Где можно найти палладий. Палладий: основные свойства, цена, добыча и использование

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 HNO 3 , в горячей концентрированной Н 2 SO 4 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.

Смотрите так же:

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

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. 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.

Главным образом, палладий получают при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Палладий встречается в виде примеси во многих сульфидах и силикатах ультраосновных и основных пород. Некоторые угли обогащены палладием до 10%, повышенная концентрация наблюдается в марганцевых рудах, в фосфоритах, в золе растений. Содержание палладия повышено в ультраосновных породах и породах, содержащих сульфиды Cu, Ni и Te. Обычно находится в природе в виде примеси в самородной платине, с которой образует неупорядоченный твёрдый раствор; иногда встречается в её россыпях в виде окатанных зёрен. Как правило, содержит примеси платины, иридия, золота, серебра. В палладистой платине содержится 19-40% палладия, в палладистой станноплатине -17-21%, в поликсене — до 6%, в ферроплатине — до 13%, в иридистой платине — до 4%. Может находиться также в виде примеси к самородному золоту (в Бразилии, например, найдена редкая разновидность самородного золота (порпецит), с содержанием 8-11% палладия). Формируется в зоне окисления коренных источников платины и непосредственно в россыпях в результате гипергенного преобразования платиновых минералов. В железных метеоритах на тонну вещества приходится до 7,7 гр. палладия, в каменных — до 3,5 гр.
Поскольку россыпные месторождения cамородного палладия весьма редки, основным сырьём для его попутного получения служат сульфидные руды никеля и меди (Норильский р-н и др.)

ПРИМЕНЕНИЕ

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.

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.

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.

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.

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.

Палладий (англ. Palladium) — Pd

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание)	1/A.14-20
Nickel-Strunz (10-ое издание)	1.AF.10
Dana (7-ое издание)	1.2.1.4
Dana (8-ое издание)	1.2.1.4
Hey’s CIM Ref	1.66

Палладий является представителем металлов платиновой группы и одновременно считается благородным и редким элементом. Этот драгметалл существует в природе в виде соединений: по данным ученых Pd входит в состав примерно 30 минералов. В самородном виде элемент также встречается, но очень редко. Металл во многом схож с платиной, внешне отличить их друг от друга проблематично. Самородки драгметалла содержат в себе иридий, серебро, платину и золото. Физические и химические свойства элемента позволяют широко использовать его в химической промышленности и электронике, а принадлежность к числу драгоценных материалов – в качестве ювелирного сырья.

Нахождение в природе и добыча

Добыча платины и палладия осуществляется на коренных и россыпных месторождениях. Чем они отличаются друг от друга? В коренных месторождениях металл входит в состав минералов и добывается как побочный продукт при обработке никелевых или медных руд. Рассыпные месторождения представляют собой разрешенные коренные залежи руды, где Pd высвободился и накопился в виде самородков.

Добыча палладия на россыпных месторождениях занимает около 2% от мирового производства объема элемента. Крупнейшие из них находятся в уральских и дальневосточных районах России, в Канаде, США, Австралии и Колумбии. Оставшиеся 98 % Pd извлекаются из недр земли на коренных месторождениях медно-никелевых, платиновых и хромовых руд.

Мировыми лидерами по добыче драгметалла на таких месторождениях являются Россия и ЮАР. Безоговорочное первое место среди добывающих предприятий отрасли занимает ГМК «Норильский никель», производящий более 40% мировых объемов Pd. Металлургический комбинат извлекает металл как побочный элемент при добыче основных своих продуктов – меди и никеля. Среди добывающих активов «Норильского никеля», имеющих потенциал запасов палладия, выделяются месторождения на полуострове Таймыр – Талнахское, Октябрьское и Норильск-1, а также на территории Кольского полуострова.

Следующим по значению источником металла в мире принято называть Бушвелдский комплекс, расположенный на территории Южно-Африканской Республики. Территория месторождения обладает крупнейшими запасами платиноидов в мире.

Pd в самородках имеет примеси других драгоценных металлов, но и сам часто является одним из элементов самородных золота или платины. При добыче палладия в Норильске геологами была обнаружена палладистая платина – соединение платины и ее «младшего брата» в отношении 60%/40%. Еще один подобный союз, на этот раз с золотом, был найден в Бразилии. Такое золото с 10%-м содержанием Pd получило название порпецит: от чистого желтого металла отличить его визуально также проблематично.

