Палладий – космический гость Земли. Палладий свойства, производство и применение

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.

Палладий (лат. Palladium) - химический элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 46. Обозначается символом Pd, CAS-номер: 7440-05-3. Благородный металл платиновой группы. Название происходит от астероида Паллада, открытого незадолго до химического элемента. В свою очередь, астероид был назван в честь Афины Паллады – древнегреческой богини.

Палладий - пластичный переходный драгоценный металл серебристо-белого цвета. По внешнему виду он напоминает серебро. В 1803 году его так и называли - "новое серебро". Его также довольно трудно отличить от самородной платины, но он значительно легче и мягче ее. Считается, что по своим внешним качествам он похож на серебро больше, чем на платину.

Палладий обладает рядом уникальных свойств, благодаря которым широко применяется в различных отраслях промышленности. Он исключительно пластичен, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку. Не теряет своего блеска в течение длительного времени, не вызывает аллергии и на его поверхности не образуются различные дефекты в виде трещин и царапин.

Палладий является одним из самых редких металлов, его средняя концентрация в земной коре 1 10 -6 % по массе, однако это в два раза больше, чем содержащегося в земной коре золота. Геохимики могут назвать около 30 минералов, в которые входит этот благородный металл.

Палладий встречается и в самородном виде (в отличие от остальных платиноидов), при этом он может содержать примеси других металлов: платины, золота, серебра и иридия. Но самородный палладий крайне редок. Довольно часто он сам является примесью в самородном золоте или платине.

Палладий в основном получают при переработке сульфидных руд никеля и меди. Это такой вот драгоценный побочный продукт, получение которого технологически очень сложный и трудоемкий процесс.

Палладий был открыт английским врачом и химиком Вильямом Волластоном (William Hyde Wollaston) в 1803 году, который выделил его из платиновой руды привезённой из Южной Америки.

Для выделения палладия Волластон растворил руду в царской водке. Растворив руду, он нейтрализовал кислоту раствором NaOH. Затем осадил платину из раствора действием хлорида аммония NH4Cl (в осадок выпадает хлорплатинат аммония). Далее к раствору он добавил цианид ртути, при этом образовался цианид палладия. Чистый палладий был выделен из цианида нагреванием. Только через год ученый доложил Королевскому обществу о том, что им из сырой платины выделены палладий и родий.

С 1831 года Британское геологическое общество вручает медаль Волластона, изготовленную из открытого им палладия.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАЛЛАДИЯ

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 %). Это пластичный металл, который хорошо сваривается, поддается прокатке, протяжке, штамповке и волочению даже при комнатной температуре. При нагревании эти качества улучшаются, из него удается получать тончайшие листы, проволоку, цельнотянутые трубы нужной длины и диаметра.

Палладий обладает следующими физическими свойствами:
- плотность 12,6 г/см 3 ;
- температура плавления 1554 °С;
- температура кипения 2940 °С;
- теплота плавления 37,8 кал/г;
- удельная теплоёмкость при 20 °C 0,0586 кал/ (г.град);
- удельное электросопротивление при 25 °C 9,96 мкОм см;
- теплопроводность 0,161 кал/(см.сек.град);
- линейный коэффициент теплового расширения при 0 °С равен 11,67 10 -6 ;
- твердость по Бринеллю 49 кгс/мм 2 ;
- модуль нормальной упругости составляет 12600 кгс/мм 2 ;
- относительное удлинение при разрыве 24 - 30 %;
- предел прочности при растяжении 18,5 кгс/мм 2 .
После холодной обработки твердость возрастает в 2 - 2,5 раза, но снижается после отжига. Добавки родственных металлов тоже влияют на свойства: добавка 4 % рутения и 1 % родия увеличивает прочность палладия на растяжение вдвое.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАЛЛАДИЯ

Палладий – единственный из металлов, у которого предельно заполнена наружная электронная оболочка, что придает ему очень высокую химическую стойкость. Он не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, гидратом аммиака.

На воздухе палладий устойчив до температуры 300 - 350 °C, после которой начинает окисляться кислородом, образуя на поверхности тусклую пленку оксида палладия PdO:
2Pd + O 2 > 2PdO.
«Перевалив» рубеж в 850 °C PdO разлагается на металл и кислород и при такой температуре металлический палладий становится вновь устойчивым к окислению.

Палладий взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислотами, растворяется в царской водке:
Pd + 2H 2 SO 4 > PdSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Pd + 4HNO 3 > Pd(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3Pd + 4HNO 3 + 18HCl > 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
В соединениях палладий чаще всего бывает двухвалентным, но он может быть и трех-, четырехвалентным.
При комнатной температуре палладий реагирует с влажными бромом и хлором:
Pd + Cl 2 > PdCl 2
При температуре 500 °C и выше он может взаимодействовать с фтором и другими сильными окислителями, а также с серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием.

Палладий способен усилить антикоррозионные свойства даже стойкого к агрессивным средам титана. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам. За год пребывания в соляной кислоте пластинка из нового сплава теряет всего 0,1 миллиметра своей толщины, в то время как чистый титан за тот же срок утончается на 19 миллиметров.

ПОЛУЧЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ

Современные методы получения чистого палладия из природного сырья, основанные на разделении химических соединений платиновых металлов, очень сложны и длительны. Получение палладия является одной из стадий переработки сырой платины и получения платиновых металлов. Большинство фирм и корпораций, занимающихся аффинажем, не делятся своими производственными секретами. Получение металла производится по следующей схеме:
1. В результате длительного нагревания сырой платины и лома в фарфоровых котлах с царской водкой, почти весь палладий виде H 2 , вся платина, частично родий, иридий, рутений и основная масса неблагородных металлов (железо, медь и другие) переходят в раствор.
2. На следующем этапе переводят основную часть платины в осадок. Основная же масса спутников платины и неблагородных примесей остается в растворе.
3. Из фильтрата, оставшегося после осаждения платины, в результате аффинажа получают труднорастворимое комплексное соединение дихлордиаммин палладия Cl 2 , его очищают от примесей других металлов перекристаллизацией из раствора NH 4 Cl.
4. Прокаливая это соединение в восстановительной атмосфере водорода, получают палладий в виде губки:
Cl 2 + H 2 > Pd + 2NH 3 + 2HCl
5. Губчатый палладий сплавляют в вакуумной электрической печи высокой частоты.

Мировой рынок палладия

Почти все мировые запасы руд, содержащих металлы платиновой группы, находятся в России и ЮАР, причем, в российских рудах больше палладия, а в южноафриканских - платины. Также в небольших количествах руды содержащие палладий есть в недрах Канады, США, Зимбабве и Китая. Самые крупные разведанные запасы палладия находятся за Полярным Кругом. По данным компании “Норильский никель” доказанные и вероятные запасы руды в месторождениях на Таймырском полуострове содержат 62 млн. унций палладия и 16 млн. унций платины.
Основные производители:
- южноафриканские компании Anglo Platinum, Impala Platinum и Lonmil;
- американская Stillwater Mining Company;
- российский «Норникель».
На их долю приходится 90% мирового производства палладия.

Производство и потребление палладия в мире, тонн*

Наименование	Годы
Наименование	2008	2009	2010	2011	2012
Всего добыча	227,5	220,9	228,8	228,8	203,5
Вторичное производство	50,2	44,5	57,5	74,2	70,9
Всего производство	277,7	265,3	286,3	303,0	274,4
Автомобили	138,9	126,0	173,6	191,4	205,7
Химическая промышленность	10,9	10,1	11,5	13,7	16,5
Медицинская промышленность	19,4	19,8	18,5	16,8	16,5
Электротехника	42,6	42,6	43,9	42,8	37,3
Ювелирная промышленность	30,6	24,1	18,5	15,7	13,8
Инвестиции	13,1	19,4	34,1	17,6	14,6
Прочее	2,3	2,2	2,7	3,3	3,2
Всего потребление	257,8	244,2	302,8	266,2	307,7
Баланс рынка	19,9	21,2	-16,5	36,8	-33,3

* данные Johnson Matthey (Platinum Today)

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).

