Палладий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
46 РодийПалладийСеребро
Ni

Pd

Pt
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Нихоний Флеровий Московий Ливерморий Теннессин ОганесонПериодическая система элементов
46Pd
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 046 Palladium.svg
Внешний вид простого вещества
Palladium.jpg
Серебристо-белый мягкий вязкий ковкий металл
Свойства атома
Название, символ, номер

Палладий / Palladium (Pd), 46

Атомная масса
(молярная масса)

106,42(1)[1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Kr] 4d10

Радиус атома

137 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

128 пм

Радиус иона

(+4e) 65 (+2e) 80 пм

Электроотрицательность

2,20 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

+0,987

Степени окисления

0, +1, +2 (наиболее часто), +3, +4 (часто), +5, +6 (очень редко)

Энергия ионизации
(первый электрон)

 803,5(8,33) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

12,02 г/см³

Температура плавления

1827 K

Температура кипения

2940 K

Уд. теплота плавления

17,24 кДж/моль

Уд. теплота испарения

372,4 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

25,8[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

8,9 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая
гранецентрированая

Параметры решётки

3,890 Å

Температура Дебая

274 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 71,8 Вт/(м·К)

Номер CAS

7440-05-3

46
Палладий
106,42
4d10

Палла́дий — химический элемент с атомным номером 46[3]. Принадлежит к 10-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 106,42(1) а. е. м.. Обозначается символом Pd (от лат. Palladium). Элемент относится к переходным металлам и к благородным металлам платиновой группы (лёгкие платиноиды). Простое вещество палладий при нормальных условиях — пластичный тяжёлый металл серебристо-белого цвета.

История[править | править вики-текст]

Открыт английским химиком Вильямом Волластоном (William Hyde Wollaston) в 1803 году. Волластон выделил его из платиновой руды, привезённой из Южной Америки.

Вильям Волластон (1766—1828) — первооткрыватель палладия

Для выделения элемента Волластон растворил руду в царской водке (aqua regia), нейтрализовал кислоту раствором NaOH, затем осадил платину из раствора действием хлорида аммония NH4Cl (в осадок выпадает гексахлороплатинат(IV) аммония). Потом к раствору был добавлен цианид ртути, при этом образовался цианид палладия(II). Чистый палладий был выделен из цианида нагреванием.

Происхождение названия[править | править вики-текст]

Назван по имени астероида Паллада, открытого немецким астрономом Ольберсом в 1802 году, то есть незадолго до открытия палладия. В свою очередь, астероид назван в честь Афины Паллады из древнегреческой мифологии. Палладий — легендарное деревянное изображение Афины Паллады, упавшее с неба, бывшее одной из причин несокрушимости Трои. По легенде, после того, как любимцы богини, Одиссей и Диомед во время ночной вылазки выкрали Палладий, Троя пала.

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

Один из наиболее редких элементов в земной коре; его кларковое число составляет 1·10−6 %. Встречается в самородном виде (аллопалладий), в виде интерметаллических минералов (палладистая платина, станнопалладинит Pd3Sn2 и др.) и других соединений (палладит PdO, брэггит (Pd, Pt, Ni)S и др.). Известно около 30 минералов палладия. Сопровождает другие платиновые металлы, его содержание в смеси платиноидов в различных месторождениях колеблется от 25 до 60 %[2]. По Гольшмидтовской геохимической классификации элементов, как и все платиноиды, относится к сидерофилам, то есть обладает сродством к железу и концентрируется в ядре Земли[4].

Физические свойства[править | править вики-текст]

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

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

В воде нерастворим. Плотность — 12,02 (20 °C, г/см³); в особых условиях образует коллоидный палладий и палладиевую чернь. Температура плавления — 1554 °C (в некоторых источниках 1552 °C); температура кипения около 2940 °C. Теплота плавления — 16,7 кДж/моль, теплота испарения 353 кДж/моль. Удельная теплоёмкость при 20 °C — 25,8 Дж/(моль·К); удельное электрическое сопротивление при 25 °C — 9,96 мкОм/см; теплопроводность — 75,3 Вт/(м·К). Твёрдость по Виккерсу 37…39[2]. Твёрдость по Бринеллю 52 кгс/мм2.

Температурный коэффициент линейного расширения 1,17·10−5 К−1 (в диапазоне 0…100 °С)[2].

Коэффициент поверхностного натяжения жидкого палладия при температуре плавления равен 0,015 Н/см[2].

Палладий является парамагнетиком; его магнитная восприимчивость равна +5,231·10−6 (при +20 °C)[2].

Активно поглощает водород, образуя твёрдые растворы (до 900 объёмов H2 на один объём Pd), при этом увеличивается постоянная решётки. Водород удаляется из палладия при нагревании до 100 °C в вакууме[2].

Химические свойства[править | править вики-текст]

Палладий является наиболее химически активным из платиновых металлов. Не реагирует с водой, разбавленными кислотами, щелочами, раствором аммиака. Реагирует с горячими концентрированными серной и азотной кислотами, в отличие от других платиновых металлов. Может быть переведён в раствор анодным растворением в соляной кислоте[2]:

При комнатной температуре реагирует с царской водкой, с влажными хлором и бромом. При нагревании реагирует со фтором, серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием. Окисляется при сплавлении с гидросульфатом калия KHSO4, взаимодействует также с расплавом пероксида натрия[2].

