Елемент паладій: фізичні і хімічні властивості дорогоцінного металу, родовища, видобуток і застосування

Більшість людей при словосполученні «дорогоцінні метали» відразу думають про золото, платину і їм подібних. Мало хто згадує про інших представників цієї групи. У число таких незаслужено забутих благородних металів входить елемент паладій. Незважаючи на свою значно поступається «побратимам» популярність, він використовується в багатьох галузях і має досить цікавими властивостями.

Історія відкриття і назви

Звання першовідкривача паладію належить Вільяму Гайду Волластоном. У 1803 році цьому англійському хіміку вдалося виділити новий елемент з південноамериканської платинової руди. Досвід, в ході якого Волластон отримав паладій, складався з декількох етапів:

  1. Розчинення руди в царській горілці.
  2. Нейтралізація кислоти за допомогою розчину гідроксиду натрію.
  3. Осадження міститься в розчині платини за допомогою хлориду амонію (він же нашатир). Варто відзначити, що в осад випало не чисто речовина, а неорганічна сполука платини – гексахлорплатіната амонію.
  4. Додавання до розчину ціаніду ртуті. В результаті цих маніпуляцій вийшов ціанід паладію – неорганічна сполука з формулою Pd (CN) 2.
  5. Останній етап – виділення чистого речовини з отриманого ціаніду в процесі нагрівання.

Відкритий елемент хімік назвав на честь Паллади – астероїда, виявленого одним німецьким астрономом за рік до відкриття Волластона. Астероїд же, в свою чергу, отримав ім’я від давньогрецької богині Афіни Паллади.

За легендою, зображення богині, назване Палладіум, впало з неба. Опинившись в стінах Трої, цей талісман робив її незламною. Але після того як оберіг палладиум був вкрадений, велике царство впало.

Характеристики та властивості

У періодичній таблиці Менделєєва паладій розташовується під номером 46 в десятій групі (по вертикалі) між нікелем і платиною і в п’ятому періоді (по горизонталі) між родием і сріблом. Прийняте позначення цього благородного металу – Pd, похідне від латинського найменування Palladium.

фізичні параметри

Цей рідкісний елемент відноситься до перехідних металів і одночасно з цим належить до платинової групи металів, також іменованих легкими платиноїди. Відомо, як виглядає паладій в формі простого речовини – при нормальних умовах це сріблясто-білі і досить важкі кристали, які характеризуються:

  • в’язкістю;
  • ковкістю;
  • м’якістю;
  • пластичністю.

Кристалічна решітка чистого речовини – кубічна сингонія з гранецентрированной структурою мідного типу. Здатністю до поліпшення механічних характеристик паладію володіють:

  • кобальт;
  • нікель;
  • родій;
  • рутеній.

Зокрема, микродобавки цих елементів помітно підвищують твердість речовини. Серед фізичних особливостей слід зазначити щільність паладію – в нормальних умовах вона становить 12 г / см3. Якщо судити за цим показником, елемент набагато ближчий до сріблу, ніж до своєї «родички» платині – щільність срібла дорівнює 10,5 г / см3, в той час як у платини досягає 21 г / см3.

Як відомо, у металів питома вага дорівнює їх щільності. Таким чином, і за цим показником речовина ближче до срібла, ніж до платині. Якщо для порівняння взяти однакові прикраси з паладію і платини, останнім буде помітно важче.

Продовжуючи тему ваги, варто відзначити молярну (атомну) масу – вона становить 106,42 г / моль або Дальтон. Радіус атома дорівнює 137 пікометр, а ковалентний радіус досягає 128 пікометр.

Паладій – унікальна речовина. Це єдиний з усіх існуючих хімічних елементів, чия зовнішня електронна оболонка заповнена до межі або максимально. Зовнішня орбіта атома цього металу вміщує 18 електронів.

Розчинити речовина у воді неможливо. Також для нього властива неабияка тугоплавкость – температура плавлення паладію складає +1554 градуса за Цельсієм. Температура, необхідна для кипіння, досягає 2940 С. При створенні особливих умов речовина може перетворитися:

  • в паладієву чернь;
  • в колоїдний паладій.

Цей дорогоцінний метал – парамагнетик, так як має позитивну магнітною сприйнятливістю. Значення електронегативності за шкалою Полінга становить 2,20.

хімічні особливості

Звання платинового металу з найбільшою хімічною активністю належить саме паладію. Він не вступає в реакцію:

  • з водою;
  • розчином нітрид водню або аміаку;
  • розведеними кислотами і лугами.

Але зате здатний реагувати з гарячими концентратами азотної та сірчаної кислот, що відрізняє паладій від всіх інших металів платинової групи. В умовах кімнатної температури запускається реакція речовини:

  • з
    вологими бромом і хлором;
  • з царською горілкою.

При сплаві з гидросульфатом калію у паладію починається процес окислення. Також можлива взаємодія з розплавленим пероксидом натрію. Нагрівання – головна умова для здійснення хімічної реакції з багатьма елементами, в числі яких:

  • кремній;
  • миш’як;
  • селен;
  • сірка;
  • телур;
  • фтор.

При контакті з повітрям в процесі нагрівання в межах температурного діапазону 300-850 градусів світло-сріблястий метал стає тьмяним, так як на його поверхні утворюється оксидна плівка. При температурі нижче 300 С метал залишається стійким, вище 850 С – утворилася до цього плівка розкладається.

Ізотопи і вплив на людину

Хімія у багатьох людей викликає негативні асоціації, тому незайвим буде загострити увагу на те, чи володіє метал шкідливим впливом на людину або є безпечним.