В составе каких минералов встречается палладий? Рассмотреть их можно на фото образцов. Самыми известными минералами, содержащими в своем составе Pd, являются палладит, станнопалладит, брэггит и потарит. Некоторые соединения даже на сегодняшний день не имеют названий, так как мало изучены в виду своей редкости.

Элемент Pd является компонентом не только недр нашей планеты, но и космических объектов: палладий содержится в железных и каменных метеоритах, прилетающих на Землю.

Свойства и пробы металла

Палладий по своим характеристикам близок к своим соседям в таблице Менделеева. Свойства металла позволяют его сравнить с серебром – по внешнему виду и весу, и с платиной – по химическим параметрам. Чистый металл отличается серебристо-белым цветом и плотностью чуть более 12 г/см3. Последнее физическое свойство дает Pd преимущество в ювелирном деле: массивные палладиевые украшения будут весить гораздо легче платиновых или золотых.

В чистом виде Pd относится к числу мягких металлов, украшения из такого материала не делают. Изделия из чистого элемента не выдержат даже небольшой механической нагрузки. Ювелиры используют в работе определенные пробы палладия. Какие они бывают? В западных странах довольно распространенной является 950 проба драгметалла, в которой к 95% основного элемента добавляют 5% рутения ил меди. В качестве компонента лигатуры, способного повысить твердость сплава, также используют никель. В России утверждены 500 и 850 пробы металла, палладий соединяется в них с серебром и никелем. 850 проба может быть изготовлена из Pd и меди. Устойчивость к износу у украшений из таких сплавов превышает характеристики изделий из золота и серебра.

Pd как металл отличается ковкостью и тягучестью, благодаря которым его можно обрабатывать любым из способов: отливать в формах, паять, полировать, производить гравировку. Материал вытягивается в проволоку и может быть раскатан в фольгу.

Палладий как элемент отличается химической инертностью, присущей всем платиноидам, но среди металлов этой группы является самым активным. В обычных природных условиях он не вступает в реакции с другими веществами, но растворяется в «царской водке», горячей концентрированной серной и азотной кислоте. Pd может образовывать соединения с хлором, йодом, бромом, фтором, серой и кремнием. При нагревании на воздухе металл покрывается оксидной пленкой и тускнеет, в обычных условиях эксплуатации палладиевые изделия не потемнеют.

По химическим свойствам Pd признан специалистами хорошим катализатором, поэтому основными потребителями элемента являются химическая и автомобильная промышленность.

Промышленное применение металла

Добыча палладия на сегодняшний день удовлетворяет имеющийся на рынке спрос, который в основной своей части является промышленным. Применение Pd распределяется следующим образом:

• 70% – производство автомобильных катализаторов;
• 10% – электронная промышленность;
• 5% – химическая промышленность;
• 5% – медицина;
• 5% – инвестиции;
• 5% – ювелирное дело и другие сферы использования.

Основная часть добываемого металла используется для производства автомобильных катализаторов, именно поэтому спрос на Pd зависит от экономической ситуации в машиностроительной отрасли отдельно взятой страны-потребителя. Нейтрализаторы, содержащие палладий, необходимы при производстве автомобилей любых марок для дожигания выхлопных газов. Именно применение Pd вместо дефицитной в 2000-х годах платины привело к росту котировок этого драгметалла на мировых биржах. Дополнительным толчком стало решение ЕС об ограничении автомобильных выхлопов и ужесточении контроля за данной сферой. Катализаторы с содержанием Pd необходимы и для очистки газовых выбросов ТЭЦ.

Применение палладия в химической промышленности чрезвычайно широко. Являясь отличным катализатором, Pd незаменим при проведении процессов крекинга нефти и гидрогенизации жиров. Этот химический элемент в качестве катализатора используют при производстве ацетилена, аммиака, хлора, серной и азотной кислот, каустической соды, удобрений и фармацевтических средств. Хлорид палладия в промышленности применяют как индикатор для обнаружения микроколичеств угарного газа в газовых смесях.

