Металл дороже золота. Что интересного в палладии?

Цены на палладий (Pd) на мировых рынках продолжают расти и даже удвоились в 2019 году. Но оправдывает ли тот факт, что это относительно редкий металл? Что делает слиток палладия дороже слитка золота? Как ни парадоксально, но самый простой ответ: экология!

Палладий (Pd) — это химический элемент с атомным номером 46, расположенный на таблице Менделеева между родием (Rh) и серебром (Ag) — это расположение показывает его принадлежность к металлам платиновой группы, известным своими парадоксальными эффектами. С одной стороны, они чрезвычайно устойчивы к большинству веществ; с другой стороны, они действуют как катализаторы многих важных реакций!

История палладия

В начале 17 века горняки Бразилии уже добывали так называемые никчемное золото ( ouro podre ), которое на самом деле было самородным сплавом золота и палладия. Однако это наблюдение не было использовано учеными. Впервые в мире палладий был выделен из необработанной платины в 1803 году английским химиком и физиком Уиллиамом Хайдом Волластоном.

Название было навеяно астероидом Паллада, недавно обнаруженным в то время , который, в свою очередь, был крещен в честь древнегреческой богини мудрости Афины Паллады, или Девы. К своему удивлению, Волластон заметил, что, плавя платину в растворе азотной и соляной кислот, он всегда получал определенный осадок, который оказался примесью палладия.

Интересно, что вместо того, чтобы объявить миру о своем открытии, Волластон начал продавать полученный металл как «новое серебро». Только после того, как ирландский ученый Ричард Ченевикс определил его состав как сплав палладий-ртуть, Волластон обнародовал свою более раннюю работу и сформулировал исчерпывающую характеристику палладия.

Свойства палладия — какие соединения он образует?

Как и большинство платиновых металлов, палладий — это серо-белый металл с кристаллической структурой, но он отличается высочайшей мягкостью, самой низкой плотностью и самой низкой температурой плавления (1554,9 ° C). Он не темнеет при контакте с воздухом и чрезвычайно устойчив к коррозии.

Палладий также является наиболее реактивным из всех родственных металлов и легко подвергается воздействию кислот, нагретых до высоких температур. Таким образом, он растворяется в азотной кислоте с образованием нитрата палладия и, в сочетании с концентрированной серной кислотой, сульфата палладия. В присутствии кислорода или хлора он растворяется даже в соляной кислоте , а также легко подвергается действию расплавленных основных оксидов, а при температуре 500 градусов Цельсия — также хлору и фтору . При нагревании он также соединяется с неметаллическими элементами, например фосфором, мышьяком, серой, кремнием и селеном.

Поверхность палладия является отличным катализатором реакций кислорода и водорода, например, для гидрирования ненасыщенных органических соединений. При благоприятных условиях (температура 80 градусов C и давление 1 атмосфера) палладий способен поглощать количество водорода, равное 900-кратному его объему ! Таким образом, он становится тверже, прочнее и менее пластичным. В результате этого процесса образуются гидриды металлов, из которых впоследствии очень легко выделить водород. Этот механизм используется в промышленности для очистки водорода в трубах из палладия.

В природе мы находим шесть стабильных изотопов палладия, которые обычно образуют единую структуру. Наиболее крупные его части — палладий-106, палладий-108 и палладий-105.

Добыча палладия

Среди платиновых металлов палладий является одним из самых распространенных в земной коре (0,015 частей на миллион), но все же гораздо реже, чем серебро или золото . Он довольно редко встречается в его естественном виде, то есть создает отложения с однородной структурой, в отличие от типичных для большинства металлов.

Вместе с небольшими количествами платины и иридия он встречается в Бразилии, Колумбии, Южной Африке и на Урале . Кроме того, иногда он входит в состав золотых, серебряных, никелевых и медных руд, и основным способом его получения является рафинирование никеля, цинка и меди. Это еще одно узкое место, препятствующее росту предложения палладия пропорционально спросу . Крупнейшими производителями палладия в мире в настоящее время являются Россия, ЮАР, Канада и США.