Запасы палладия никогда не раскрывались. Согласно указу президента от 30 ноября 1995 года, данные о металлах платиновой группы (к ним относится и палладий), хранящихся в Гохране и Банке России, входили в перечень сведений, отнесенных к государственной тайне.

Палладий является драгоценным металлом и торгуется на биржевых и внебиржевых рынках . В некоторых странах, в том числе в России, законодательство разрешает физическим и юридическим лицам открывать в банках «металлические счета» в палладии. Абсолютного максимума палладий достиг в 2000 году, когда мировые продажи взяли отметку в 300 тонн. Тогда же был установлен ценовой максимум - $1125 за унцию.

ПРИМЕНЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ

Очень ценным свойством палладия является его относительно низкая цена. В наши дни его цена в пять раз меньше, чем платины. Именно это качество палладия делает его самым перспективным из всех платиновых металлов, расширяя сферы его использования.

Сегодня палладий производят десятками тонн в год. Он стал более доступным по сравнению с другими платиновыми металлами, что приводит к всё большему применению его в технике. Теперь им, в случаях когда это возможно, часто заменяют платину.

Современную промышленность сложно представить без палладия. Он широко применяется в электронике и в химической промышленности, служит катализатором, из него изготавливают химическую посуду и другое стойкое к воздействиям оборудование.

Применение в качестве катализаторов

Палладий прекрасный катализатор. В его присутствии начинаются и идут при низких температурах многие практически важные реакции, например, процессы гидрогенизации жиров и крекинга нефти. Процессы гидрирования многих органических продуктов палладий ускоряет гораздо лучше, чем другие испытанные катализаторы. Его используют в качестве катализатора при производстве ацетилена, многих фармацевтических препаратов, серной, азотной, уксусной кислот, удобрений, взрывчатых веществ, каустической соды, аммиака, хлора и других продуктов органического синтеза.

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

В аппаратуре химических производств катализатор из палладия, как правило, используют в виде «черни» (в тонкодисперсном состоянии палладий, как и все платиновые металлы, приобретает черный цвет) или в виде окисла PdO (в аппаратах гидрирования).

С семидесятых годов прошлого века палладий активно стала использовать автомобильная промышленность в катализаторах дожигания выхлопных газов (нейтрализаторы).

Применение в гальванотехнике

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

Очистка водорода

Если в сосуд, изготовленный из палладия, закачать под давлением водород, а затем нагреть закупоренную емкость, то водород «вытечет» из сосуда через стенки, как вода сквозь решето. При 240 °С за одну минуту через каждый квадратный сантиметр палладиевой пластинки толщиной в миллиметр проходит 40 кубических сантиметров водорода. Это свойство палладия широко используется для очистки водорода. Под небольшим давлением газ пропускают через закрытые с одной стороны палладиевые трубки, нагретые до 600 °С. Водород быстро проходит через палладий, а примеси задерживаются в трубках. В результате получается особо чистый водород - с концентрацией 99,9999%. Для работы водородного топливного элемента нужен именно такой сверхчистый водород. Для удешевления процесса используют не чистый палладий, а сплавы его с другими металлами (серебро, иттрий).

Применение в медицине

Из палладия изготавливают некоторые медицинские инструменты. Благодаря своей высокой биологической совместимости он востребован при производстве электрокардиостимуляторов. Здесь особенно важно то, что палладий не вызывает аллергических реакций. Применяется этот благородный металл и в стоматологии: входит в состав сплавов, служащих материалом для зубных протезов. В последнее время его используют для производства противораковых препаратов.

Применение в электронной промышленности

Палладий и сплавы на его основе широко используются в электронике для покрытий, устойчивых к действию сульфидов. Этот металл идет на производство реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности. В чистом виде палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости, которые нашли применение в производстве мобильных телефонов, компьютеров, широкоэкранных телевизоров и других электронных приборов.

Применение в ювелирной промышленности

Палладий получил широкое распространение в ювелирном деле. Он достаточно легко поддается обработке, отлично полируется, не подвержен коррозии, не теряет своего естественного блеска в течение очень длительного времени. В его оправе особенно эффектно смотрятся драгоценные камни.

При изготовлении ювелирных украшений применяется, как правило, не чистый палладий, а его сплавы с различными химическими элементами, самыми распространенными из которых являются серебро, никель, кобальт и рутений. Правительство РФ официально установило 500 и 850 пробы палладия. Это самые распространенные виды проб, которые имеются у большинства ювелирных изделий. Также весьма популярна 950 проба, из которой часто изготавливаются обручальные кольца. «Чистые» палладиевые ювелирные украшения имеют в своем составе примесь рутения в 5 %.
Сплав палладия ПдСрН 500 пробы имеет следующий состав: Pd – 50%, Ag - 44,5-45,5%, остальное никель.
Сплав палладия ПдСрН 850 пробы имеет следующий состав: Pd – 85%, Ag - 12,5-13,5 %, остальное никель.

Палладий часто применяют для получения белого золота. Даже 1 - 2% его хватает, чтобы сплавы золота приобретали серебристо-белый оттенок. Так, например, белое золото 583 пробы содержит 13% палладия. Белое золото 750-й пробы имеет следующий состав: Au – 75 %, Ag – 4 %, Pd – 21 % (для этой пробы состав может изменяться).

Благодаря легкому весу и доступной цене палладий применяется для изготовления любых видов ювелирных изделий: колье, цепей, серег, различных колец и просто для модных изделий.

Применение в качестве денег

Палладий значительно реже, чем золото, платина или серебро, но все же используется для изготовления памятных монет. В 1988 году впервые были отчеканены из палладия 25-рублевые монеты в серии "1000-летие древнерусской монетной чеканки, литературы, зодчества, крещения Руси". В 1989-1990 годах была выпущена серия монет «500-летие единого Русского государства», куда вошли «Иван III», «Петр Первый» и другие монеты достоинством 25 рублей из палладия 999 пробы. Выпуск монет продолжался недолго, поэтому они имеют высокую коллекционную стоимость.

Среди выделяют четыре элемента, подлежащих клеймению. Они являются самыми дорогими из всех благородных минералов.

Это серебро, золото, платина и палладий. Платина и палладий – это минералы, относящиеся к элементам платиновой группы. По внешним признакам различить их трудно. Поэтому стоит разобраться, что такое палладиум и как отличить его от других металлов?

В 1801 году немецким ученым Ольберсом была открыта планета, которую назвали Паллада. Это открытие стало сенсацией и произвело огромное впечатление на известного химика Волластона. Поэтому, когда через два года он смог получить из сырой платины новый элемент, он дал ему название палладий.

Палладий является наиболее легким элементом из платиновой группы. Плотность его составляет около 12 г. на 1 кубический сантиметр. В чистом виде металл имеет серебристо-белый цвет, других оттенков нет.

Многие свойства металла похожи на свойства других благородных элементов. Например, минерал достаточно пластичен, тягуч и обладает хорошей ковкостью. Так же, как и золото, его легко можно растянуть в наитончайший лист или придать любую форму, спаять, отполировать или сделать гравировку.

А вот если сравнивать элемент с платиной, то в некоторых качествах он ей уступает. Например, он вступает в реакцию с серной и соляной кислотами. А азотная кислота способна растворить его полностью. В отношении других элементов палладий – металл инертный.

Получение

Элемент присутствует в белом золоте. И важная задача отделить его от висмута и мышьяка, которые, как и палладий, растворяются в азотной кислоте.

Чтобы это сделать, проделывают следующие манипуляции:

Нитрат таких элементов, как серебро, палладий и висмут необходимо упарить до сиропного состояния. В случае с палладием это поможет удалить из них остатки различных кислот.
Далее смесь разбавляется очищенной водой.
Добавляется концентрированная соляная кислота. Образуется осадочный налет белого цвета, похожий на творог – хлорид серебра. Его необходимо отделить, чтобы раствор стал прозрачным.
После этого состав упаривается. При этом происходит удаление соляной кислоты.
В смесь добавляется аммиак. Состав должен стать синего или зеленого цвета. Начнут выпадать хлопья – хлорид висмута. Он не растворяется в аммиаке.
Смесь фильтруется. К ней добавляется соляная кислота. В результате образуется сульфид палладия.
После того как произойдет окончание реакции, образуется осадок желтого цвета в прозрачном растворе с желтоватым оттенком.
Сульфид палладия необходимо тщательно промыть и избавить от воды.
Далее сульфид палладия можно восстановить до состояния металла. Для этого его необходимо снова переплавить.
Чтобы придать металлу товарный вид, сульфид палладия лучше всего восстанавливать с помощью сернистого водорода до черни. Затем его необходимо вновь сплавить. После этого сульфид палладия гранулируется.

