Палладий является химическим элементом периодической таблицы Д.И. Менделеева с условным обозначением Pd с атомным номером 46. Химический элемент палладий представляет собой блестящий серебристо-белый металл, который встречается относительно редко в земной коре.
Открытие
История открытия элемента достаточно интересная и напрямую связана с английским химиком Уильямом Гайдом Волластоном, который в 1802 году выделил новый химический элемент и дал ему соответствующее название, но объявить о своем открытии ученый решил очень оригинальным способом. Он написал письмо, осенью 1803 года, известному лондонскому торговцу минералами, в котором изложил просьбу продать небольшой слиток нового металла под названием палладий, который по своим характеристикам и свойствам не уступает столь драгоценной платине. Торговец минералами согласился на предложение и запустил соответствующую рекламу своего нового товара. В результате новость быстро распространилась среди минералогического сообщества и многие заподозрили обман в открытии нового химического элемента, стремясь разоблачить «мошенников».
Одним из желающих разоблачить «подделку» был английский химик-аналитик ирландского происхождения Ричард Ченевикс, который пренебрегая большой ценой все-таки выкупил новый образец металла и принялся его анализировать. Вскоре он огласил результаты своих исследований и пришел к выводу, что данный образец является сплавом платины и ртути. Об этом умозаключении Ченевикс сообщил в докладе перед членами Лондонского Королевского общества, секретарем которого в то время являлся именно Уильям Гайд Волластон. В ответ на заявление Ченевикса, Волластон анонимно назначил награду в 20 фунтов стерлингов тому, кто искуственно получит в течение года палладий. Как и ожидал председатель Лондонской Академии Наук все попытки закончились крахом и в 1804 году он все-же признался, что открытие было его рук делом.
Само название новый химический элемент получил благодаря интересу Волластона к другим наукам. В частности речь идет об астрономии и немецком ученом Генрихе Вильгельме Маттиасе О́льберсе, который обнаружил в Солнечной системе новый астероид и назвал его в честь древнегреческой богини мудрости — Паллады, а Волластон назвал свой химический элемент в честь своего открытия. Так это название осталось неизменным с той поры.
Характеристики
| Физические характеристики | |
|---|---|
| Состояние при Н.У. | Твердое |
| Температура плавления | 1554,9 °С |
| Точка кипения | 2960 °С |
| Плотность при Н.У. | 12,023 г/см 3 |
| Твердость по шкале Мооса | 4.75 |
| Критическая точка | — |
| Мол. теплота плавления | 16,74 кДж/моль |
| Мол. теплота испарения | 358 кДж/моль |
| Мол. теплоемкость | 25,98 Дж/(моль·К) |
| Молярный объем | 8,56 см 3 ·моль -1 |
| Химические характеристики | |
|---|---|
| Атомный номер(Z) | 46 |
| Атомная масса | 106,42 |
| Электронная конфигурация | 4d10 |
| Радиус атома | 140 пм |
| Ковалентный радиус | 139 пм |
| Степени окисления | 0,+2,+4,+1,+3,+5 |
| Радиус иона | 65 пм |
| Электроотрицательность | 2,2 (шкала Полинга) |
| Энергия ионизации | 803,5 кДж/моль |
| Изотопы | ¹⁰⁰Pd; ¹⁰²Pd; ¹⁰³Pd; ¹⁰⁴Pd; ¹⁰⁵Pd; ¹⁰⁶Pd; ¹⁰⁷Pd; ¹⁰⁸Pd; ¹¹⁰Pd; |
Добыча и производство
Палладий является одним из самых редких химических элементов на Земле с концентрацией одной миллионной части в процентном соотношении. Он встречается на планете как в свободном виде, так и в составе минералов. Известных палладийсодержащих минералов встречается всего около 30 и в числе самых известных палладит (PdO), брэггит [(Pd, Pt, Ni)S], станнопалладинит Pd3Sn2 и другие.
Палладий получают главным образом при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди и около 10% от общего объема добывается методом извлечения из вторичного сырья. Сам процесс извлечения палладия является коммерческой тайной, но в общем случае технология выглядит следующим образом. Из раствора смеси благородных металлов в царской водке после осаждения золота и платины осаждают дихлородиамминпалладий Pd(NH3)2Cl2. Следующим шагом очищают его перекристаллизацией из аммиачного раствора HCl, разлагают до порошкообразного палладия прокаливанием в восстановительной атмосфере и затем переплавляют из порошкообразной формы в металлическую. Кроме того, для получения металлического палладия иногда используется метод электроосаждения из нитритных и фосфатных кислых электролитов (Na2[Pd(NO2)4]).