Натуральний, створений природою елемент утворюють шість ізотопів:

  • 106Pd (27,34%);
  • 108Pd (25,46%);
  • 105Pd (22,34%);
  • 110Pd (11,72%);
  • 104Pd (11,14%);
  • 102Pd (1%).

Ізотопи стабільні, тому природний паладій нешкідливий. Але існує і різновид, створена штучним шляхом. Це 107Pd – самий долгоживущий ізотоп елемента. Він радіоактивний і, відповідно, небезпечний. Період його напіврозпаду перевищує сім мільйонів років.

Переважна частина ізотопів має природне природне походження. Але чимало їх формується і в реакторах при процесі ділення ядер плутонію і урану. Освіта паладію таким способом відбувається поступово. У сучасних ядерних установках розміщується приблизно 1,5 кг паладію на 1 тонну ядерного палива (за умови 3% го ступеня вигоряння).

Знаходження в природних умовах

За обсягом змісту в земній корі цей дорогоцінний метал входить в число найбільш рідкісних елементів. У природі його можна зустріти у вигляді:

  • самородка (аллопалладій);
  • мінералів інтерметалічного типу (станнопалладініт, палладістой платина і т. д.);
  • різних з’єднань (Брегг, Палладіна і т. д.).

Відомих науці різновидів мінералів паладію налічується близько трьох десятків. Цей елемент нерідко виступає в якості супроводжуючого інші платинові метали. Зміст речовини в платіноідной суміші коливається в діапазоні 25-60% (в залежності від родовища).

Самородний паладій зустрічається вкрай рідко. За своїм зовнішнім виглядом він майже не відрізняється від платини. У самородках, крім паладію, містяться і інші елементи:

  • іридій;
  • золото;
  • платина;
  • срібло.

Згідно геохимической класифікації елементів Гольдшмідт, паладій (поряд з усіма іншими платиноїди) входить в число сідерофілов. Інакше кажучи, він має характерне спорідненість до заліза і сконцентрований в земному ядрі.

Платину і паладій добувають на родовищах двох типів:

  • розсипних;
  • корінних.

Відмінність цих різновидів один від одного полягає в способі вироблення. У родовищах корінного типу метал міститься в мінералах. У таких місцях видобуток речовини здійснюється шляхом обробки руд – мідних або нікелевих. Паладій витягується в якості побічного продукту.

Родовища розсипного типу – це колишні корінні поклади руд. Вони вже вироблені, паладій звільнений і прийняв форму самородків.

На частку родовищ розсипного типу, де можна добути паладій, припадає близько 2% від обсягу виробництва в усьому світі. Найбільші з них розміщуються в російських регіонах – на Уралі і Далекому Сході, а також за кордоном:

  • в Австралії;
  • Колумбії;
  • Канаді;
  • США.

Переважні 98% видобутого паладію дістають з глибин землі саме на родовищах корінного типу. Основними розробляються рудами вважаються:

  • мідно-нікелеві;
  • платинові;
  • хромові.

Статусом країн-лідерів за обсягом світового видобутку дорогоцінного металу на таких родовищах мають Україна і ПАР. На почесному першому місці знаходиться підприємство «Норільський нікель» – сюди доводиться майже половина світового обсягу виробництва. А комплексу Бушвелд (ПАР) належать найбільші за обсягом запаси платиноїдів у всьому світі.

Переробка руд – основний метод отримання паладію, але не єдиний. Елемент відновлюють з вторинної сировини. На цей спосіб отримання припадає приблизно 10% від загального обсягу світового виробництва.

Галузі та сфери застосування

Завдяки своїм характерним властивостям – як фізичним, так і хімічним – елемент паладій широко застосовується у виробництві електроніки і в хімічній промисловості. Належність до дорогоцінних металів зумовила використання речовини в якості матеріалу для ювелірних виробів.

Варто зазначити, щ
о прикраси з чистого паладію знайти не можна – їх просто не роблять. Цей метал дуже м’який – його з легкістю можна протягнути в тонкий дріт або прокатати в фольгу, але будь-який виріб з металу без домішок не витримає навіть слабкого навантаження. Тому ще на етапі виробництва в матеріал додаються малі частки інших металів.

У широкому застосуванні паладію ключову роль зіграло те, що цей елемент може оброблятися будь-яким методом і використовуватися в найрізноманітніших формах, видах і т. Д. Для наочної оцінки масштабів застосування металу коштує розподілити області за процентним співвідношенням:

  • 70% – автомобільна промисловість;
  • 10% – виробництво електроніки;
  • по 5% (на кожну) – хімпром, медицина, інвестування;
  • 5% (в цілому) – ювелірне, монетна справа тощо.

Останнім часом набирає популярність застосування паладію як об’єкта інвестицій. Цінність цього благородного металу досить висока, він задіяний в біржових торгах, тому подібне вкладення коштів може виявитися досить вигідним.

Втім, не кожному власникові паладій приносить щастя. За придбання, зберігання і збут незаконного характеру обов’язково піде передбачене кримінальне покарання – позбавлення волі на 5 років максимум.

У 2015 році працівниками УФСБ був затриманий оміч, в гаражі якого зберігалося 1,5 кг каталізаторів з паладієм в складі на 2 мільйони гривень. Де і як порушника закону вдалося дістати таку кількість паладієвих каталізаторів – невідомо, але цей цікавий факт з сучасної історії паладію доводить, що прагнення отримати вигоду протизаконним шляхом рано чи пізно вийде боком.

Ссылка на основную публикацию