Проба

Так как палладиум – металл мягкий, он не используется в чистом виде. Такой сплав не сможет выдержать даже небольшое внешнее воздействие.

Ювелиры используют для работы минерал с различными примесями. От их количества и названия зависит и проба сплава.

Основные пробы палладия представлены в таблице.

Все металлы придают элементу твердость. А если добавить золото или серебро, можно повысить износостойкость сплава.

Добыча и использование

Палладий – это драгоценный металлический сплав, который входит в состав более 30 минералов. Встречается и в виде самородков. Большое количество элемента входит в золотые и серебряные сплавы.

Палладіумъ считается редким драгоценным металлом. Он встречается гораздо реже, чем золото. Среди основных мест добычи можно выделить:

Норильскую платину. Она является важным месторождением элемента. Здесь более половины от всех минералов составляет палладий. Остальная часть – ртуть, медь, никель.
Большое количество металла добывается в Бразилии. Здесь находят самородки с содержанием элемента более 10%.

Применение металла палладиум различно. Нет практически ни одной области, где бы он не использовался:

Часто используется смесь палладия и платины. Она не только повышает технологические характеристики металла, но и придает украшению большую выразительность.

Цена

Стоимость 1 г. палладия на бирже составляет почти 1500 рублей.

Если говорит о ломе, то стоит знать, что дороже стоит изделие высокой пробы и с художественным замыслом. За украшение 500 пробы скупщики предложат не более 550 рублей. Но если количество сдаваемого элемента составляет 500 г. и больше, стоимость увеличится.

Палладий (лат. Palladium) в периодической системе обозначается символом Pd — химический элемент с атомным номером 46 и атомной массой 106,42. Является элементом второй триады (платиновые металлы) побочной подгруппы, восьмой группы пятого переходного периода периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева. Палладий - серебристо-белый благородный металл по внешнему виду схожий с серебром, на этом их сходство не заканчивается, ведь сорок шестой элемент самый легкий из платиновых металлов. По плотности (12,02 г/см3) палладий ближе к серебру (10,49 г/см3), чем к родственной платине (21,5 г\см3). Палладий тяжелый тугоплавкий пластичный ковкий металл, который легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку.

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 с периодом полураспада семь миллионов лет. Многие изотопы палладия в сравнительно небольших количествах образуются при делении ядер урана и плутония. В современных ядерных реакторах в 1 т ядерного топлива при степени выгорания 3 %, содержится около 1,5 кг палладия.

Палладий был открыт английским врачом и химиком Вильямом Волластоном в 1803 году при изучении сырой платины, привезенной из Южной Америки, в той ее части, которая растворима в царской водке. Растворив руду, Волластон нейтрализовал кислоту раствором NaOH, после чего осадил платину из раствора действием хлорида аммония NH4Cl (в осадок выпадает хлорплатинат аммония). Потом к раствору был добавлен цианид ртути, при этом образовался цианид палладия. Чистый палладий был выделен из цианида нагреванием. Лишь через год Волластон доложил Королевскому обществу о том, что им в сырой платине обнаружены палладий и еще один новый благородный металл - родий. Само название нового элемента - палладий (Palladium) Волластон произвел от названия малой планеты Паллады (Pallas), открытой незадолго до этого (1801) немецким астрономом Ольберсом.

Сорок шестой элемент благодаря ряду своих замечательных физико-химических свойств нашел широкое применение во многих областях науки и жизни. Так из палладия изготовляют некоторые виды лабораторной посуды, а также детали аппаратуры для разделения изотопов водорода. Весьма ценное применение находят сплавы палладия с другими металлами. Например, сплавы сорок шестого элемента с серебром применяют в аппаратуре связи (изготовление контактов). В терморегуляторах и термопарах используются сплавы палладия с золотом, платиной и родием. Определенные сплавы палладия применяются в ювелирном деле, зубоврачебной практике (зубные протезы) и даже идут на изготовление деталей кардиостимуляторов.

При нанесении на фарфоровые, асбестовые и прочие носители, палладий служит катализатором ряда окислительно-восстановительных реакций, что широко используется при синтезе ряда органических соединений. Палладиевый катализатор применяют для очистки водорода от следов кислорода, а также кислорода от следов водорода. Раствор хлористого палладия - прекрасный сигнализатор наличия угарного газа в воздухе. Покрытия из палладия применяются для нанесения на электрические контакты для предотвращения искрения и повышения их коррозионной стойкости (палладирование).

В ювелирных изделиях палладий используется как в качестве компонента сплавов, так и сам по себе. Кроме того, банк России чеканит из палладия памятные монеты в очень ограниченном количестве. Небольшое количество палладия расходуется в медицинских целях - приготовление цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине.

Биологические свойства

Ученые определенно ничего не могут сказать о биологической роли палладия в живых организмах, возможно дальнейшие исследования свойств данного платиноида выявят его значимость в определенных биологических процессах.

Тем не менее, роль данного элемента в медицине достаточно велика. Так в некоторых странах (включая Россию) определенное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине. Сразу же после открытия Розенбергом цитостатического действия платины, ученые всего мира приступили к изучению данного явления и синтезированию в медицинских целях всё более эффективных и безопасных соединений платины. Последние годы ведущие мировые медицинские институты и крупные компании пытаются найти биоактивные препараты среди других соединений платиновой группы, в том числе палладия. Этот благородный металл убивает и замедляет рост раковых клеток не хуже платины, но зато почти в десять раз менее токсичен. Противоопухолевые препараты на основе палладия проходят последние клинические испытания и вскоре могут оказаться на вооружении врачей-онкологов.

Другое довольно важное назначение палладия и его сплавов связано с высокой биологической совместимостью этого металла - изготовление медицинского инструментария, деталей кардиостимуляторов и зубных протезов. Уже сейчас применение традиционных неблагородных сплавов на основе кобальта, никеля и хрома для ортопедической стоматологии существенно сокращается в связи с частыми случаями возникновения побочных реакций у ряда пациентов, чувствительных к влиянию неблагородных металлов.

Что же заменит устаревшие материалы? Ответ очевиден - сплавы благородных металлов, в том числе платиноидов и палладия в частности. Один из таких сплавов - палладент («Суперпал»), содержащий 60 % палладия и 10 % золота. Сплав обладает красивым серебристо-серым металлическим цветом, надежными прочностными характеристиками, биологически совместим. В челюстно-лицевой хирургии применяется для изготовления протяжённых мостовидных протезов. Другой сплав, содержащий палладий - плагодент («Супер КМ»). На 98 % состоит из благородных металлов (кроме палладия содержит золото и платину), имеет светло-желтый цвет и предназначен для изготовления цельнолитых протезов, вкладок, полукоронок, мостовидных протезов преимущественно с керамическим или ситалловым покрытием.

Палладий использует и пищевая промышленность. После того, как в ряде стран выяснилось, что никель стал причиной всплеска аллергии населения, многие обвинили в этом посуду из этого материала. Однако последующие исследования опровергли эту гипотезу и установили истинную причину аллергической реакции - никель был обнаружен в пище, а точнее в маргарине, производимом из растительного масла. Дело в том, что по технологическому процессу масло должно стать твердым, для этого его гидрируют, то есть насыщают молекулы водородом с помощью катализатора. В роли такового долгое время выступал никель. Для интенсификации процесса порошок катализатора интенсивно перемешивают с растительным маслом при высокой температуре, а затем от катализатора избавляются путем фильтрации, однако, полностью никель не удаляется, а уж если происходит сбой в процессе, то в конечный продукт поступает довольно большое количество этого аллергена.

