Палладий — химический элемент¶

Палладий (Pd, лат. Palladium) — химический элемент 10-й группы пятого периода периодической таблицы Менделеева, атомный номер 46. Относится к платиновым металлам, входит в группу благородных металлов. Обладает высокой химической стойкостью, катализитическими свойствами и способностью поглощать водород в объёме, многократно превышающем собственный объём металла.

¶Открытие и происхождение названия

Палладий открыт в 1802 году английским химиком Уильямом Хайдом Волластоном при анализе платиновых руд. Волластон выделил из сырой платины новый металл, назвав его в честь астероида Паллада (открытого в 1802 году) и в честь древнегреческой богини Паллады Афины. Название также обыгрывало шутку: Волластон предложил его как «Palladium» — «лекарство от всех болезней», намекая на сомнительные «панцеи» того времени. Волластон опубликовал результаты в 1805 году.

¶Физические свойства

Палладий — серебристо-белый металл с блеском, мягкий (по твёрдости близок к серебру), пластичный. Плотность при 20 °C составляет около 12,02 г/см³, температура плавления — 1555 °C, кипения — 2963 °C. Обладает низкой теплопроводностью и электрическим сопротивлением, близким к платине. В чистом виде палладий — один из самых мягких платиновых металлов, легко поддаётся обработке.

¶Химические свойства

Палладий относится к благородным металлам, но активнее платины и золота. Он растворяется в горячей концентрированной серной и азотной кислотах, в царской водке, в расплавленных щелочах с окислителями. При нагревании на воздухе образует оксид PdO, который при дальнейшем нагреве разлагается. Палладий образует соединения в степенях окисления +2 и +4, причём соединения Pd(II) наиболее устойчивы.

Одна из характерных особенностей палладия — способность поглощать водород: при комнатной температуре он адсорбирует до 900 объёмов водорода на объём металла, образуя гидрид PdH. Эта способность используется в водородных фильтрах и сенсорах.

¶Месторождения и добыча

Палладий добывают главным образом из сульфидных медно-никелевых руд. Крупнейшие месторождения расположены в России (Норильский промышленный район, Мончегорск), Канаде (Садбери), ЮАР и Зимбабве. Россия — мировой лидер по добыче палладия: на неё приходится значительная часть мировой добычи, в основном через компании «Норникель» и «Полюс». Мировая добыча палладия оценивается в сотни тонн в год; значительная часть металла также получается как побочный продукт при переработке платиновых руд.

¶Применение

Основное применение палладия — автокатализаторы, где он используется для нейтрализации выхлопных газов (окисление CO и углеводородов, восстановление оксидов азота). На автокатализаторы приходится значительная часть мирового потребления металла.

Другие направления применения:

• Ювелирная променность — сплавы палладия с золотом и серебром, а также чистый палладий как альтернатива платине;
• Электроника — контакты, конденсаторы, паяльные сплавы;
• Химическая промышленность — катализаторы органических синтезов (реакции Гейлера, гидрирование, окисление);
• Медицина — некоторые стоматологические сплавы и радиоактивный изотоп Pd-103 в лучевой терапии;
• Водородные технологии — мембраны и сенсоры на основе поглощения водорода.

¶Изотопы

Известно более двадцати изотопов палладия, из которых стабильны Pd-102, Pd-104, Pd-105, Pd-106, Pd-108 и Pd-110. Наиболее распространён в природе Pd-106 (около 27 %). Радиоактивный Pd-103 (период полураспада около 17 дней) применяется в брахитерапии злокачественных опухолей.

¶Рынок и цена

Палладий относится к числу самых дорогих металлов; его цена исторически колеблется в сотнях долларов за тройскую унцию и в отдельные периоды превышала цену золота. Основные факторы ценообразования — спрос со стороны автопрома (экологические нормы) и предложение, сосредоточенное в России и ЮАР. В 2020–2021 годах цена палладия достигала рекордных значений свыше 2500 долларов за унцию, после чего снижалась по мере перехода автопрома на электромобили.

¶Интересные факты

Палладий входит в состав знаменитого «палладиевого стандарта» — системы измерения, предложенной в XIX веке как альтернатива платиновому стандарту. В 2000 году палладий был включён в список стратегических металлов ряда стран. Палладиевые сплавы используются в производстве высококачественных перьевых ручек и музыкальных инструментов.

Источники:

• Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева
• «Справочник химика» (Б. П. Никольский и др.)
• ГОСТ и техническая литература по платиновым металлам
• Публикации Геологического института РАН по платиносодержащим месторождениям