Палладий
Материал из Documentation.
Палладий — химический элемент VIII группы короткой формы (10-й группы длинной формы) периодической системы; атомный номер 46, атомная масса 106,42; относится к платиновым металлам. Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов: 102Pd (1,02 %), 104Pd (11,14 %), 105Pd (22,33 %), 106Pd (27,33 %), 108Pd (26,46 %), 110Pd (11,72 %). Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 91-123; наиболее долгоживущий 107Pd (период полураспада T1/2 6,5·106 лет, β-излучатель). Изотопы образуются в больших количествах при делении ядер урана U и плутония Pu.[1]
Содержание |
[править] Распространённость в природе
Палладий относится к редким элементам; содержание в земной коре составляет 1·10-6 % по массе. В природе встречается в сульфидных медно-никелевых рудах в виде собственных минералов [известно около 30, важнейшие — фрудит PdBi2, стибиопалладинит Pd3Sb, звягинцевит Pd3Pb, брэггит (Pd, Pt, Ni)S] и как изоморфная примесь в минералах никеля и/или меди. В России подобные руды встречаются в Норильском промышленном районе, причём содержание Pd в них в 4-5 раз превышает содержание Pt; в мире — в ЮАР, Зимбабве, Канаде, США, Австралии. Палладий входит также в состав шлиховой платины (Восточная Сибирь).[2]
[править] История
Элемент открыт в 1803 г. У. Х. Волластоном при исследовании самородной платины и назван в честь открытия астероида Паллады.[3]
[править] Свойства
Конфигурация внешней электронной оболочки атома палладия 4d10; степени окисления от +1 до +6 (наиболее устойчива +2); электроотрицательность по Полингу 2,2; атомный радиус 140 пм; ионный радиус для Pd(II) 78 пм и 100 пм (координационное число 4 и 6), для Pd(III) 90 пм (координационное число 6). При нормальных условиях палладий — серебристо-белый металл; кристаллическая решётка гранецентрированная кубическая; tпл 1554 °С (самая низкая по сравнению с другими платиновыми металлами), tкип 2940 °С, плотность 12 020 кг/м3, теплопроводность 75,3 Вт/(м·К), коэффициент термического расширения 1,17·10-5 К-1 (при температуре 0-100 °С), удельное электрическое сопротивление 10,8·10-8 Ом·м; парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость 6,7·10-8 м3/кг.[4]
Палладий — пластичный металл, легко поддаётся ковке, штамповке, прокатке, протяжке, хорошо полируется и сваривается. Из него удаётся получать тончайшие листы и тонкую проволоку. Палладий упрочняется при холодном деформировании, но становится мягче после отжига. Для отожжённого палладия модуль упругости 117 ГПа, относительное удлинение 25-40 %; твёрдость по Виккерсу 37-39.[5]
Палладий обладает наиболее высокой химической активностью по сравнению с другими металлами платиновой группы: растворяется при нагревании в концентрированной азотной кислоте и концентрированной серной кислоте, в царской водке. Окисляется на воздухе с образованием тусклой плёнки PdO. Может быть переведён в раствор действием хлора на суспензию металлического порошка в разбавленной соляной кислоте либо путём анодного растворения постоянным током в соляной кислоте. С кислородом палладий образует оксид PdO (порошок чёрного цвета, устойчив до температуры 800—850 °С, выше которой разлагается до металла) и диоксид PdO2 (порошок тёмно-красного цвета, сильный окислитель). Палладий обладает способностью обратимо поглощать водород: при комнатной температуре один объём Pd поглощает свыше 800 объёмов H2.[6]
Палладий непосредственно реагирует при температуре красного каления с фтором, хлором, бромом и иодом с образованием соединений состава PdX2 (Х — галоген, кроме фтора); при взаимодействии с фтором образуется трифторид PdF3. Галогениды палладия — коричневые (PdI2 — чёрный) кристаллические порошки. Наиболее изучен дихлорид PdCl2. Его получают обычно растворением Pd в царской водке с последующим многократным упариванием образующегося раствора тетрахлоропалладиевой кислоты H2[PdCl4], которая существует только в растворе. PdCl2 — неорганический полимер, образованный мостиковыми атомами хлора. Раствор PdCl2 в спирте является очень чувствительным реактивом на СО, так как образует с ним карбонилхлорид состава PdCOCl2. Будучи халькофильным элементом, Pd образует многочисленные соединения с серой, селеном и теллуром (например, с серой — моносульфид PdS и дисульфид PdS2 — практически нерастворимые в воде порошки коричнево-чёрного цвета, а также PdSe, PdSe2, PdTe2).[7]
Палладий образует многочисленные комплексные соединения, а также палладийорганические соединения. Наиболее изученными и распространёнными являются комплексные хлориды состава M2[PdCl4] (M-Na, K, NH4+, Rb, Cs), комплексные катионы, например [Pd(NH3)4]2+, органические катионы. В водных растворах комплексы палладия гидролизуются. При нитровании хлоридных комплексов образуются нитрокомплексы состава [Pd(NO2)4]2-. Сульфаты PdSO4 и PdSO4· 2H2O — типичные координационные соединения, отличающиеся способами координации группы SO4 к центральному атому. При использовании в качестве лигандов фосфинов, арсинов, изонитрилов и других стабилизируется состояние Pd(0) и Pd(I), для которых также описаны многочисленные комплексные соединения.[8]
[править] Получение
Получают палладий в процессе аффинажа платиновых концентратов, заключительной стадией которого выступает термическое разложение транс-изомера [Pd(NH3)2Cl2]. В свою очередь, платиновые концентраты получают из шламов электролиза никеля и меди. Годовое производство палладия в 2019 г. составило 210 т.[9]
[править] Применение
Основные области применения палладия — катализ (палладиевые катализаторы применяются в химической и нефтехимической промышленности, в автомобильном транспорте для очистки выхлопных газов), электроника, электротехника, а также медицина (в частности, широко используются стоматологические палладийсодержащие сплавы).[10] Палладий также применяется в ювелирном производстве.[11]
Главная область применения палладия — автомобильные катализаторы в бензиновых двигателях. Они помогают снижать уровень выбросов токсичных веществ в атмосферу. В автомобильной индустрии используется около 80 % добываемого палладия.[12]
[править] Компании
[править] Норильский никель
Крупнейший в мире производитель палладия — «Норникель». Компания добывает 40 % от мирового производства.[13]
[править] Регионы
[править] Европа
[править] Россия
Главным производителем палладия в мире является Россия.[14]