Решить эту проблему удалось благодаря разработкам ученых Нефтехимического института имени А.В. Топчиева. Им удалось создать катализатор на основе палладия, нанесенного на оксид алюминия. Это внедрение позволило решить сразу несколько проблем: палладий инертен и безопасен для человека, кроме того, во много раз эффективнее никеля, значит, его нужно в тысячи раз меньше. Есть и другие преимущества палладиевого катализатора - его легче удалить из конечного продукта и структура молекул последнего «расшифровывается» организмом легче, чем в случае никелевого катализатора, поэтому «палладиевый» маргарин легче усваивается.

Известно, что палладий часто используется ювелирами в сплавах с другими благородными металлами. Так сплавы 583-ей и 750-ой проб называемые «белым золотом» могут содержать от десяти процентов палладия и больше. В нашей стране правительством официально установлены пробы палладия 500 и 850. Эти пробы наиболее распространены в ювелирных изделиях.

Еще одна палладиевая проба, пользующаяся популярностью - 950. Связано это с тем, что из металла, такой пробы делают обручальные кольца, как альтернативу кольцам из белого золота с родированным покрытием. Дело в том, что родий довольно быстро стирается с поверхности кольца, и не каждый сможет ежегодно обновлять дорогостоящее покрытие. Палладиевые кольца имеют абсолютно такой же внешний вид, как золотые, но не требуют ежегодного обновления. Помимо стандартных сплавов палладия в ювелирном производстве иногда используются декоративные соединения палладия с индием, образующие широкую цветовую гамму от золотистого до сиреневого. Однако изделия из такого сплава - большая редкость.

В 1988 году впервые были отчеканены из палладия 25-рублевые монеты в серии «1000-летие древнерусской монетной чеканки, литературы, зодчества, крещения Руси». На монете весом 31,1 г высшей 999 пробы изображен памятник князю Владимиру Святославовичу в Киеве. В Базеле на Международной нумизматической выставке эта серия признана лучшей программой года, получив первый приз за качество исполнения.

Выпуск таких монет был ограниченным и продолжался недолго, по этой причине монеты имеют высокую коллекционную стоимость. Наибольшую ценность представляют две серии монет (выпуск 1993-1994 гг.): «Первое русское кругосветное путешествие. 1803-1806» - «Шлюп "Надежда"» с портретом И. Ф. Крузенштерна, «Шлюп "Нева" (Ю.Ф. Лисянский)». Вторая серия «Первая русская антарктическая экспедиция. 1819-1821» - «Шлюп "Мирный" (М.П. Лазарев)», «Шлюп "Восток" (Ф. Ф. Беллинсгаузен)». Также представлены монеты серии «Россия и мировая культура» - «А. Рублев», «М. П. Мусоргский», монеты серии «Русский балет» и посвященные российским монархам.

В мире немало наград и премий, которые вручаются выдающимся ученым. Существует медаль имени Уильяма Хайда Волластона, изготовленная из чистого палладия. Учреждена эта награда была почти два века назад (1831) Лондонским геологическим обществом и по началу изготовлялась из золота. Лишь в 1846 году известный английский металлург Джонсон извлек из бразильского палладистого золота чистый палладий, предназначавшийся исключительно для изготовления этой медали. В числе удостоенных медали имени Волластона был Чарльз Дарвин, а в 1943 году медаль была присуждена советскому ученому академику Александру Евгеньевичу Ферсману за его выдающиеся минералогические и геохимические исследования. Сейчас эта медаль хранится в Государственном Историческом музее.

Однако это не единственная палладиевая медаль. Вторую, присуждаемую за выдающиеся работы в области электрохимии и теории коррозионных процессов, учредило Американское электрохимическое общество. В 1957 году этой наградой были отмечены труды крупнейшего советского электрохимика академика А. И. Фрумкина.

В заслуги Уильяма Волластона входит не только открытие палладия (1803) и родия (1804), получение первой чистой платины (1803), но и независимое от И. Риттера открытие ультрафиолетового излучения. Кроме того, Волластон сконструировал рефрактометр (1802) и гониометр (1809).

Палладиевая промышленность в России появилась сравнительно поздно. Лишь в 1922 году Государственный аффинажный завод выпустил первую партию русского аффинированного палладия. Этим было положено начало промышленному получению палладия в нашей стране.

Известно, что палладий способен усилить антикоррозионные свойства даже такого стойкого к агрессивным средам металла, как титан. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам. Так за год пребывания в соляной кислоте пластинка из нового сплава теряет всего 0,1 миллиметра своей толщины, в то время как чистый титан за тот же срок утончается на 19 миллиметров. Раствор хлорида кальция вовсе не действует на сплав, титан же ежегодно теряет до двух миллиметров в агрессивной среде. В чем же секрет такого сплава? Дело в том, что кислота взаимодействует в первую очередь с палладием и тут же поверхность второго компонента сплава покрывается тончайшей окисной пленкой - деталь как бы надевает на себя защитную рубашку. Это явление было названо учеными самопассивацией (самозащитой) металлов.

История

Честь открытия палладия принадлежит англичанину Уильяму Хайду Волластону, выделившему новый металл из сырой платины южноамериканских рудников в 1803 году. Кто же этот человек, чьим именем названа медаль из чистого палладия, ежегодно присуждаемая Лондонским геологическим обществом?

В конце восемнадцатого века Уильям Волластон был одним из многих никому не известных лондонских врачей, практиковавших в бедных рабочих районах. Работа, не приносившая дохода, не могла устроить умного и предприимчивого молодого человека. В те времена врачу приходилось иметь навыки не только медика, но и владеть аптекарским делом, что в свою очередь предполагало отличное знание химии. У.Х. Волластон оказался отменным химиком - изучая платину, он изобрел новый способ изготовления платиновой посуды и наладил ее производство. Стоит упомянуть, что в те годы платиновая посуда для химических лабораторий была необходимостью, ведь ажиотаж вокруг научных открытий был таким же, как во времена алхимиков вокруг философского камня. Неслучайно на рубеже XVIII и XIX вв. открыто около 20 новых химических элементов!

Неудивительно, что новое предприятие англичанина стало приносить ему немалый доход, достаточный чтобы оставить бесперспективную медицинскую практику. Продукция, производимая Волластоном, пользовалась спросом далеко за пределами туманного Альбиона, позволяя англичанину не беспокоясь о денежном вопросе, заниматься новыми химическими изысканиями. Совершенствуя технику аффинажа и очистки платины от примесей, химик пришел к мысли о возможности существования платиноподобных металлов.

Платина, с которой приходилось работать Волластону, являлась побочным продуктом, получаемым при промывке золотоносных песков в далекой Колумбийской республике. Помимо золота она содержала примеси ртути, от которых необходимо было избавиться. Сырую платину он растворял в царской водке, после осаждал из раствора только платину - особо чистым нашатырем NH4Cl. Тогда-то Волластон отметил, что осаждаемый раствор имеет розовый оттенок, которого не могут дать такие примеси, как золото и ртуть. Добавив к окрашенному раствору цинк, химик получил осадок черного цвета, который он высушил, а затем растворил в царской водке. Оказалось, что растворяется лишь часть черного порошка. Разведя концентрат водой, Волластон добавил цианид калия, в результате чего образовался обильный осадок оранжевого цвета, который при нагревании приобретал серый цвет. Серый осадок сплавлялся в металл, который по удельному весу был меньше ртути. Растворив полученный металл в азотной кислоте, Волластон получил растворимую часть, которая и была палладием и нерастворимую, из которой он выделил другой платиноид - родий.

Свое название родий получил от греческого слова «розовый», ведь соли родия придают раствору розовый цвет. Что касается палладия, то его Волластон назвал в честь одного астрономического открытия, произошедшего ранее. Незадолго до открытия палладия и родия (в 1802 г.) немецкий астроном Ольберс обнаружил в солнечной системе малую планету и в честь древнегреческой богини мудрости Афины Паллады так и назвал ее Палладой.