Общемировой объем извлечения палладия по состоянию на 2022 год составил 210 тонн. В число стран производителей чистого химического элемента входят Россия, США, Канада, Южная Африка, Филлипины, Австралия, Эфиопия и другие. Крупнейшим производителем палладия в мире считается российская горно-металлургическая компания «Норильский никель» на которую приходится около 40% от общемирового производства. На ее долю приходится около 88 тонн ежегодного производства. Стоимость одной унции палладия оценивается в 2795 долларов США.
Применение
Не смотря на свою редкость, палладий нашел огромное количество применений в человеческой жизнедеятельности благодаря своим физическим и химическим свойствам. Наибольшее применение данный химический элемент сегодня находит в каталитических нейтрализаторах автомобилей. Кроме того его используют в ювелирном деле, стоматологии, при производстве часов, тест-полосках для определения уровня сахара в крови, авиационных свечах зажигания, хирургических инструментах и электрических устройствах. Как товар, палладиевые слитки имеют валютные коды ISO XPD и 964. Палладий — один из четырех металлов, имеющих такие коды, остальные — золото, серебро и платина.
Основным применением палладия в электронике является производство многослойных керамических конденсаторов, в которых палладий (или сплав палладия с серебром) используется для электродов. Палладий (иногда в сплаве с никелем) используется или может использоваться для покрытия компонентов и разъемов в потребительской электронике, либо в паяльных материалах. Хлорид палладия (II) применяется в гальванотехнике, как активирующее вещество при гальванической металлизации диэлектриков — в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат.
Другим важным применением палладия является очистка водорода, который с огромной скоростью способен диффузировать через тонкую палладиевую пластину, а все ненужные примеси остаются на стенках. Кроме того, хлористый палладий используется как простейший сигнализатор превышения допустимого уровня угарного газа (CO) в замкнутых пространствах. Как только уровень CO в воздухе превышает допустимый безопасный предел в 0,02 мг/л, бумага смоченная в растворе хлористого палладия начинает чернеть, так как преобразуется в PdCl2.
В лабораторных исследованиях была продемонстрирована биологическая эффективность палладиевого комплекса бис(дифенилфосфино)-2-этилпиридилпалладия(II)хлорида против Mycobacterium tuberculosis с одновременным ингибированием протеазы ВИЧ-1. Это может облегчить лечение ВИЧ-инфекции, которая часто осложняется коинфекцией Mycobacterium tuberculosis.Радионуклид 103Pd используется в качестве источника излучения при брахитерапии рака предстательной железы. Плюс ко всему данный химический элемент используется в небольших количествах (около 0,5%) в некоторых сплавах стоматологической амальгамы для уменьшения коррозии и усиления металлического блеска окончательной реставрации. Его также используют при производстве кардиостимуляторов.
Палладий используется в ювелирном деле как драгоценный металл с 1939 года в качестве альтернативы платине в сплавах, называемых «белым золотом», где естественный белый цвет палладия не требует родирования. Палладий, будучи гораздо менее плотным, чем платина, похож на золото тем, что его можно ковать в листы толщиной до 100 нм (1⁄250 000 дюйма). В отличие от платины, палладий может обесцвечиваться при температурах выше 400 °C (752 °F) из-за окисления, что делает его более хрупким и, следовательно, менее подходящим для использования в ювелирных изделиях. чтобы предотвратить обесцвечивание, ювелирный палладий нагревают исключительно в контролируемых условиях. Помимо этого, из палладия иногда чеканятся памятные монеты и медали. В пример можно привести
памятную монету из палладия 999 пробы «Иван III» достоинством в 25 рублей (СССР, 1989 год) или медаль Волластона, которая изначально изготавливалась из палладия и являлась высшей наградой геологического общества в Англии (1831).
Безопасность
На данном этапе изучения мало сведений о токсичности палладия, но до некоторого времени считалось, что он абсолютно безвреден. Теперь постепенно появляются сведения о токсичности при продолжительном воздействии палладия на организм человека. В частности известно о негативном влиянии на печень и почки, а так же о возможном возникновении аллергических реакций в виде контактного дерматита. Средняя летальная доза (LD50) растворимых соединений палладия для мышей составляет 200 мг/кг при пероральном введении и 5 мг/кг при внутривенном введении. Кроме того, палладий в компактном виде негорюч, но в виде порошка или пыли легко воспламеняется. В качестве огнетушащих средств можно использовать воду, углекислый газ или пену.
Перспективная информация для космической области, так как топливо в космосе вырабатывать нужно