Все о палладии

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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