Что же Волластон предпринял после открытия нового элемента? Он не стал сразу же заявлять об этом, а распространил анонимную рекламу о продаже нового металла палладия в магазине торговца минералами Форстера. Сообщение о новом благородном металле - «новом серебре» заинтересовало многих, в том числе и химика Ричарда Ченевикса. Имея типичный вспыльчивый и неудержимый ирландский характер, Ченевикс желал разоблачить «мошенническую проделку» и, пренебрегая высокой ценой, купил слиток палладия и стал его анализировать.

Вскоре ирландец выдвинул предположение о том, что металл вовсе не новый элемент, а изготовлен из платины путем ее сплавления ртутью по методу русского ученого А. А. Мусина-Пушкина. Это мнение Ченевикс поспешил высказать - сначала в докладе, прочитанном перед членами Лондонского Королевского общества, а затем и в широкой печати. В ответ на это анонимный автор рекламы объявил, что он готов выплатить 20 фунтов стерлингов тому, кто сумеет искусственно приготовить новый металл, по предполагаемому Ченевиксом методу. Однако другие химики, да и сам Ченевикс, при всем своем старании никак не могли найти в палладии ни ртути, ни платины...

Лишь спустя некоторое время Волластон заявил официально, что это он автор открытия палладия и описал способ его получения из сырой платины. Одновременно он сообщил об открытии и свойствах еще одного платинового металла - родия. Кроме того, он рассказал, что был тем анонимным продавцом нового металла, который назначил премию за его искусственное приготовление.

Вот таким интересным и неординарным человеком был Уильям Хайд Волластон - малоизвестный лондонский врач и всемирно известный химик - первооткрыватель палладия и родия.

Нахождение в природе

Палладий является одним из самых редких металлов, его средняя концентрация в земной коре 1∙10-6 % по массе, однако это в два раза больше, чем содержащегося в земной коре золота (5∙10-7 %). Уильяму Волластону приходилось извлекать палладий из зерен колумбийской самородной платины - единственного известного в те времена минерала, содержащего палладий. В наше время геохимики могут назвать около 30 минералов, в которые входит этот благородный металл.

Как и платина, сорок шестой элемент встречается в самородном виде (в отличие от остальных платиноидов), при этом он может содержать примеси других металлов: платины, золота, серебра и иридия. По внешнему виду его довольно трудно отличить от самородной платины, но он значительно легче и мягче ее. Довольно часто палладий сам является примесью в самородном золоте или платине. Так в рудах Норильска обнаружена палладистая платина, содержащая 40 % палладия, а в Бразилии (штат Минас Жераис) найдена очень редкая и малоизученная разновидность самородного золота - палладистое золото или порпецит. По внешнему виду этот минерал весьма трудно отличить от чистого золота, потому что он содержит всего 10 % палладия.

Около трети минералов, содержащих палладий, мало изучены, некоторые из них не имеют даже названия, это связано с тем, что минералы всех платиновых металлов образуют в рудах микровключения и труднодоступны для исследования. Один из таких минералов - аллопалладий. Этот серебристо-белый с металлическим блеском минерал очень редок. Полностью все составляющие этого минерала не выявлены до сих пор, однако спектральный анализ показал содержание в нем ртути, платины, рутения и меди. Самые известные палладиевые минералы - это палладит PdO, станнопалладит Pd3Sn2, стибиопалладит Pd3Sb (содержит примеси PtAs2), брэггит (Pd, Pt, Ni) S (16-20 % палладия), потарит PdHg. Последний из названных минералов был найден еще в 1925 году в алмазных россыпях Британской Гвинеи. Его состав был установлен обычным химическим анализом: 34,8 % Pd и 65,2 % Hg.

Самые крупные россыпные месторождения платиновых металлов (в том числе и палладия) расположены в России - на Урале. Среди других богатых палладием стран выделяются США (Аляска), Колумбия и Австралия.

Однако главным поставщиком сорок шестого элемента стали месторождения сульфидных руд никеля и меди, в которых палладий является побочным продуктом переработки. Ведь содержание его в таких рудах втрое больше, чем самой платины, не говоря уже об остальных ее спутниках. Крупные залежи таких руд расположены в Африке (Трансвааль) и Канаде. В нашей стране богатейшие месторождения медноникелевых руд расположены в Заполярье (Норильск, Талнах).

Палладий содержится не только в недрах нашей планеты, о чем свидетельствует химический анализ космических «гостей». Так, в железных метеоритах на тонну вещества приходится до 7,7 грамма палладия, а в каменных - до 3,5 грамма. А на Солнце его открыли одновременно с гелием еще в 1868 г.

Неудивителен тот факт, что, обладая богатейшими запасами руд платиновых металлов, Россия - один из крупнейших в мире производителей и экспортеров палладия, а также платины, никеля и меди. Лидерство в этой сфере среди российских компаний принадлежит ГМК «Норильский никель». Предприятия, принадлежащие компании, ведут добычу ценных металлов на Таймырском и Кольском полуостровах. Ведется разработка месторождений Красноярского края. Считается, что месторождение Таймырского полуострова одно из самых богатых в мире по содержанию палладия в сульфидных рудах. По этой причине компания «Норильский никель» - обладатель крупнейших запасов палладия в мире.

Применение

Еще одним очень ценным свойством палладия является его относительно низкая цена. Так в конце шестидесятых годов прошлого века он стоил примерно в пять раз меньше, чем платина. Со временем цена на сорок шестой элемент возросла, однако возросли цены и на другие благородные металлы. Именно это качество палладия делает его самым перспективным из всех платиновых металлов, расширяя сферы его использования.

Палладий, как и прочие платиновые металлы - прекрасный катализатор. В его присутствии начинаются и идут при низких температурах многие практически важные реакции, например, процессы гидрогенизации жиров и крекинга нефти. Процессы гидрирования многих органических продуктов палладий ускоряет гораздо лучше, чем такой испытанный катализатор, как никель. Сорок шестой элемент в качестве катализатора используют в производстве ацетилена, многих фармацевтических препаратов, серной, азотной, уксусной кислот, удобрений, взрывчатых веществ, аммиака, хлора, каустической соды и других продуктов органического синтеза.

В аппаратуре химических производств катализатор из палладия чаще всего используют в виде «черни» (в тонкодисперсном состоянии палладий, как и все платиновые металлы, приобретает черный цвет) или в виде окисла PdO (в аппаратах гидрирования). С семидесятых годов XX века палладий активно стала использовать автомобильная промышленность в катализаторах дожигания выхлопных газов (нейтрализаторы). Между прочим, нейтрализаторы необходимы не только для очистки выхлопных газов автомобилей, но и для очистки любых газовых выбросов, например на ТЭЦ. Промышленные установки подобного назначения применяются в США, некоторых странах ЕС и Японии.

Благодаря тому, что водород активно диффундирует через палладий, последний применяют для глубокой очистки водорода. Под небольшим давлением газ пропускают через закрытые с одной стороны палладиевые трубки, нагретые до 600° C. Водород быстро проходит через палладий, а примеси (пары воды, углеводороды, кислород, азот) задерживаются в трубках. Для удешевления процесса используют не чистый палладий, а сплавы его с другими металлами (серебро, иттрий).

Палладий и сплавы на его основе широко используются в электронике - для покрытий, устойчивых к действию сульфидов. Определенное количество этого металла идет на производство реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности (аэрокосмическая и военная техника), в том числе в виде сплава с вольфрамом (например, ПдВ-20М). В чистом виде палладий входит в состав керамических конденсаторов, с высокими показателями температурной стабильности ёмкости, которые нашли применение в производстве пейджеров, мобильных телефонов, компьютеров, широкоэкранных телевизоров и прочих электронных приборов. Хлорид палладия PdCl2 применяется в качестве активирующего вещества при гальванической металлизации диэлектриков - в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.

Необходим сорок шестой элемент и в ювелирном деле, как в качестве компонента сплавов, так и сам по себе. Например, хорошо известное понятие «белое золото», обозначает сплав золота, палладия и некоторых других элементов. Например, «белое золото» 583-й пробы содержит 13 % палладия, а белый драгоценный металл 750-й пробы имеет следующий состав: Au – 75 %, Ag – 4 %, Pd – 21 % (для этой пробы состав может изменяться). «Чистые» палладиевые ювелирные украшения имеют в своем составе примесь рутения в 5 %.

