Палладий мягкий металл или твердый

Палладий — где его добывают, что это такое и как выглядит металл? Все эти вопросы возникают довольно часто, ведь название химического элемента остается у всех на слуху благодаря ювелирам и биржевым сводкам.

Не менее интересны способы добычи и свойства, проба и сравнение с платиной. Чтобы найти максимально полные ответы, нужно как можно подробнее изучить сведения о палладии — металле, зародившемся в глубинах космоса.

Обозначенный латинскими литерами Pd химический элемент палладий (Palladium) известен каждому школьнику. Этот благородный металл относится к группе платиноидов. В таблице Менделеева ему присвоен атомный номер 46. Выглядит палладий как металл серебристо-белого оттенка, в природе встречается крайне редко. Чаще всего его можно обнаружить в составе многокомпонентных минералов.

Проба палладия в ювелирном деле чаще всего обозначается по другим металлам. Обычно для этих целей используется золото или серебро. Из чистого металла 999-й пробы изготавливают памятные монеты, имеющие высокую ценность. В слитках и изделиях чаще всего встречаются следующие пробирные клейма: 500, 850, 900, 950 и 990.

Свое название металл получил благодаря цепи случайностей. Согласно легендам Древней Греции, Палладиумом именовался упавший с неба деревянный лик богини Афины Паллады — талисман, охранявший стены Трои.

Когда в 1802 году астроном из Германии открыл новое небесное тело (астероид), он дал ему имя Паллада.

Спустя некоторое время был обнаружен и химический элемент, который получил схожее название благодаря популяризации давно забытого мифа в Европе.

Впрочем, палладий вполне оправдывает свое имя. Появление нового металла тоже не обошлось без ряда мистификаций. Например, о его появлении было объявлено примерно за год до реального открытия химического элемента.

Более того, вместо научно обоснованного представления, образец был послан торговцу, специализировавшемуся на продаже минералов в Лондоне.

Выставленный в качестве лота слиток вызвал всеобщее волнение, а затем все же был приобретен ученым-химиком.

Разумеется, новый владелец «палладия» купил его вовсе не с целью обогащения. Стремясь разоблачить подделку, химик по фамилии Ченевикс приложил все усилия, чтобы доказать искусственное происхождение своего приобретения.

Было объявлено, что это сплав ртути и платины, синтезированный по ранее утвержденному методу русского ученого Мусина-Пушкина.

В ответ на разоблачение в прессе появилось новое сообщение: продавец предлагал солидное вознаграждение тому, кто сумеет синтезировать палладий.

Выплачивать деньги не пришлось — эксперименты были безуспешны.

Вслед за этим объявился и таинственный аноним.

Им оказался Уильям Хайд Волластон, известный к тому времени как один из первооткрывателей УФ-излучения, конструктор гониометра и рефрактометра, то есть человек известный и вполне уважаемый.

Именно он в ходе экспериментов с сырой платиной сумел отделить от нее сначала палладий, а затем и родий, присутствующие в составе в виде примесей. В качестве доказательств Волластон предоставил результаты экспериментов.

Интересно, что впервые выделить палладий удалось из руды, полученной на южноамериканских землях. Собственно говоря, здесь тоже не обошлось без цепи счастливых случайностей.

Изначально целью экспериментов Волластона было отделение чистой платины от примесей ртути и золота. Для этого он использовал раствор азотной и соляной кислот, известный как «царская водка», а затем осаживал нужный ему элемент при помощи нашатыря.

Результаты экспериментов были довольно неожиданными — жидкость окрасилась в розовый оттенок.

В ходе дальнейших попыток найти причины необычного окрашивания химик применял различные вещества. Помимо чистой платины, ему удалось получить тот самый палладий — металл легче ртути, необычного светло-серебристого цвета. Из оставшегося осадка годом позже им же был выделен другой химический элемент, названный родием.

Когда история появления палладия была раскрыта, сомнений в существовании нового металла не осталось. Научные расчеты и точные результаты химических опытов легко подтверждали слова Волластона. С 1805 года палладий был признан мировым сообществом.

Палладий — металл с условным обозначением Pd и установленной а.е.м. 106,42 (1) был включен в короткую периодическую систему при ее создании. Цвет в чистом виде – серебристо-белый, близкий к серебру или ртути.

Металл состоит из стабильных изотопов следующих видов: 110Pd, 108Pd, 106Pd, 105Pd, 104Pd, 102Pd.

Также присутствует среди компонентов изотоп 107Pd, имеющий радиоактивность с очень долгим периодом полураспада веществ.

Изотопы палладия могут являться побочным продуктом ядерной реакции. Сам металл вовсе не радиоактивен. Его химические и физические характеристики имеют следующие значения:

• t кипения – 2940 градусов;
• плавится при температуре 1554 градуса;
• плотность составляет 12,02 г/см3;
• твердость низкая – это мягкий металл с показателем 373 МПа;
• в воде не растворяется;
• отсутствует реакция на гидрат аммиака, разбавленные кислоты и щелочи.

Палладий обладает высокой пластичностью и ковкостью, поддается протяжке в проволоку. Его механические свойства можно повысить при помощи добавления в сплав родия, рутения, никеля или кобальта.

Реактивом, в котором растворяется палладий, выступает «царская водка». В этом он аналогичен платине.

Сам палладий имеет ценность в качестве химического реактива, поскольку растворяет водород, на воздухе происходит активное испарение более летучего вещества.