Широко распространено использование металла в процессах глубокой очистки водорода, который активно диффундирует через палладий. Газ пропускают под давлением через нагретые палладиевые трубки, в итоге водород проходит через металл быстрее других примесей, которые задерживаются в трубках. Так как использование чистого палладия для этих целей является дорогостоящим, то в целях сокращения затрат на производство для очистки водорода применяют сплавы Pd с серебром или иттрием.

Pd и его сплавы используются в электронной промышленности. с его помощью создаются покрытия, отличающиеся устойчивостью по отношению к воздействию сульфидов. Металл нашел свое применение в производстве военной, аэрокосмической техники и аппаратуре гражданского назначения. Элемент необходим при выпуске реохордов, так как отличается высокой износоустойчивостью. Это свойства драгметалла отлично подходит для его использования в контактных группах. В гражданской аппаратуре Pd активно применялся в 80-х годах для контактов и струн советских контрольно-самопишущих машин и автоматических телефонных станций.

Так выглядит реохорд.

Где еще используется палладий? Он является компонентом керамических конденсаторов, известных всем радиолюбителям. Элемент присутствует в конденсаторах типа КМ, характеризующихся высокой температурной стабильностью емкости, которые присутствуют в любой высокочастотной радио- и телеаппаратуре, мобильных телефонах и компьютерах. Наличие Pd в радиодеталях привлекает любителей получения аффинажа металла в домашних условиях.

Металл нашел применение и в других сферах промышленного производства, где его используют для самых разных целей: палладий необходим для процесса изготовления специальной химической посуды, а также устойчивых к коррозии деталей измерительных приборов специального назначения. Pd незаменим и в стекольном деле, где его применяют в тиглях для варки стекла.

Палладий в последние годы все чаще используется в медицине. Металл и его сплавы расходуются на производство деталей различных медицинских приборов и инструментов. Самым простым примером применения Pd в этой отрасли является производство кардиостимуляторов, отдельные детали которых делаются именно из этого драгметалла. Иногда элемент используется для получения цитостатических препаратов.

В медицине наибольшая доля палладия тратится на изготовление зубных протезов. Развитие стоматологических исследований и увеличение сопутствующей потребности в металле способно увеличить спрос и котировки на элемент в будущем – этот фактор является одной из потенциальных причин роста стоимости Pd на биржах.

Ювелирное дело и инвестиции

Ювелиры используют палладий как самостоятельный драгоценный металл, а также как компонент других драгоценных сплавов. Pd является компонентом лигатуры проб платины, а также практически всегда присутствует в качестве элемента золотых сплавов 585 и 750 пробы. Все известное и достаточно популярное на сегодняшний день белое золото обязано своим оттенком добавлению именно этого химического элемента. Сам драгметалл используется в производстве ювелирных украшений тоже не в чистом виде, в высоких пробах в лигатуре сплава присутствует рутений.

Для мировой добычи палладия спрос ювелирной отрасли не имеет решающего значения. Даже не смотря на политику популяризации палладиевых драгоценностей интерес потребителей к ним невелик. Ювелирные заводы предлагают своим клиентам как традиционные украшения для женщин – серьги, кольца, броши, подвески, так и мужские печатки, кресты и запонки. Драгметалл активно используется в последние годы в коллекциях известных модных дизайнеров, представляющих не только украшения, но и стильные и необычные аксессуары: часы, зажигалки, ручки, портмоне.

Где еще применяется драгоценный металл? Палладий по причине своего благородного происхождения относится к числу инвестиционных инструментов. Вложить средства в драгметалл можно разными способами, среди доступных вариантов для обычных клиентов банков числятся покупка слитков и открытие металлического счета. ОМС ведется в граммах «виртуального металла, поэтому при его открытии вы не получите ни грамма Pd на руки. А вот если вы решите приобрести слиток, то сможете ощутить вес металла в своих руках.

Палладий на рынке драгметаллов относят к числу фундаментальных активов, способных принести прибыль только в долгосрочном периоде. Большая часть инвестиций в металл представляет собой фьючерсные контракты на бирже, покупать палладиевые слитки с целью преумножения своих денег нет никакого смысла. Для начинающих инвесторов и обычных банковских клиентов проще всего будет открыть обезличенный счет. Другим своеобразным инвестиционным инструментов, непосредственно связанным с Pd, являются памятные монеты. Монеты из этого металла чеканятся редко и в ограниченном количестве, поэтому рассматривать их как источник получения прибыли нецелесообразно.

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.