Палладий используется для изготовления специальной химической посуды (например, для производства плавиковой кислоты) - перегонные кубы, сосуды, детали насосов, реторты. Часть металла расходуется на изготовление стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов.

В стекольной промышленности сплавы палладия применяют в тиглях для варки стекла, в фильерах для получения искусственного шелка и вискозной нити.

Палладий и его сплавы используются и в медицине - изготовление медицинского инструментария, деталей кардиостимуляторов, зубных протезов. В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов - в виде комплексных соединений, аналогично цисплатине.

Производство

Нам известно, что Уильям Хайд Волластон выделил палладий при изучении новейших методов аффинажа платины. Растворяя сырую платину в царской водке и осаждая из раствора нашатырем только чистый благородный металл, химик отметил необычный розовый цвет раствора. Окраску подобного рода нельзя было объяснить присутствием в сырой платине известных примесей, из этого Волластон сделал заключение о наличии неких платиновых металлов в образцах исследуемой им руды.

Подействовав на полученный раствор необычного цвета цинком, английский химик получил осадок черного цвета, который он высушил и попытался повторно растворить в царской водке. Однако не весь порошок удалось растворить. Разведя этот раствор водой и добавив цианид калия (дабы избежать осаждения незначительных количеств платины, оставшейся в растворе), Уильям Волластон получил оранжевый осадок, который при нагревании приобрел серый цвет, а при сплавлении превратился в капельку металла, который ученый попытался растворить в азотной кислоте. Растворимая часть и являлась палладием.

Таким сложным и малопонятным языком сам ученый описывал открытие нового металла. Современные методы получения чистого палладия из природного сырья, основанные на разделении химических соединений платиновых металлов, очень сложны и длительны. Большинство фирм и корпораций, занимающихся аффинажем не расположены делиться своими производственными секретами. Можно лишь сказать, что получение палладия является одной из стадий переработки сырой платины и получения платиновых металлов. Получение металла производится по следующей схеме: из фильтрата, оставшегося после осаждения (NH4)2, в результате аффинажа получают труднорастворимое комплексное соединение дихлордиаммин палладия Cl2, его очищают от примесей других металлов перекристаллизацией из раствора NH4Cl. Прокаливая это соединение в восстановительной атмосфере водорода, получают палладий в виде губки:

Cl2 + H2 → Pd + 2NH3 + 2HCl

Губчатый палладий сплавляют в вакуумной электрической печи высокой частоты. Восстанавливая растворы солей палладия, получают мелкокристаллический палладий - палладиевую чернь. Электроосаждение палладия проводят из нитритных и фосфатных кислых электролитов, в частности с использованием Na2.

Применяют и другие способы аффинажа, в частности, основанные на использовании ионитов.

Известно, что в середине восьмидесятых годов прошлого века ежегодная добыча и производство палладия в западных и развивающихся странах составляла порядка 25-30 тонн. Из вторичного сырья палладия получали не более десяти процентов. В то же самое время на долю СССР приходилось до двух третей от общего мирового производства драгоценного металла. В наше время (по данным 2007 года) производство палладия составило 267 тонн, из них на долю России пришлось 141 тонна, ЮАР - 86 тонн, США и Канада - 31 тонна, прочие страны - 9 тонн. Из этой статистики видно, что производство, как и добыча сорок шестого элемента, возрастает, а роль лидера по-прежнему остается за нашей страной.

Изделия из палладия в основном производят штамповкой и холодной прокаткой. Из данного металла довольно легко можно получить цельнотянутые трубы нужной длины и диаметра. Кроме того, палладий выпускается в слитках 3000-3500 граммов, а также в виде лент, полос, фольги, проволоки и других полуфабрикатов.

На рынке торговли металлами наблюдается стремительный рост спроса на палладий. Возможно, в скором времени существующего предложения на рынке уже будет не хватать для удовлетворения растущего спроса на металл, в результате чего стоимость на палладий поднимется еще выше. Таким образом, палладий становится лучшим объектом для инвестиций среди драгоценных металлов.

Физические свойства

Палладий - благородный платиновый металл серебристо-белого цвета c гранецентрированной кубической решеткой типа медной (а = 0,38902 нм, z = 4). Входя в первую триаду платиноидов палладий, все же по внешнему виду более похож на серебро, чем на платину. В тоже время все три металла внешне весьма схожи, чего не скажешь об их плотности. В этом аспекте палладий (плотность 12,02 г/см3) гораздо ближе к серебру (10,49 г/см3), чем к платине (21,5 г\см3).

Кроме того, что сорок шестой элемент самый легкий из платиновых металлов, он еще и самый легкоплавкий из них - температура плавления Pd 1 552 °С, в то время, как температура плавления платины (Pt) равна 1 769 °С, температура плавления родия (Rh) 1 960 °С, температура плавления рутения (Ru) 2 250 °С, для иридия (Ir) температура плавления составляет 2 410 °С, а температура плавления осмия (Os) превышает 3 000 °С. Такая же ситуация и с температурой кипения платиновых металлов - самая низкая у палладия (3 980 °С), для родия и платины около 4 500 °С, у рутения около 4 900°С, а у иридия (5 300 °С) и осмия (5 500 °С) самые высокие температуры кипения из всех платиноидов.

Другие температурные характеристики сорок шестого элемента: теплоемкость (при температуре 0 °С) 0,058 кал/(г∙°С) или 0,243 кДж/(кг∙К); теплопроводность 0,17 кал/(см∙сек∙°С) или 71 Вт/(м∙К). Линейный коэффициент теплового расширения при 0 °С равен 11,67∙10-6.

Схожесть внешнего вида палладия с серебром и платиной, его способность хорошо полироваться, устойчивость к коррозии и, как следствие, отсутствие потускнения - все эти качества сделали сорок шестой элемент одним из ювелирных металлов. В палладиевой оправе эффектно выделяются драгоценные камни. Большой популярностью пользуются часы в корпусах из белого золота. Казалось бы причем тут палладий? Дело в том, «белое золото» для часовых корпусов - это золото, обесцвеченное добавкой палладия. Хорошо известно свойство палладия «отбеливать» большое количество золота. На другие металлы палладий тоже воздействует благотворно. Так его добавка к титану (менее 1 %) способна превратить этот металл в абсолютно устойчивый к агрессивным средам сплав. Чистый титан способен сопротивляться царской водке и азотной кислоте, но неустойчив к концентрированным соляной и серной кислотам. Легированный же палладием, титан спокойно переносит их воздействие.

Как и платина, палладий пластичный и ковкий металл, который хорошо сваривается, поддается прокатке, протяжке, штамповке и волочению даже при комнатной температуре. Для разогретого палладия эти качества улучшаются, из него удается получать тончайшие листы, проволоку, цельнотянутые трубы нужной длины и диаметра. Твердость по Бринеллю 49 кгс/мм2. Модуль нормальной упругости для сорок шестого элемента составляет 12600 кгс/мм2. Относительное удлинение при разрыве 24-30 %. Предел прочности при растяжении 18,5 кгс/мм2. Примечательно то, что механические характеристики палладия непостоянны, что важно для техники. Так после холодной обработки твердость этого металла возрастает в 2-2,5 раза, но снижается после отжига. Добавки родственных металлов тоже влияют на свойства палладия: добавка 4 % рутения и 1 % родия увеличивает прочность на растяжение вдвое!

Как и все платиновые металлы, палладий парамагнитен, его магнитная восприимчивость χs∙10-6 (при температуре 18 °С) равна 5,4 электромагнитные единицы. Удельное электросопротивление при 0 °С равно 10 Ом∙см∙10-6. Палладий обладает уникальной способностью поглощать водород: в одном объеме палладия при нормальных условиях растворяется более восьмисот объемов водорода. При этом элемент сохраняет металлический вид, но растрескивается и становится хрупким.