Палладий в чистом виде не магнитится. Но изделия из него могут обладать такими свойствами. К магниту в сплавах с палладием чувствительны никель и кобальт. При соединении с золотом последнее осветляет его, придает светло-серебристый оттенок даже в объеме 1-2%. Титан даже в минимальных пропорциях увеличивает его устойчивость к воздействию соляной и серной кислот.

Формула оксида палладия – PdO, окисление происходит при контакте с кислородом только при нагревании свыше 300–350 градусов. После этого на поверхности появляется характерная потускневшая пленка. При дальнейшем нагреве до 850 градусов и выше происходит разложение на чистые элементы, первоначальные свойства восстанавливаются.

В отличие от многих других платиноидов палладий встречается в самородном виде, такая форма называется аллопалладием. В чистом виде его получают только химическим путем. Палладий присутствует на солнце, в составе железных метеоритов его доля доходит до 7,7 г на 1 т. Основные запасы в земной коре сосредоточены в России, в Трансваале, в Колумбии.

Стоит отметить, что доказано зарождение палладия в ядре планеты, в этом он родственен железу.

Примерные объемы палладия в недрах земли оцениваются в 6%, в этом он превосходит золото. Тем не менее металл все же относится к категории редких и драгоценных. Выделение химическим путем подразумевает сопутствующую добычу платины, минералов или металлов. Чаще всего приходится отделять его от родственных по свойствам элементов.

К примеру, палладистая платина в месторождении в Норильске содержит до 40% палладия, а порпецит (вид самородного золота, добываемый в Бразилии) – до 10%.

Основные месторождения и запасы этого металла сосредоточены в России: на Кольском полуострове, в горах Урала. Существуют неразрабатываемые, законсервированные объекты.

Именно к ним относятся норильские залежи этого ценного металла.

За пределами РФ месторождения палладия сосредоточены в Колумбии, Бразилии, Австралии. В Канаде и странах Африки находятся залежи никелевых руд, богатых палладием. Из них этот металл и выделяют — фактически данный канал является наиболее продуктивным источником его получения. ЮАР — второй после России поставщик платиноидов.

Палладий получают различными способами. Чистый металл можно выделить через промышленную добычу руды платиносодержащих групп. Используются месторождения коренного (первичного) и рассыпного типов.

Добыча палладия производится попутно, в ЮАР и РФ преимущественно из залежей платины, никеля.

Чистый металл получается на аффинажных заводах, где его выделяют и концентрируют в слитки или сохраняют в порошкообразной форме.

На коренных месторождениях возможна только попутная добыча палладия. На рассыпных или вторичных его получают в чистом виде.

Если разработка месторождений ведется карьерным — открытым — способом, руду извлекают при помощи землеройной техники. В шахтах в толще рудного пласта высверливают отверстия, закладывают взрывчатку.

После ее детонации грунт дорабатывается, поднимается на поверхность, отправляется на обогащение.

Переработка минеральной породы с целью выделения ценных металлов и других компонентов — процесс долгий и трудоемкий. Именно его называют обогащением.

В среднем на 1 т такого сырья приходится не более 6 г ценного вещества. Повысить эту долю помогает искусственное увеличение доли металлов путем изготовления платиносодержащего концентрата.

Обработанная таким образом руда дает уже до 1,4 кг палладия на 1 т сырья.

Дальнейшее получение палладия происходит на аффинажных заводах. Именно здесь выполняется выделение химического элемента в чистом виде.

Происходит оно путем отсева примесей через аффинирование, после чего палладий превращают в порошок или сплавляют в гранулы, слитки.

Все производство – от промышленной разработки месторождений до выхода готового металла с завода – занимает около 6 недель.

Все существующие разновидности сплавов палладия нормируются требованиями ГОСТ. В РФ установлены следующие пропорции: 50% или 85% палладия.

В странах Европы и Северной Америки основной сплав имеет 950-ю пробу, то есть содержит 95% чистого палладия и 5% платины.

В России встречается самая высокая концентрация — 999 г металла на 1 кг, используемая при чеканке юбилейных и памятных монет, медалей.

Стоит учесть, что в объеме 1–11% палладий входит в состав белого золота, отвечая за придание последнему нехарактерного для него светло-серебристого оттенка.

В сплавах с преобладанием палладия можно выделить следующие группы сочетаний металлов:

• с платиной;
• с иридием;
• с медью или кобальтом и серебром;
• с серебром в чистом виде;
• с титаном.

Применение этих соединений во многом зависит от того, какие именно ставятся задачи. Например, палладиево-серебряные сплавы чаще всего используются в ювелирном деле. Здесь же применяют и соединения с золотом или платиной. Палладиево-иридиевые сплавы идут на изготовление промышленных полуфабрикатов, их формируют через деформационные процессы, горячим и холодным способами.

Разницу между металлами часто ищут как в группах, получаемых из одной руды, так и в неродственных видах. Особенно часто это делается при выборе ювелирных изделий, когда нужно отличить палладий от серебра, белого золота или платины, определить, какой вариант сплава лучше. О том, что стоит учесть при сравнении палладия с другими металлами, лучше поговорить подробнее.

1. Внешне палладий практически неотличим от серебра. При этом разница в цене у них существенная: 1 г палладия стоит как 100 г серебра. При этом со временем серебро темнеет, а палладий нет.
2. С платиной основная разница состоит в удельном весе. Палладий легче, менее плотный (почти вдвое), растворяется в нагретой азотной кислоте. При проверке реагентом из царской водки и 10%-ной концентрации калия йодида у палладия будет реакция, а у платины нет.
3. С золотом сравнение палладия сегодня происходит разве что в инвестиционной сфере. Здесь этот редкий металл уверенно опережает более широко известного конкурента. При наличии палладиевой лигатуры золото не теряет в цене.