При нагревании на воздухе устойчив до ~300 °C и выше 850 °C; в диапазоне 300…850 °C тускнеет ввиду образования плёнки оксида палладия PdO, который при более высокой температуре разлагается[2].

Изотопы[править | править вики-текст]

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

Наиболее долгоживущий искусственный радиоактивный изотоп 107Pd (Т1/2 7·106 лет). Некоторые изотопы палладия активно образуются в качестве осколков деления урана и плутония; так, в облучённом топливе современных реакторов при степени выгорания 3 % содержится 0,15 % палладия[2].

Получение[править | править вики-текст]

Палладий получают главным образом при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди. Некоторую часть мирового производства (около 10 %) составляет восстановление из вторичного сырья[2].

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

Восстанавливая растворы солей палладия, получают палладиевую чернь — мелкокристаллический порошок палладия[2].

Компактный металлический палладий получают также электроосаждением из нитритных и фосфатных кислых электролитов, например, используя Na2[Pd(NO2)4][2].

Применение[править | править вики-текст]

Катализаторы[править | править вики-текст]

Палладий часто применяется как катализатор, в основном в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти.

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

Очистка водорода[править | править вики-текст]

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

Гальванотехника[править | править вики-текст]

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.

Электрические контакты[править | править вики-текст]

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. К слову говоря, реохорды из палладиевой проволоки широко применялись и в аппаратуре гражданского назначения, а палладий в чистом виде применялся в контактах шаговых переключателей контрольно-самопишущих машин, в контактах и струнах МКС (многократных координатных соединителях) АТСК (автоматических телефонных станций координатных) производства с 1982 по 1987 года СССР.

Палладий входит также в состав керамических конденсаторов (тип КМ), с высокими показателями температурной стабильности ёмкости в высокочастотной аппаратуре радиовещания, радиосвязи, телевидения[5].

В ювелирном и монетном деле[править | править вики-текст]

Памятная монета «Иван III» достоинством в 25 рублей (СССР, 1989 год). Изготовлена из палладия 999 пробы.
  • В сплавах, используемых в ювелирном деле (например, для получения сплава золото-палладий — так называемое «белое золото»). Палладий даже в небольшой концентрации в сплаве (около 1 %) изменяет цвет сплава на основе золота из жёлтого в серебристо-белый. Основные сплавы палладия с серебром, используемые в ювелирном деле, имеют пробы 500 и 850 по серебру (так как наиболее технологичны при механической обработке и декоративны).
  • Из палладия иногда чеканятся памятные монеты ограниченным тиражом[6].

В медицине[править | править вики-текст]

Другие области применения палладия[править | править вики-текст]

  • Для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов, прецизионных механических инструментов.
  • 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.

Показатели производства и потребления[править | править вики-текст]

Основные районы добычи палладия

Крупнейшее месторождение палладия находится в России (Норильск, Талнах). Также известны месторождения в Трансваале (Африка), Канаде, Аляске, Австралии, Колумбии[7][неавторитетный источник? 1258 дней].

Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в том числе Россия — 141 тонна, ЮАР — 86 тонн, США и Канада — 31 тонна, прочие страны — 9 тонн). Потребление палладия в 2007 году составило в автомобильной промышленности 107 тонн, в производстве электроники — 40 тонн, в химической промышленности — 12 тонн[8].

По оценке лондонской исследовательской компании GFMS, в 2009 году РФ продала приблизительно 1,1 млн унций палладия, в 2010—800 тысяч унций, в 2011 году объём экспорта будет аналогичным[9].

Интересные факты[править | править вики-текст]

  • 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.
  • За незаконное приобретение, хранение, сбыт палладия предусмотрена уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 5 лет. Так, 02 июля 2015 года стало известно, что житель Омска хранил в гараже палладий стоимостью 2 млн рублей. Мужчину задержали 22 мая 2015 года сотрудники УФСБ России по Омской области. В его гараже обнаружили около 1,5 кг химических катализаторов, содержащих в составе палладий, стоимостью чуть менее 2 млн рублей[10].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Палладий // Химическая энциклопедия: в 5 т / Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Мед—Пол. — С. 440—441. — 639 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
  3. Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
  4. Войткевич В. Г. Происхождение и химическая эволюция Земли / под ред. Л. И. Приходько. — М.: Наука, 1973. — 168 с.
  5. «Методика проведения работ по комплексной утилизации вторичных драгоценных металлов из отработанных средств вычислительной техники» (УТВ. ГОСТЕЛЕКОМОМ РФ 19.10.1999)
  6. Сайт Сбербанка.
  7. Норильский металл — А что мы знаем про палладий?
  8. Бюллетень иностранной коммерческой информации, № 95, 23.08.08г., с.12.
  9. Thomson Reuters GFMS | Analytics and content for metals professionals | Thomson Reuters Eikon
  10. [1]

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]