень медленный процесс. Обычные бытовые горелки не в состоянии расплавить металл, так как он плавится при температуре свыше 1768 градуса.

Как самостоятельно распознать платину

Способ, который максимально приемлем в бытовых условиях,

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).

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

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

Откуда такое богатство?

Мы – дети звезд...

...причем в буквальном смысле и большей частью тела. Большей – потому что некоторая часть химических элементов, слагающих и человеческие, и небесные тела, образовалась вне звезд. Палладий же – «сын» сразу двух процессов, протекающих во Вселенной. Часть его синтезируется в реакциях, происходящих в массивных звездах. Часть палладия, равно как и остальные , образуется при взрывах сверхновых.

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

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

Два столетия со дня открытия палладия

Честь открытия палладия принадлежит не слишком прилежному английскому врачу, проявившему недюжинную исследовательскую прозорливость и отменную коммерческую разворотливость.

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

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

Ричард неверующий

В начале XIX века многим просвещенным людям наука служила развлечением. Не обошелся без легкой мистификации и Волластон. Данное им объявление гласило: открыт благородный металл, по виду и свойствам схожий с м . Предлагается к приобретению...

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

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

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

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

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

Добыча и применение палладия

Сегодня геологи насчитывают три десятка минералов, включающих в себя палладий. Немалое количество металла входит в самородные образования золота, серебра и платины. В норильской платине палладия – почти половина! Бразильские старатели отыскали золотые самородки с десятипроцентным содержанием благородного металла.

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

Удивительные свойства палладия сделали его незаменимым в химической отрасли. Способность палладия поглощать водород в объеме, почти в тысячу раз превышающем объем металла, поразительна! Использование палладиевых катализаторов в технологическом цикле производства маргарина позволило отказаться от неизбежного ранее загрязнения пищевого продукта никелем.

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

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

Палладий в ювелирном деле

Сам по себе палладий весьма декоративен и может соревноваться в выразительности и с серебром, и – тем более – с платиной. Сплавы с включением палладия высоко ценятся ювелирами.
Так называемое « » - чаще всего ни что иное как соединение золота с палладием. Мягкий, сдержанный блеск благородного металла – лучшее обрамление для ! Сплав палладия с индием – в зависимости от концентрации ингредиентов – может иметь окрасу от характерного золотистого до выражено сиреневого оттенка.

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

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

Крупнейшие потребители палладия - автоконцерны, которые используют его в катализаторах дожигания выхлопных газов (нейтрализаторах). На втором месте производители электроники. И только потом по мере убывания идут: медицина и стоматология, химическая промышленность, ювелирная промышленность и прочие.

Палладий относительно дёшев (примерно в четыре раза дешевле платины), и это делает его самым перспективным из всех его собратьев. Везде, где возможно (а это возможно в очень многих случаях по причине схожести свойств), более дорогую платину целесообразно заменять палладием.

Как и все платиновые металлы, палладий - отличный катализатор. В присутствии палладия начинаются и идут при низких температурах многие практически важные реакции. Гидрирование органических продуктов палладий ускоряет даже лучше, чем такой испытанный катализатор, как никель. Многие крупнотоннажные производства неорганических и органических продуктов - серной, азотной, уксусной кислот, аммиака, хлора, каустической соды, удобрений, взрывчатых веществ, высокооктанового бензина, фармацевтических препаратов, волокон и полимеров не обходятся без катализаторов из этого благородного металла. В электронике палладий широко применяют для изготовления многослойных керамических конденсаторов, которые используют в производстве мобильных телефонов, пейджеров, компьютеров, широкоэкранных телевизоров и других электронных приборов.

В 70-х годах произошло резкое перераспределение структуры потребления палладия. Его начали использовать в катализаторах дожигания автомобильных выхлопных газов - нейтрализаторах. И если раньше по применению палладия лидировала электронная промышленность, то сейчас на нейтрализаторы расходуется больше половины объёма ежегодно производимого в мире палладия. В связи с тем что и в Европе и в США вводят всё более жёсткие нормы на выхлопные газы, потребность в палладии постоянно растёт. Правда, Россия пока не относится к числу потребителей автомобильных катализаторов, хоть и располагает необходимыми тонкими технологиями. Дело в том, что действие автомобильного катализатора напрямую зависит от качества бензина: если оно плохое (с большим содержанием сероорганических соединений), то катализатор не работает. Но Россия тоже принимает, хоть и с опозданием, европейские нормы по выхлопам, а значит, рано или поздно нашей автомобильной промышленностью наш же палладий также будет востребован. Кроме того, без катализатора не сделаешь и бензин хорошего качества, поэтому здесь тоже открывается широкое поле для будущего применения.

В онкологии произошёл переворот после того, как платиновые препараты начали использовать для лечения злокачественных образований. Каждый год учёные синтезируют в медицинских целях всё более эффективные и безопасные соединения платины. Сейчас многие институты и компании пытаются найти биоактивные препараты среди других соединений платиновой группы, в том числе палладия.

В химической промышленности палладиевые мембраны нужны не только для производства сверхчистого водорода, но и вообще во всех реакциях дегидрирования. Понятно, что если в реакторе стоит такая мембрана, то водород, просачиваясь через неё, тут же выводится из зоны реакции, а это позволяет провести дегидрирование с большим выходом и меньшими затратами.

В будущих водородных технологиях палладий потребуется не только для получения чистого водорода, но ещё как минимум в двух ключевых моментах. Во-первых, один из электродов в топливном элементе может содержать палладий в каталитических количествах. Во-вторых, палладиевые катализаторы используются в реакциях получения водорода из жидких углеводородов, например из метанола.

С помощью палладия можно попробовать решить проблему хранения водорода. А это пока один из лимитирующих моментов развития водородной энергетики. Поглощённый палладием водород легко выходит в вакуум при небольшом нагреве. Но эта технология хранения очень дорогая, поэтому пока специалисты считают более перспективными другие способы хранения и перевозки водорода.

В ювелирном деле палладий используется в качестве компонента палладиевых сплавов и сплавов белого золота и платины. В последнее время его все чаще применяют для изготовления ювелирных украшений. В сплавах используемых в ювелирном деле (например, для получения сплава золото-палладий - т. н. «белое золото»), в целом палладий даже в незначительном количестве (1 %) способен резко изменить цвет золота в серебристо-белый. Основные сплавы палладия с серебром в ювелирном деле имеют пробу 500 и 850(наиболее технологичны и привлекательны).

Легирование сплавов золота палладием и серебром позволяет получать благородный белый цвет при содержании палладия 10-12 % и серебра 5-10 %. Золото-серебряный сплав пробы 9 карат (содержание золота - 37,5%), легко обрабатывается, но из-за значительного содержания серебра склонен к потускнению. Палладий более плотный металл, чем золото, поэтому аналогичные изделия из палладия будут более тяжелыми и, соответственно, более дорогими, чем из золота. Кроме того, хотя золото и палладий обладают неограниченной растворимостью в жидком и твердом состоянии, высокая температура плавления палладия (1550°С) усложняет процессы плавки. Однако сплавы золота с палладием обладают и целым рядом преимуществ: у них значительно выше пластичность, они устойчивы к потере цвета при нагреве, имеют более интенсивный блеск после финишной обработки.

Палладий используется для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов. Определённое количество палладия расходуется для изготовления химической аппаратуры для производства плавиковой кислоты (сосуды, перегонные кубы, детали насосов, реторты).