Все эти факторы стоит учитывать при выборе металла для инвестиций. При покупке в слитках наиболее прибыльными по динамике цен сегодня считаются именно золото и палладий.

Драгоценный палладий широко применяется в различных сферах. Например, в нефтедобыче его используют в роли катализатора.

Аналогичное применение металл находит в органическом синтезе или при гидрогенизации, в работе с жирами.

Через палладий очищают водород путем диффузии материалов, чаще всего используются сплавы из палладия и иттрия. В чистом виде он используется для обратимого накапливания этого вещества.

В медицинской отрасли из палладия делают зубные протезы, он входит в состав кардиостимуляторов. При брахиотерапии онкозаболеваний применяют изотоп палладий-103.

Высоко оценивается использование этого платиноида в радиоэлектронике. В форме хлорида он используется как активатор при металлизации в гальванике, помогает осаживать медь.

В электрических контактах его используют как неокисляемый и нерастворимый элемент.

Этот металл можно встретить в составе керамических конденсаторов, применяемых при производстве телевизионной и радиоаппаратуры.

В ювелирном производстве палладий наиболее известен как лигатура для получения белого золота. В качестве самостоятельного компонента палладий сплавляют с серебром и платиной в пропорции 50:50 или 85:15 частей.

Ценятся обручальные кольца и другие украшения, в оправе из палладия эффектно смотрятся бриллианты.

Этот металл также выступает сырьем для производства монет и медалей, выпускаемых ограниченным тиражом, к памятным событиям.

При выборе ювелирных украшений из палладия очень важно обращать внимание на их состав. В странах ЕС, где запрещено использование никеля, представлен только металл 950-й пробы в сплаве с платиной. В России до сих пор встречаются добавки в виде этого токсичного металла, способного провоцировать сильнейшую аллергию.

Если палладий используется в соединении с другими компонентами, пусть это будут серебро и золото, безопасные для организма.

Стоит учесть, что современная ювелирная промышленность представляет преимущественно мужские украшения с этим металлом. Палладиевые запонки и зажимы для галстуков смотрятся благородно и элегантно. Интересно смотрятся печатки и кресты из палладия.

Женские украшения чаще всего изготавливаются в комбинированном варианте, со вставками из эмали, с драгоценными камнями. Интересно выглядят кольца, серьги, браслеты и подвески из него — можно выбирать варианты по своему вкусу.

Украшения из палладия пока еще довольно редки, но этот металл присутствует в составе многих сплавов. Соответственно, стоит учитывать его особенности при уходе за металлическими изделиями. Основные рекомендации останутся теми же, что и для платины.

1. Периодически рекомендована сухая чистка мягкими салфетками.
2. Влажный уход при сильном загрязнении выполняется с использованием слабого мыльного (щелочного) раствора.
3. Выпускаются специальные салфетки для чистки ювелирных изделий. Их можно применить, если не хочется проводить обработку жидкостями.
4. Появление царапин на палладии практически исключено. Если он все же поврежден, потребуется профессиональная полировка, вручную отшлифовать его не получится.
5. Не рекомендуется хранить изделия из платиноидов, в том числе палладия, вместе с серебряными и золотыми. Такая беспечность может привести к повреждению более мягких металлов.

Учитывая эти рекомендации, можно обеспечить максимальное сохранение привлекательного вида изделий из палладия с разными пробирными показателями.

О том, как разделить золото, палладий и платину в присутствии меди, смотрите в следующем видео.

Палладий — звездный металл, брат платины

Главная › Металлы

12.05.2020

Название нового элемента имеет звездное происхождение. Волластон, «папа» и открыватель палладия, кроме физики и химии, увлекался и астрономией. Интерес к звездному небу достался от отца, священника и астронома.

Поэтому назвал новый элемент в честь малой планеты Паллады (Pallas).

Мистификация в мире платиноидов

История появления нашего героя в мире людей почти детективная.

В 1803 году Форстеру, солидному торговцу минералами, принесли сверток с письмом. В письме содержалась просьба продать три слитка металла, который (как уверяли в письме) ничем не уступает платине. Торговец знал толк в рекламе, воспользовался ими и в Лондоне разгорелись страсти. Ажиотаж умело подогревал Секретарь Королевского общества У. Г. Волластон.

Некий Ченевикс купил слиток и долго производил анализы; они показали, что это сплав платины и ртути. Другие химики и минералоги не нашли в слитках этих металлов.

Когда шумиха сошла на нет, в журнале «Nicholson’s Journal» было опубликовано объявление. Автор пообещал солидная сумму тому, кто за год синтезирует искусственный палладий. Интерес к слиткам снова возник, но приз остался неполученным.

А в 1804 году Волластон сообщил, что мистификация с новым металлом — его проделка. В это время он уже убедился, что палладий — это неизвестный дотоле элемент.

Уильям Волластон (1766—1828)

Где «водится» звездный металл

Наш нынешний герой — редкость. Данные о запасах палладия разнятся: одни аналитики говорят, что его в 2-3 раза больше, чем золота, другие уверены, что минерал встречается в природе в 20 раз реже золота.

В природе часты образования палладия (твердого раствора) в самородной платине. Серебристый металл находят в виде зерен в россыпях платины.

Минералы палладийсодержащих руд:

• котульскит;
• майченерит;
• меренскиит;
• атокит;
• звягинцевит.

• В России есть месторождения «брата платины» на Урале (Нижний Тагил); хребет Кондер в Хабаровском крае готов поделиться серебристым металлом; норильские месторождения Красноярского края — полное лукошко платиноидов.
• Гордимся: Россия добывает около 60% звездного платиноида.
• Классификация Гольдшмидта относит металл к сидерофилам.