Химические свойства

Перед описанием химических свойств палладия необходимо упомянуть о том, что это единственный элемент с предельно заполненной наружной электронной оболочкой: на внешней орбите атома палладия 18 электронов. Какова же важность данного факта? Дело в том, что при таком строении атом просто не может не обладать высочайшей химической стойкостью. Поэтому, на палладий при нормальных условиях не действует даже всесокрушающий фтор. В соединениях палладий бывает двух-, трех- и четырехвалентным, чаще всего двухвалентным. В тоже время, сорок шестой элемент - самый активный из платиновых металлов, близкий по химическим свойствам к платине. На воздухе палладий устойчив до температуры 300-350 °C, после которой начинает окисляться кислородом, образуя на поверхности тусклую пленку оксида палладия PdO:

2Pd + O2 → 2PdO

Что интересно, «перевалив» рубеж в 850 °C оксид палладия PdO разлагается на металл и кислород, и при такой температуре металлический палладий становится устойчивым к окислению вновь.

Палладий не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, гидратом аммиака. Это объясняется положением сорок шестого элемента в ряду стандартных потенциалов, где он находится правее водорода. Зато палладий взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислотами, растворяется в царской водке:

Pd + 2H2SO4 → PdSO4 + SO2 + 2H2O

Pd + 4HNO3 → Pd(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O

3Pd + 4HNO3 + 18HCl → 3H2 + 4NO + 8H2O,

а также переходит в раствор при анодном растворении в соляной кислоте. При растворении в царской водке палладий образует гексахлоропалладиевую (IV) кислоту H2, разлагающуюся при кипячении до Н2 и Сl2.

При комнатной температуре палладий реагирует с влажными бромом и хлором:

Pd + Cl2 → PdCl2

Дихлорид палладия PdCl2 - красные кристаллы, легко растворимые в воде и соляной кислоте. Причем в результате последней реакции получается тетрахлоропалладиевая (II) кислота H2.

При температуре 500 °C и выше сорок шестой элемент может взаимодействовать с фтором и другими сильными окислителями, а также с серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием.

Очень интересно взаимодействие палладия с водородом - металл способен поглощать большое количество этого газа (при комнатной температуре один объем палладия вбирает в себя до 950 объемов водорода) благодаря образованию твердых растворов с увеличением параметра кристаллической решетки. Водород находится в металле в атомарном виде и обладает высокой химической активностью. Поглощение большого объема водорода не проходит бесследно для палладия - металл разбухает, вспучивается, дает трещины. Поглощенный газ легко удаляется из палладия при нагреве до 100 °С в вакууме.

Кроме поглощения водорода палладий обладает свойством транзита данного газа через себя. Так, если в изготовленный из палладия сосуд закачать под давлением водород, а затем нагреть закупоренную емкость, то водород «вытечет» из палладиевого сосуда через стенки, как вода сквозь решето. При 240 °С за одну минуту через каждый квадратный сантиметр палладиевой пластинки толщиной в миллиметр проходит 40 кубических сантиметров водорода, а с повышением температуры проницаемость металла становится еще более значительной.

Как и все платиновые металлы, палладий образует множество комплексных соединений. Комплексы двухвалентного палладия с аминами, оксимами, тиомочевиной и многими другими органическими соединениями имеют плоское квадратное строение и этим отличаются от комплексных соединений других платиноидов. Те почти всегда образуют объемные октаэдрические комплексы. Современной науке известна не одна тысяча комплексных соединений палладия. Некоторые из них приносят практическую пользу - хотя бы в производстве самого палладия.

Палладий - элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, атомный номер 46. Обозначается символом Pd (лат. Palladium). Простое вещество палладий - пластичный переходный металл серебристо-белого цвета. Благородный металл платиновой группы.
Известны крупные месторождения палладия на Урале, Аляске, а также в Австралии, Колумбии, Трансваале (Африка), Канаде.
Палладий, главным образом, палладий получают при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди.

В 2012 году, по оценке Johnson Matthey, произошло снижение общемирового предложения палладия на 11% до 204,4т, самого низкого уровня с 2003 года. Отмечалось снижение объемов первично аффинированного палладия, а также значительное сокращение поставок из российских госзапасов по сравнению с уровнем последних лет.
В 2012 году сократились поставки палладия из Южной Африки, соответствующее падению производства платины. Учитывая перерывы из-за трудовых конфликтов и закрытие ряда производств в этой стране, в 2012 году было отмечено снижение объемов поставок палладия по сравнению с прошлым годом на 9,1% до 72,5т.
В России, с учетом производства Норильского Никеля в 2012 году, выпуск аффинированного металла сократился на 2,6% до 81,8т. В 2012 году поставки российской добывающей промышленности были дополнены продажами из госзапасов, оценочно в объеме 7,8т, что на 16,3т ниже уровня 2011 года. По данным Johnson Matthey, в 2012 году эти запасы были реализованы почти полностью. Также было отмечено дальнейшее увеличение поставок из Зимбабве при сохранении объемов предложения из Северной Америки и других регионов на неизменном уровне.
В 2012 году было отмечено сокращение объемов утилизации палладия на 4,4% до 70,9т. Это связано с намерениями сборщиков лома придержать лом автокатализаторов до повышения цен. В связи с увеличением числа транспортных средств, поступающих на переработку, и повышением среднего уровня вложений палладия в долгосрочной перспективе ожидается рост объемов металла, утилизируемого из отработанных автокатализаторов. Прогнозируется сокращение утилизации палладия из ювелирных изделий из-за снижения объемов ювелирного лома, возвращаемого на переработку в Китае. В то же время из ювелирной торговли Китая поступает информация о значительном увеличении доли металла из возвращаемых потребителями старых палладиевых украшений в объеме брутто-спроса. Увеличение объемов палладия, утилизированного из электронного лома, достигло нового максимума в 16,2 тонн.