Применение палладия

Палладий и его сплавы иногда используются в качестве замены платины как в производстве ювелирных изделий, так и в производстве электрических контактов. В сочетании с золотом он производит высококачественное «белое золото», используемое в ювелирных изделиях, а также в производстве подшипников для часов, пружин и зеркал в научных инструментах. Кроме того, это частый компонент сплавов, используемых в стоматологии .

Тем не менее, непревзойденным крупнейшим и наиболее важным применением палладия сегодня, которое объясняет интригующий рост его стоимости, является производство каталитических нейтрализаторов в автомобильной промышленности . Эти реакторы являются частью выхлопной системы всех производимых в настоящее время бензиновых и гибридных автомобилей. Они служат для сокращения выбросов за счет преобразования токсичных газов, таких как окись углерода и двуокись азота, в менее вредные соединения, такие как азот, двуокись углерода и водяной пар. По сравнению с платиной палладий в катализаторах более эффективен для удаления несгоревших и частично сгоревших углеводородов из топлива.

Палладий является критически важным и пока незаменимым компонентом этих реакторов , спрос на который продолжает расти из-за ужесточения экологической политики во многих странах мира, включая Китай. Все больше и больше потребителей сознательно переходят с дизельного топлива на бензиновые и гибридные автомобили. Итак, при довольно ограниченном предложении цена на палладий должна вырасти!

Кроме того, палладиевые покрытия используются в компонентах печатных схем в электронике, а сам палладий также используется для производства многослойных керамических конденсаторов, необходимых для ноутбуков и мобильных телефонов.

Влияние палладия на здоровье

По мнению современных ученых, палладий не играет биологической роли в нашей экосистеме . Он считается нетоксичным или очень малотоксичным, и даже при проглатывании он не всасывается должным образом в пищеварительную систему. Да, при прямом контакте с кожей или глазами может вызвать раздражение. Жидкий палладий может вызвать ожоги! Вообще не рекомендуется вызывать рвоту при случайном проглатывании веществ, содержащих его — лучше напоить водой или молоком. При попадании на кожу или в глаза рекомендуется тщательно промыть чистой водой.

Интересно, что соединения палладия, с которыми у большинства из нас практически нет шансов, считаются очень токсичными и даже канцерогенными. Например, хлорид палладия вызывает повреждение костного мозга, печени и почек при проглатывании, вдыхании или абсорбции через кожу у лабораторных животных.

Интересный факт: в 1970-х годах хлорид палладия в довольно высоких дозах испытывался в качестве лекарства от туберкулеза , но, к счастью, оно не было эффективным, поэтому исследования были прекращены. В других исследованиях его также предлагали как бактерицидное средство, даже как лекарство от ожирения!

Палладий и окружающая среда

Палладий присутствует в небольших количествах в определенных типах почвы и даже в листьях некоторых деревьев. Большинство растений в этих минимальных естественных дозах переносят его без особых проблем, хотя толстохвостый эйхорния (или водный гиацинт) погибает даже при низких концентрациях солей палладия. Однако эксперименты показали, что при дозах выше 3 частей на миллион палладий способен подавлять рост большинства видов . Следовательно, его медленный выброс в окружающую среду не рекомендуется.

Между тем, возросшее промышленное использование палладия в автомобильной промышленности — хотя это парадоксально оправдано заботой о качестве воздуха, подверженного риску выхлопных газов, — в последние годы привело к заметному увеличению концентрации соединений палладия в почве, отложениях и др. растения и водные экосистемы . В настоящее время ученые изучают влияние этого загрязнения на окружающую среду, в которой мы живем, но большинство вопросов остаются без ответа.

Однако способы уменьшения утечки палладия из промышленных процессов в окружающую среду уже изучаются . К сожалению, более широкое использование не только палладия, но также платины и родия, похоже, представляет потенциальную угрозу как для флоры, так и для фауны, поэтому мы надеемся, что проблема будет решена, пока не стало слишком поздно!

Библиография