Где найти «брата платины»

Источники палладия в мире:

1. ЮАР. Знаменитый Бушвельдский комплекс, здесь невообразимое количество минералов и руд. Платиноиды (почти 90% мирового запаса), хром, ванадий, железо, титан… Палладия тут производят 20%  мировой добычи.
2. Австралия, штат Новый Южный Уэльс. Добыча ведется из никелевых руд.
3. Зимбабве. Тут, в Великой Дайке — огромном рудоносном районе хромитовых и платиновых минералов, находят палладиевые жилы.
4. Бразилия, штат Минас-Жерайс. Россыпные месторождения.
5. Канада, провинция Онтарио. Миллионы лет назад тут упал огромный метеорит, теперь люди собирают «подарки» — платиноиды, никель. Добычу ведут открытым способом.
6. Колумбия, провинция Чоко. Россыпные платина, золото, палладий.

Основные районы добычи палладия

Какой он, легкий платиноид

Место палладия в 10 группе периодической таблицы элементов таблицы Менделеева.

Физические свойства металла:

1. Плотность 12 г/см3.
2. Из всех платиноидов это самый легкоплавкий металл — 1552 градуса по Цельсию.
3. Цвет металла устойчивый, серебристый, белый.
4. Палладий весьма мягкий металл, но добавление в сплав рутения или никеля существенно увеличивает его твердость.
5. Палладий может накапливать водород в больших количествах, особенно в тонкораздробленном состоянии.

Структура решетки гранецентрированная.

Драгоценный металл обладает структурой меди (структурой Браве).

Химические свойства палладия несколько отличаются от платиноидов. Из всего семейства металл химически наиболее активен. Он реагирует с горячими концентрированными кислотами (H2SO4, HNO3 — серная, азотная).

А вот на разбавленные щелочи и кислоты палладий не реагирует.

По характеристикам палладий близок к соседям по таблице Менделеева. Блеск и цвет близки к серебру, на платину он похож по химическим свойствам.

Отличить палладий от платины легче всего по весу. Плотности этих металлов различается почти в два раза. Внешне оба металла похожи, как близнецы.

Свойства атома
Название, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства
Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации
(первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления Уд. теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки Параметры решётки Температура Дебая Прочие характеристики
Теплопроводность Номер CAS

Палладий / Palladium (Pd), 46

106,42(1)[1] а. е. м. (г/моль)

[Kr] 4d10

137 пм

128 пм

(+4e) 65 (+2e) 80 пм

2,20 (шкала Полинга)

+0,987

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

803,5(8,33) кДж/моль (эВ)

12,02 г/см³

1554 °C

2940 K

17,24 кДж/моль

372,4 кДж/моль

25,8[2] Дж/(K·моль)

8,9 см³/моль

кубическая гранецентрированая

3,890 Å

274 K

(300 K) 71,8 Вт/(м·К)

7440-05-3

Рекомендуем:  ВИСМУТ — радиоактивный и безопасный

Где нужен человеку

Сферы применения звездного металла в промышленности разнообразны.

• Это один из основных металлов водородной энергетики. Им пользуются в производстве катализаторов, аппаратов для получения чистого водорода, сенсоров для определения водорода.
• Практически в каждом компьютере, мобильнике, высокочастотной радиоаппаратуре используют сплавы с платиноидами.
• Во многих радиодеталях содержится драгоценный палладий; его любители и умельцы добывают посредством аффинажа в домашних условиях.
• В мире тысячи лабораторий, во многих необходима посуда из благородных металлов и их сплавов.
• Эти сплавы все шире применяются в производстве медицинских приборов и инструментов.
• Применению палладия в кардиостимуляторах рады люди, для которых этот прибор жизненно необходим.
• Препараты с содержанием платиноидов все шире применяются онкологами, причем соединения палладия гораздо лабильнее и менее токсичны, чем платиновые. Львиная доля металла достается стоматологам, чтобы «чинить» наши зубы.
• Палладий гипоаллергенен, поэтому обручальные кольца или серьги из сплава 950 пробы пользуются все большим спросом.
• Ювелиры довольствуются 10% добываемого палладия. Чаще всего металл используют в виде сплавов, которые прекрасно смотрятся с бриллиантами и бесцветными камнями.
• Основное количество добываемого серебристого металла потребляет автомобильная промышленность.
• Проводятся исследования по извлечению палладия из отработанного топлива АЭС, разрабатываются методики получения металла из растворов электролитов.

Цена палладия неуклонно повышается, но спрос на металл до сих пор не удовлетворен.

Соединим палладий с…

В разных странах свои предпочтения видам палладиевых сплавов.

Европейские и североамериканские ювелиры предпочитают работать со сплавом 950 пробы, в котором лигатурой служат медь или рутений. Российские ювелиры предпочитают сплав палладия с никелем или серебром (пробы 500 и 850), или палладий с медью (проба 850).

Проверить соответствие пробы заявленному в домашних условиях невозможно, это делается специалистами.

Палладий для ювелиров

Этот металл мало известен среди «носителей» ювелирных украшений. В ювелирной промышленности с 2004 года применяется, как аналог родия и рутения (наносят гальванические покрытия на изделия). Серебристый металл начали применять как заменитель платины, в сплавах «белого золота».

Рекомендуем:  АЛЮМИНИЙ — дороги, которые он выбирает

Купить украшение из чистого палладия не получится — их просто не делают. Для украшений он слишком мягкий. Это недостаток почти идеального для ювелиров металла.

Украшения из палладия хороши для тех, кто любит массивные украшения. Сравните пару одинаковых колец из палладия и золота или платины. Последние будут весить (а значит, и стоить) значительно больше. Это значительное преимущество палладия.

Памятная монета «Иван III» достоинством в 25 рублей (СССР, 1989 год). Изготовлена из палладия 999 пробы.

С палладиевыми сплавами легко воплотить любой замысел художника-ювелира. Металл ковкий, тягучий; его легко вытянуть в проволоку, раскатать в лист фольги, гравировать. Такие украшения не меняют цвет, безопасны для аллергиков, их сложно поцарапать.

По сравнению с украшениями из белого золота, платины, серебра, палладиевые выглядят так же нарядно, но обладают искристым блеском.

Ведущие дизайнеры о звездном металле

Многие ювелиры считают палладий «мужским металлом». Его холодная красота отменно сочетается с деловым стилем. Запонки, печатки, браслеты добавят статусности, придадут «изюминку» строгому мужскому облику.

Изделия альянса Palladium Alliance International пользуются спросом на выставочных площадках.

Вивьен Вествуд, основательница стиля «панк», с присущей ей экстравагантностью и вкусом включает в свои коллекция палладиевые изделия.

Стивен Вебстер, известный и очень востребованный английский ювелир, включает в свои коллекции уникальные женские украшения — броши и запонки. Среди ценителей таланта Вебстера Гай Риччи, Кейт Мосс, Мадонна, Робби Уильямс.

1. Картье предлагает покупателям мужские украшения — зажигалки, часы, ручки, запонки.
2. Компания David Alan, несмотря на приверженность ювелирным традициям, производит палладиевые серьги с бриллиантами.
3. Специалисты уверены, что время настоящей славы звездного металла впереди.

Ухаживаем за палладиевыми украшениями

Уход за такими изделиями ничем не отличается от ухода за платиновыми украшениями — это та же группа металлов.

Чистку делаем в растворе нейтрального мыла (лучше детского), затем изделие промывается водой и вытирается насухо. Возможно использование салфеток, специально изготовленных для очистки ювелирных изделий.

На хранение кладите украшения в отдельные мешочки, шкатулки, Zip-Lock пакеты.

Палладий — звездный металл, брат платины Ссылка на основную публикацию

Палладий

Палладий — редкий минерал, благородный металл платиновой группы, серебристого цвета, не тускнеющий на воздухе. Открыт английским химиком и минералогом У.Х. Волластоном, обнаружившим палладий в самородной платине в 1803 г. Ковкий и тягучий. Более легкоплавкий по сравнению с платиной, легко прокатывается и вытягивается в проволоку. Температура плавления 1552°С. Парамагнитен. Растворим в HNO3, в горячей концентрированной Н2SO4 и царской водке. Палладий отличается чрезвычайно высоким сродством к водороду, в форме порошка способен абсорбировать объём водорода, в 900 раз превышающий собственный объём металла. По сравнению с другими платиновыми металлами менее устойчив к действию окислителей.

СТРУКТУРА

Палладий — переходный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической решёткой типа Cu (a = 0,38902 нм; Z = 4; пространственная группа Fm3m). Элементарная ячейка гранецентрированной кубической решетки представляет собой куб с ребром а. В вершинах куба находятся 8 атомов. Кроме того, в центре каждой из 6 граней находится по одному атому.

СВОЙСТВА

В воде нерастворим; плотность — 12,02 (20 °C, г/см³); в особых условиях образует коллоидный палладий и палладиевую чернь. Из всех металлов платиновой группы палладия является самым легкоплавким.Температура плавления — 1554 °C (в некоторых источниках 1552 °C); температура кипения около 2940 °C. 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). Парамагнетик, то есть, намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении этого поля.

В чистом виде палладий обладает красивым серебристо-белым цветом. Как и у всех благородных металлов, его цвет не меняется со временем.

Палладий в чистом виде довольно мягкий металл. Его твердость составляет 373 МПа по Бринеллю, что примерно соответствует твердости платины (392 МПа) и превосходит твердость золота и серебра (245 МПа). Твердость чистого палладия возрастает при холодной обработке ковкой или прокаткой. При отжиге твердость снова уменьшается.

Чистый палладий нельзя использовать в ювелирных украшениях, они будут крайне чувствительными к механическим воздействиям. Однако, добавление к палладию небольшого количества других металлов, особенно никеля или рутения, значительно увеличивает его твердость.

К примеру, для производства ювелирных изделий в Европе и Северной Америке используется палладий 950 пробы, т.е. украшение содержит 95% чистого палладия. Остальные 5% обычно составляет рутений или медь. В России для изготовления украшений используются сплавы палладия с серебром и никелем 500 или 850 пробы, сплав с медью 850 пробы.

Износоустойчивость ювелирных изделий из палладия примерно равна платиновым и выше, чем у золотых и серебряных изделий.

Запасы и добыча

Геологи подсчитали, что в недрах Земли палладий занимает долю в 6%. То есть, этого благородного металла в недрах вдвое больше, чем золота. Палладий выделяют из платины, а значит, и добывают в одних и тех же месторождениях.
Таковые расположены на Кольском полуострове, Урале. Недавно разведаны залежи и около Норильска. В платине этих месторождений чуть ли не половина палладия.
За пределами России, наличием ценного металла славятся земли Аляски, Австралии, Колумбии, Канады, Африки. Последние две страны богаты никелевыми рудами. При их обработке также происходит добыча палладия. Поэтому, именно Африка и Канада лидируют по добыче этого металла.

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.

Палладий: факты и фактики • Библиотека

Как узнали о палладии? С этим связана довольно известная детективная история (см. «Химию и жизнь» № 1, 1971). Однако время идет, и появляются новые подробности. В частности, их можно прочитать в публикации Яна Коттингтона из британской компании Johnson Matthey, изготавливающей благородные металлы (Platinum Metals Review, 1991).

Началась история палладия в апреле 1803 года, когда нескольким лондонским химикам пришла рекламная листовка примерно такого содержания: «Палладий, или новое серебро, — его свойства позволяют отнести этот новый металл к числу благородных. Свойства у него такие…

Купить образцы можно только в лавке торговца минералами Якова Форстера в Сохо по цене пять шиллингов, полгинеи и гинея каждый». Новым металлом сразу же заинтересовались, но, поскольку мистер Форстер был в отъезде, обращаться пришлось к его жене Элизабет.

Миссис Форстер ничего толкового сказать не могла: какой-то молодой человек приятной наружности принес немного металла и попросил ее мужа организовать продажу.

Уильям Николсон, основатель и главный редактор «Журнала натурфилософии, химии и искусств», перепечатал объявление, но такой способ представления нового металла вызвал сильную неприязнь и породил недоверие.

В частности, неладное заподозрил Ричард Ченевикс. Он родился в Дублине, снискал славу химика-аналитика, работая во Франции, а во время описываемых событий находился в Лондоне. В научном сообществе Ченевикс был известен дотошностью и сварливостью.

Он купил немного металла и обнаружил, что заявленный набор свойств, действительно, отличается от известных элементов. Тогда раззадоренный ученый 29 апреля 1803 года скупил весь металл, что был в лавке Форстера, — все три плоских кусочка — и стал проводить тщательные опыты.

Заодно он лишил коллег возможности тоже заняться исследованиями.

Новый металл оказался явно из благородных — в огне не горел, с углем не взаимодействовал, прекрасно сплавлялся с другими металлами. В некоторых реакциях он вел себя как платина, а в других — нет.

Ченевикс признавался, что такой разброс свойств вызывал смущение, он стал проводить дополнительные опыты, но так ничего путного и не получил: с одной стороны, вроде платина, а с другой — не очень-то похоже.

Что же делать, как разоблачить эту явную нелепицу, этого нахала, решившегося столь беспардонно, через торговца, объявить об открытии нового элемента, презрев мнение и экспертизу научного сообщества?

«А что, если к платине добавлено нечто, очень сильно изменившее химическое поведение металла?» — подумал Ченевикс.

Скорее всего, это металл, но, по логике, чтобы из платины с плотностью 22–24 г/см3 сделать этот палладий с плотностью 11–11,5 г/см3, надо добавить какой-то легкий металл.

Самым легким из известных на тот момент был теллур, но его требуется две части на одну часть платины, однако не заметить теллур в таком количестве никак нельзя. Значит, нужно думать в другом направлении.

А какой металл может не испортить платиновое благородство? Если отбросить серебро и золото, то, кроме ртути, ничего не приходит в голову. Отлично, будем делать сплав платины с ртутью, благо способ получения платиновой амальгамы к тому времени был известен из работ графа Аполлоса Аполлосовича Мусина-Пушкина.

Согласно этому способу, надо ртуть добавить к соли платины, а потом все это нагреть. Такая метода после многочисленных попыток дала металл с плотностью 11,7 г/см3 со всеми свойствами палладия.

Этим способом, впрочем, Ченевикс, не ограничился: он провел по меньшей мере пятнадцать разных экспериментов, смешивая растворы солей, помещая платину в пары ртути и даже используя электролиз. Работа была титаническая — более тысячи опытов, — и лишь в четырех получились крошечные слитки светло-серого благородного металла с требуемой плотностью.

«Не так уж сложно получать соединение платины с ртутью. Трудно добиться, чтобы плотность металла была не 17–19, а менее 12 г/см3. Зато когда этого добьешься, металл прекрасно растворяется в азотной кислоте, как и положено тому, что выдают за палладий», — отмечает Ченевикс.

Удовлетворившись результатами своих трудов, он посчитал, что палладий надежно закрыт, пообещал добраться до других недавно открытых металлов, проверить их на элементарность, и уже 12 мая 1803 года доложил Королевскому обществу о своей работе (статья опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society за 1803 год), присовокупив к докладу не потерявшие актуальности рассуждения о философии науки (см. подверстку к этому материалу. — Прим. ред.).

Но это был не конец, а начало палладиевой истории.

Как доказали, что палладий — это палладий? На заметку Ченевикса обратили внимание другие химики и стали повторять его опыты.

Например, это делали немцы Адольф Гелен, Валентин Розе, Мартин Клапрот, Иоганн-Варфоломей Тромсдорф в Германии, англичанин Уильям Хайд Волластон.

Но успеха они не достигли, последний же прямо заявлял, что никакого палладия из платины с ртутью не получается, и к тому у него были веские основания.

В чем же секрет такой плохой воспроизводимости опытов? Неужели первооткрыватель циркония, урана и титана Клапрот был менее искусным, чем Ченевикс? Ответа на этот вопрос нет, но проклятие невоспроизводимости с тех пор преследует исследователей, связавшихся с палладием, что особенно ярко проявилось в конце XX века, в пору поиска следов холодного ядерного синтеза с участием палладия и дейтерия.

Долго ли, коротко ли, но в декабре 1803 года в огонь научного спора плеснули масла: Николсону поступила анонимка, автор которой предлагал 20 фунтов тому, кто в присутствии уважаемой комиссии воспроизведет опыт Ченевикса и получит палладий из платины с ртутью.

Деньги лежат в лавке мистера Форстера. История умалчивает, нашлись ли желающие, но 20 фунтов так и остались невостребованны.

Однако за блестяще проведенное закрытие проблемы палладия Ченевикса номинировали на медаль Копли, которую ежегодно вручает Королевское общество.

Чтобы не компрометировать уважаемую организацию, автору мистификации пришлось раскрыться: ведь это был Уильям Волластон, член этого общества, кстати, ставший обладателем этой медали в предыдущий год.

Он занимался созданием технологии промышленного получения платины из ее руды и достиг немалых успехов, которые позволили через несколько лет основать компанию по производству посуды из этого драгоценного металла. Не пищевой, а для нужд коллег-химиков. Компания не процветала — лишь за пять лет удалось окупить первичные вложения.

А пока дело не развернулось, Волластон совершенно не хотел, чтобы коллеги узнали о его успехах в технологии производства платины; неудивительно, что он никому ничего не рассказывал.

Однако как великий химик Волластон не смог пройти мимо того обстоятельства, что при растворении платины в царской водке в жидкости обнаружились еще два металла — их он назвал родий и палладий. Историки науки сходятся во мнении: чтобы застолбить приоритет, Волластон и придумал всю эту мистификацию.

Повинившись перед президентом Королевского общества сэром Джозефом Бэнксом, он попросил не награждать Ченевикса за явно ошибочные эксперименты, но при этом сохранить все дело в тайне. Тайну Бэнкс сохранил, но медаль Ченевикс получил.

В июне 1804 года Воллластон наконец-то доложил Королевскому обществу об обнаружении родия и палладия в платине.

Ченевикса это не смутило — нахождение палладия в природной платине вовсе не подтверждает элементарный характер этого металла, ведь найденный им сплав с ртутью вполне мог возникнуть в процессе получения металлической платины.

Только в 1809 году американец Джозеф Клауд, которого еще Джордж Вашингтон назначил заведовать филадельфийским монетным двором, подтвердил: палладий к платине с ртутью отношения не имеет — он выделил этот металл из бразильского золота.

Кто первым придумал использовать палладий? Хоть палладий и относительно твердый, прочный металл, не поддающийся окислению, он долго оставался никому не нужен, его считали эдакой химической диковинкой наподобие алюминия в конце XIX века.

В самом деле, платина по своим свойствам ничуть не хуже палладия, но ее в начале XIX века изготавливали в гораздо большем количестве: палладий ведь получался как раз при очистке платины, присутствуя там в пропорции 1:200. Часть волластоновского палладия в виде сплава с золотом ушла на изготовление шкал для астрономических и навигационных приборов, часть употребил Ченевикс на свои опыты.

В общем, 97% полученного Волластоном палладия так и не были использованы, а после его смерти в 1828 году оказались в распоряжении Королевского общества.

А вот французы распорядились палладием более артистично. В 1819 году парижский монетный двор получил тысячу килограммов испанской платины.

Пробирер Жан Робер Бреан по совету химика Луи Воклена, прославившегося открытием хрома и бериллия (Воклену Ченевикс посылал кусочек палладия на экспертизу), провел ее очистку и получил 900 граммов палладия.

Из этого металла он изготовил несколько медалей, первую из которых подарил в 1823 году королю Людовику XVIII, а также два богато украшенных кубка: один из них — диаметром 44 сантиметра — достался вскоре взошедшему на престол новому королю, Карлу X. Еще одна медаль увековечила открытие Музея монет и медалей следующим королем, Луи-Филиппом.

В Англии переняли французский опыт: внедрение палладия шло схожим образом. В 1824 году в Бразилии была основана Императорская бразильская золотая ассоциация для разработки месторождения Гонго Соко, в двухстах километрах севернее Рио-де-Жанейро. Золото там своеобразное.

Как установил Волластон, оно содержит до 8,5% палладия, а еще много железа и теллура, что плохо: при большой концентрации палладия золото белеет, и вычеканенные из него монеты выглядят совсем не золотыми, а фальшивыми. Кроме того, большое количество примесей делает золото хрупким.

Потому поступающие на английский монетный двор бразильские слитки часто браковали и отправляли на переплавку, при которой весь палладий терялся.

Пробирер Персиваль Джонсон, у которого была своя (существующая по сей день под именем Johnson Matthey) фабрика по очистке драгоценных металлов в знаменитом лондонском квартале ювелиров Хаттон Гардене, взялся помогать бразильцам и чистить их золото от палладия и других примесей. Делал он это хорошо, и вскоре его компания была включена в список пробиреров Банка Англии.

Джонсон видел, что девать палладий некуда, но был убежден: общество рано или поздно разглядит прекрасные перспективы этого металла. А пока этого не случилось, стал проводить рекламную кампанию.

Так, в 1826 году он подарил королю Георгу IV массивную церемониальную цепь из палладия, а в 1845-м выдал Геологическому обществу столько палладия, что им хватило металла на несколько лет для изготовления медали Волластона.

Зачем палладий в ювелирном деле? При сплавлении с золотом палладий дает красивый материал — так называемое белое золото. В принципе, его можно получить и с помощью серебра или никеля, но палладиевое имеет преимущества.

При сплавлении с серебром золото получается матовым, а с палладием — блестящим и более твердым, то есть на нем меньше царапин. А с никелем есть проблема аллергичности; из-за нее с 2000 года в странах Евросоюза использование никеля в ювелирных украшениях запрещено. Сам палладий с 2010 года признан драгоценным металлом.

Теперь из него можно делать полноценные ювелирные изделия, причем содержание палладия в них должно быть не менее 95%, как это установлено и для платины везде, кроме США: там ювелирной платиной считают все платиноды, присутствующие в основном металле.

Это создает возможности для махинаций: когда цена на палладий падает, возникает искушение разбавить им более дорогую платину. Сейчас грамм палладия стоит дороже грамма платины, однако обручальные кольца из него выходят дешевле. Причина в почти двукратно меньшей плотности — палладиевое кольцо того же размера в два раза легче.

Различие плотностей важно и для массивных украшений — палладиевые весят заметно меньше платиновых и даже золотых (плотность 19,3 г/см3), что может быть важно для тех, кто эти украшения носит.

Где сейчас используют палладий? Два основных направления — катализаторы и очистка водорода: пройдя через металл, этот газ очищается от всех примесей.

Палладий же обладает уникальной способностью — в единице его объема помещается более 900 объемов водорода; никакому другому металлу это не свойственно. Есть мнение, что и катализ связан с его прекрасной способностью растворять в себе водород.

Палладиевый же катализ — это обширнейшая область, простирающаяся от производства нефтепродуктов до получения маргарина и дожига выхлопных газов автомобиля.

Еще палладий применяют в электронике для контактов мощных конденсаторов и изготовления научных приборов, однако на эти нужды идет гораздо меньше этого металла, чем на катализаторы, водородные фильтры и ювелирные изделия. Пытались приспособить палладий и для водородной энергетики, но безуспешно.

Чем интересна система палладий — водород? Тем, что именно благодаря образованию твердого раствора водорода (точнее, дейтерия) в палладии в 1989 году было открыто явление холодного ядерного синтеза.

То есть прохождение ядерной реакции без огромного давления и температуры, зато с таким же результатом — испусканием нейтронов, образованием трития и, главное, выделением тепла.

В ходе последующих экспериментов эти эффекты удалось подтвердить далеко не всем, включая авторов открытия, Стенли Понса и Мартина Флейшмана из университета Юты. Научное сообщество сочло явление закрытым.

Как из палладия сделают лекарства? Сейчас палладий добавляют в сплавы для изготовления имплантатов, а из радиоактивного палладия-103 — иголки, которые втыкают в опухоли для выжигания последних бета-излучением. Однако в недалеком будущем он может сыграть существенную роль в так называемой биоортогональной медицине.

Суть этого нового направления человеческой мысли состоит в том, чтобы с помощью катализатора заставить биологические молекулы вступать в какие-то несвойственные им реакции. Причем делать это не в чашке Петри, а в живом организме.

Сейчас для того, чтобы заставить организм изготавливать несвойственные ему вещества, применяют генетическую модификацию, тем не менее химики хотят испробовать и вполне традиционную органическую химию на катализаторе. Многие металлы претендуют на роль катализатора, однако нет среди них более благородного и безвредного для организма, чем наночастицы палладия.

Они могут, проникая внутрь клеток или оказываясь в межклеточном пространстве, обеспечивать, например, синтез лекарства в месте потребления. Цель такой работы понятна: увеличить эффективность и снизить побочное действие препаратов.

Откуда берется палладий? В сущности, из двух источников — как попутный продукт получения никеля и драгоценных металлов. Сейчас основной палладий — именно никелевый, его получают на заводах компании «Норильский никель» на Таймыре и Кольском полуостровах: чуть более 40% мирового производства.

Остальной металл происходит из копей драгоценных металлов в Южной Африке, а также в североамериканском штате Монтана. Еще один интересный источник этого драгоценного металла — отработанное ядерное топливо: палладий наряду с рутением и родием составляет несколько процентов от его общей массы.

Эксперты посчитали, что к середине XXI века в отработанном топливе накопится много этих металлов: так, палладия окажется всего в десять раз меньше, чем в разведанных запасах сырья для его производства.

Извлекать палладий и другие платиноиды из топлива полезно и потому, что они мешают последующему стеклованию — превращению радиоактивных отходов в геологически неактивный минерал, способный храниться тысячелетиями без изменений. Главное препятствие — экономическое: сейчас добывать палладий из топлива невыгодно. Видимо, отработанное топливо окажется своеобразной заначкой человечества на тот случай, когда природные запасы палладия будут исчерпаны.

Если палладий станет сокровищем, будут ли рады его изготовители? Традиционно функцию сокровища играют золото и серебро — в них вкладывают деньги спекулянты при нестабильности валют.

Платина и палладий как драгоценные металлы, казалось бы, с этой точки зрения не хуже золота. Однако они важные промышленные металлы, незаменимые в соответствующих областях техники.

Если цену на них будут устанавливать финансовые махинаторы, это нанесет промышленности огромный вред, поскольку цены перестанут отражать баланс спроса и предложения.

Откуда взялось имя металла? Волластон назвал его в честь открытой тогда же малой планеты — Паллады. Он хотел назвать новый элемент в честь другой планеты, Цереры, и даже написал об этом в своем дневнике, но потом изменил решение. Однако вся история с этим металлом подтвердила правильность выбора.

Ведь греческий палладий — это деревянное изображение Афины Паллады, которое свалилось на Трою; в доме Приама считали, что пока эта святыня находится в городе, ничего с ним не случится. Диомед и Одиссей в своем знаменитом рейде по тылам противника выкрали палладий, чем лишили город покровительства могущественной богини.

В сущности, металл палладий, подобно упомянутой фигурке, свалился в руки ученых практически с неба и вызвал изрядную неразбериху.