* данные US Geological Survey

Палладий часто применяется как катализатор, в основном в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти. Хлорид палладия используется как катализатор и для обнаружения микроколичеств угарного газа в воздухе или газовых смесях.
Другой областью применения палладия является очистка водорода - так как водород очень хорошо диффундирует через палладий. Также, палладий способен исключительно эффективно обратимо аккумулировать водород. Для экономии дорогостоящего палладия при производстве мембран для очистки водорода и разделении изотопов водорода, разработаны сплавы его с другими металлами (наиболее эффективен и экономичен сплав палладия с иттрием).
Палладий также используется в гальванотехнике. Хлорид палладия применяется в качестве активирующего вещества при гальванической металлизации диэлектриков - в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.
Палладий и сплавы палладия используется в электронике - для покрытий, устойчивых к действию сульфидов (преимущество перед серебром). В частности, палладий постоянно расходуется для производства реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности (военная и аэрокосмическая техника), в том числе в виде сплава с вольфрамом (например ПдВ-20М). Применение в данных узлах обусловлено высокой износоустойчивостью палладия, что идеально подходит для его использования в контактных группах. Также палладий входит в состав керамических конденсаторов (тип КМ), с высокими показателями температурной стабильности ёмкости в высокочастотной аппаратуре радиовещания, радиосвязи, телевидения.
Палладий применяется 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).
Из палладия иногда чеканятся памятные монеты в ограниченном количестве. 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.
Другие области применения палладия - это изготовление специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов, прецизионных механических инструментах. Определённое количество палладия расходуется для изготовления химической аппаратуры для производства плавиковой кислоты (сосуды, перегонные кубы, детали насосов, реторты). Покрытия из палладия применяются для нанесения на электрические контакты для предотвращения искрения.
В результате динамичного роста производства автомобилей с бензиновыми двигателями и активного замещения платины палладием в дизельных катализаторах в 2012 году было отмечено повышение спроса на палладий для автокатализаторов на 7% до нового рекордного уровня в 205,7т. Увеличение брутто-спроса было наиболее значительным в Северной Америке, где двузначные показатели повышения продаж стимулировали рост производства на 14%. Это более чем в два раза выше темпов роста в Китае, который до недавнего времени был самым быстрорастущим автомобильным рынком в мире. Положительное влияние на спрос на палладий в течение 2012 года также оказало восстановление японского промышленного производства как внутри страны, так и на японских предприятиях за рубежом, особенно в Северной Америке и Китае. Лишь в Европе отмечалось сокращение спроса на палладий для автокатализаторов в связи с падением продаж и объемов производства транспортных средств.
В 2012 году произошло сокращение промышленного спроса на палладий на 4,3% до 73,6т. В то время как волна строительства новых химических производств в Китае способствовала закупкам палладия для новых загрузок катализаторов, в электротехническом секторе отмечено снижение спроса. Долгосрочная тенденция замены палладий-содержащих компонентов на более дешевые альтернативы из цветных металлов во всех областях за исключением наиболее узкоспециализированных высокотехнологичных секторов ведет к сокращению объемов применения палладия. Продолжающаяся миниатюризация деталей, для которых требуется все меньше металла, также негативно отражается на объемах спроса на палладий, даже несмотря на повышение количества таких деталей на одно устройство.
Некоторый рост применения палладия с изначально низкого уровня в 2012 году был отмечен в секторе контроля выхлопов недорожной техники. Как правило, палладий наряду с платиной используется в дизельных катализаторах окисления и фильтрах твердых частиц.
После сокращения позиций ETF более чем на 17,6 тонн в 2011 году, в 2012 году были отмечены нетто-инвестиции в объеме 12,0т благодаря более оптимистичным настроениям инвесторов. Вслед за резким сбросом активов в конце 2011 года инвесторы вернулись на рынок, вероятно благодаря снижению доступности металла из-за сокращения поставок из российских госзапасов, и повышения спроса для автокатализаторов. В отличие от предшествующего поведения инвесторов на рынке палладия и их текущей тактики на платиновом инвестиционном рынке, в секторе палладиевых ETF происходило наращивание объемов закупок палладия, благодаря снижению цены на протяжении большей части первого полугодия. При повышении цены в августе закупки палладия ETF продолжались, однако в сентябре наблюдалась ликвидация позиций.
В 2012 году произошло очередное падение спроса на палладий для ювелирного производства на 12,1% до 13,8т. Недостаточно четкое позиционирование и отсутствие эффективной маркетинговой программы оказывали негативное влияние на ювелирный спрос на крупнейшем китайском рынке, где брутто-спрос сократился на 21% до 7,5т. В Европе наблюдалось некоторое увеличение выпуска палладиевых украшений в секторе мужских обручальных колец, хотя и с низкой базы.

Производство и потребление палладия в мире, тонн*

год	2008	2009	2010	2011	2012
Всего добыча	227.5	220.9	228.8	228.8	203.5
Вторичное производство	50.2	44.5	57.5	74.2	70.9
Всего производство	277.7	265.3	286.3	303.0	274.4
Автомобили	138.9	126.0	173.6	191.4	205.7
Химическая промышленность	10.9	10.1	11.5	13.7	16.5
Медицинская промышленность	19.4	19.8	18.5	16.8	16.5
Электротехника	42.6	42.6	43.9	42.8	37.3
Ювелиры	30.6	24.1	18.5	15.7	13.8
Инвестиции	13.1	19.4	34.1	-17.6	14.6
Прочее	2.3	2.2	2.7	3.3	3.3
Всего потребление	257.8	244.2	302.8	266.2	307.7
Баланс рынка	19.9	21.2	-16.5	36.8	-33.3

* данные Johnson Matthey (Platinum Today)

Пик цен на палладий пришелся на 2000 год, когда резко увеличилось потребление данного металла в производстве автокатализаторов в результате введения ограничений на выхлопы в Европейском союзе. Цена палладий подскочила с уровня 250-300 долл./унц. в 1998-1999 годах до 700 долл./унц в 2000 году.
В последующие годы в результате замещения палладия в автокатализаторах платиной, цены на палладий резко упали и уже в период с 2003 по 2005 год составиляли не более 240 долл./унц. Несколько дороже палладий стоил в следующие четыре года - порядка 300 долл./унц.
Новый рост цен на палладий начался в 2010 году. Тут сказался как общий экономический рост в мире после кризиса 2008-2009 годов, а следовательно и повышение потребления металла во многих отраслях, так и возращение палладия как основного металла в автокатализаторах, ввиду значительного рост цен на платину. Дело в том, что в автокатализаторах платина и палладий замещают друг друга, поэтому автопроизводители ориентируются на более дешевый металл. Вместе с тем, сказывается это на ценах не сразу, так как производителям автомобилей необходимо время - обычно два-три года, чтобы отреагировать на изменение на рынке.
В 2012 году цена на палладий оставалась на относительно низком уровне (по сравнению с уровнем 2011 года), даже в последнем квартале, когда возникли опасения по поводу возможных перебоев поставок из Южной Африки. Несмотря на распространенное мнение о возможности возникновения дефицита на рынке из-за сокращения поставок из российских госзапасов и устойчивого спроса в секторе автокатализаторов, поддерживавшее позитивный настрой инвесторов, устойчивого роста цены, как в предыдущие годы, не происходило. Значительные запасы металла, скопившиеся в инвестиционном и ювелирном секторах, вероятно, смягчали опасения по поводу возникновения реального дефицита на рынке палладия.

В 2013 году ожидается падение предложения палладия в связи с сокращением объемов выпуска в России и ограниченными возможностями наращивания производства в Южной Африке. Прогнозируется еще один год устойчивого спроса для автокатализаторов и в промышленности, а также увеличение объемов утилизации металла из отработанных автокатализаторов.
Johnson Matthey прогнозирует снижение мирового предложения палладия в 2013 году в связи с последним сокращением объемов российского производства, медленными темпами восстановления добывающей промышленности Южной Африки после перебоев в производстве, а также сохраняющейся неопределенностью в вопросе рентабельности эксплуатации ряда месторождений в этой стране. В 2013 году ожидается увеличение утилизации палладия из отработанных автокатализаторов, вторичный металл, полученный из этого источника, позволит частично компенсировать сокращение предложения первичного металла.
В связи с наращиванием выпуска автомобилей на ряде рынков и ростом объемов использования палладия в технологиях контроля выхлопов мы ожидаем очередного увеличения закупок для автокатализаторов с прогнозируемого рекордно высокого уровня 2012 года.
Несмотря на сохранение неопределенности относительно перспектив увеличения выпуска автомобилей в Европе из-за рецессии в ряде стран, ожидается повышение спроса на палладий в производстве катализаторов для легковых автомобилей, обусловленного ростом выпуска бензиновых моделей и замещением платины на палладий в дизельных катализаторах.
Ожидается снижение спроса на палладий для производства автокатализаторов в Японии по сравнению с периодом восстановления после стихийного бедствия, однако в других регионах мы прогнозируем рост. В Северной Америке потребители, вероятно, продолжат использовать преимущества доступных кредитов на покупку новых автомобилей, что будет способствовать росту производства автомобилей и повышению спроса на палладий для катализаторов тройного действия. Увеличение выпуска в Индии и Китае также будет способствовать повышению закупок.
Основным фактором роста промышленного спроса на палладий, вероятно, станет наращивание производственных мощностей в химической промышленности, особенно в Азии, для удовлетворения растущего спроса на потребительские товары. Однако Johnson Matthey прогнозирует сокращение спроса в тех областях применения, где палладий в долгосрочной перспективе конкурирует с более дешевыми альтернативными материалами, особенно в электротехнике и стоматологии.
Ожидаются стабильные брутто-закупки палладия ювелирной промышленностью в Европе и Северной Америке, где он занял свою нишу в секторе мужских украшений, включая обручальные кольца.
В Китае вероятно сохранение понижательной тенденции, т.к. на этом рынке палладий испытывает конкуренцию со стороны других металлов в аналогичной ценовой категории, включая сплавы белого золота пониженной чистоты.
В секторе инвестиций в физический металл, в случае роста цен при падении производства в Южной Африке ниже запланированного уровня, возможны как дополнительные закупки со стороны ETF, так и параллельная фиксация прибыли. В целом мы прогнозируем положительные показатели инвестиционного спроса на палладий.

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью