A palládium az. Palládium – a Föld kozmikus vendége

A palládiumot 1803-ban fedezte fel W. H. Wollaston a natív platina tanulmányozása közben.

Wollaston londoni orvos munkásosztálybeli területeken praktizált. Nem panaszkodhatott a betegek hiányára (akiknek azonban nem volt mit fizetniük a vizitért) – számuk rohamosan nőtt. De mind az orvos művészete, mind a betegeknek nagylelkűen biztosított gyógyszerek gyakran tehetetlenek maradtak az éhséggel, a krónikus és foglalkozási megbetegedésekkel szemben.

Az orvosi gyakorlatból kiábrándult Wollaston örökre otthagyta az orvostudományt, és 1800-tól teljes egészében a platina tanulmányozásának szentelte magát. Pénzre volt szükségünk a megélhetéshez, valamint a laboratóriumhoz szükséges anyagok és felszerelések beszerzéséhez. A rendkívül tehetséges és vállalkozó szellemű Wollaston módszert dolgozott ki platina edények és berendezések készítésére: retorták a kénsav kondenzálására, edények ezüst és arany szétválasztására, mértékegységek stb. Ráadásul a mai nyelven ezt a módszert gyorsan a gyakorlatba is átültette. És pontosan ezekben az években váltak a platina edények szükségessé a kémiai laboratóriumok számára. Erről a kiváló német kémikus, Justus Liebig jól fog beszélni, bár kicsit később, „vegyes leveleiben”: „Platina nélkül sok esetben lehetetlen lenne ásványokat elemezni... A legtöbb ásvány összetétele ismeretlen lenne. ” És ez nem csak az ásványokról szól: a 19. század első negyede. – a nagy változások ideje a kémiában.

Wollaston üzlete virágzott; a műhelyéből kikerült termékekre sok országban nagy kereslet mutatkozott, versenyen felül álltak, és jelentős bevételt hoztak Wollaston vállalkozónak. A kereskedelemben elért siker azonban nem ment a fejébe. Az akkori néhány tudós közül Wollaston megértette és következetesen megvalósította a tudomány és a gyakorlat kölcsönösen gyümölcsöző kapcsolatának gondolatát.

Miközben a platina finomítási és feldolgozási módszereinek továbbfejlesztésén dolgozott, jutott eszébe a platinaszerű fémek létezésének lehetőségéről. A Wollaston által használt platina arannyal és higannyal szennyezett volt. A tisztább fém előállítása érdekében a Wollaston megszabadult ezektől és más szennyeződésektől. A nyers platinát aqua regiában oldotta fel, majd az oldatból - különösen tiszta ammóniával NH 4 Cl - csak platinát csapott ki. Ekkor vette észre, hogy a platina lerakódása után visszamaradt oldat rózsaszínű. Ez a szín nem magyarázható ismert szennyeződésekkel (higany, arany).

A Wollaston cinkkel reagált a színes oldaton: fekete csapadék képződik. Szárítás után Wollaston megpróbálta feloldani aqua regiában. A por egy része feloldódott, egy része pedig feloldatlan maradt. További kutatásairól Wollaston a következőket írta: „Az oldatot vízzel hígítva, hogy elkerüljük az oldatban maradó kis mennyiségű platina kicsapódását, kálium-cianidot adtam hozzá - bőséges narancssárga csapadék képződik, amely melegítéskor szürkévé vált. ... Aztán ez a csapadék a higanynál kisebb fajsúlyú cseppté olvadt... Ennek a fémnek egy részét feloldották salétromsavban, és a palládium összes tulajdonságával rendelkezett. A másik, oldhatatlan részből egy másik platinoidot, a ródiumot izoláltuk.

Miért nevezte Wollaston az első felfedezett műholdat platina-palládiumnak, a másodikat pedig ródiumnak? Ródium – a görög ροδοεις szóból – „rózsaszín”; A ródiumsók rózsaszínűt adnak az oldatnak. A második név nem kapcsolódik a kémiához. Wollaston érdeklődését mutatja más tudományok, különösen a csillagászat iránt. Nem sokkal a palládium és a ródium felfedezése előtt (1802-ben) Olbers német csillagász egy új aszteroidát fedezett fel a Naprendszerben, és Pallasnak nevezte el az ókori görög bölcsesség istennője, Athéné Pallas tiszteletére. Wollaston pedig ennek az aszteroidának, pontosabban ennek a csillagászati ​​felfedezésnek a tiszteletére nevezte el az egyik „ő” elemét.

A palládiumot (lat. Palládium) a periódusos rendszerben a Pd szimbólum jelöli - egy 46-os rendszámú és 106,42 atomtömegű kémiai elem. Ez egy másodlagos alcsoport második triádjának (platina fémek) eleme, Dmitrij Ivanovics Mengyelejev periódusos rendszerének ötödik átmeneti időszakának nyolcadik csoportja. A palládium az ezüsthöz hasonló megjelenésű, ezüstös-fehér nemesfém, de hasonlóságuk ezzel nem ér véget, mert a platinafémek közül a negyvenhatodik elem a legkönnyebb. Sűrűségét tekintve (12,02 g/cm3) a palládium közelebb áll az ezüsthöz (10,49 g/cm3), mint a rokon platinához (21,5 g/cm3). A palládium nehéz, tűzálló, képlékeny, képlékeny fém, amely könnyen fóliába tekerhető és vékony huzalba húzható.

A természetes palládium hat stabil izotópból áll: 102Pd (1,00%), 104Pd (11,14%), 105Pd (22,33%), 106Pd (27,33%), 108Pd (26,46%) és 110Pd (11,7%). A leghosszabb élettartamú mesterséges radioaktív izotóp a 107Pd, felezési ideje hétmillió év. A palládium számos izotópja viszonylag kis mennyiségben képződik az urán- és plutóniummagok hasadása során. A modern nukleáris reaktorokban 1 tonna 3%-os égetésű nukleáris üzemanyag körülbelül 1,5 kg palládiumot tartalmaz.

A palládiumot William Wollaston angol orvos és vegyész fedezte fel 1803-ban a Dél-Amerikából hozott nyers platina tanulmányozása során, a vízben oldódó részén. Az érc feloldása után Wollaston a savat NaOH oldattal semlegesítette, majd ammónium-klorid NH4Cl hatására platinát csapott ki az oldatból (ammónium-klórplatinát csapadék). Ezután higany-cianidot adtunk az oldathoz, amely palládium-cianidot képez. A tiszta palládiumot melegítéssel izoláltuk a cianidból. Csak egy évvel később Wollaston arról számolt be a Royal Societynek, hogy palládiumot és egy másik új nemesfémet, a ródiumot fedezte fel a nyers platinában. Wollaston az új elem, a palládium nevét a Pallas kis bolygó nevéből származtatta, amelyet Olbers német csillagász nem sokkal korábban (1801) fedezett fel.

A negyvenhatodik elem számos figyelemre méltó fizikai és kémiai tulajdonsága miatt a tudomány és az élet számos területén széles körben alkalmazható. Így bizonyos típusú laboratóriumi üvegedények palládiumból készülnek, valamint a hidrogénizotópok elválasztására szolgáló berendezések alkatrészei. A palládium és más fémek ötvözetei nagyon értékes alkalmazási területeket találnak. Például a negyvenhatodik elem ötvözeteit ezüsttel használják kommunikációs berendezésekben (érintkezők létrehozása). A hőmérsékletszabályozók és a hőelemek palládiumötvözeteket használnak arannyal, platinával és ródiummal. Bizonyos palládiumötvözeteket ékszerekben, fogorvosi rendelőben (fogsor) használnak, sőt pacemakerek alkatrészeit is használják.

Porcelánra, azbesztre és más hordozókra alkalmazva a palládium számos redoxreakció katalizátoraként szolgál, amelyet széles körben alkalmaznak számos szerves vegyület szintézisében. A palládiumkatalizátort a hidrogén tisztítására használják az oxigén nyomaitól, valamint az oxigént a hidrogén nyomaitól. A palládium-klorid oldat kiválóan jelzi a szén-monoxid jelenlétét a levegőben. Palládium bevonatokat használnak az elektromos érintkezőkön, hogy megakadályozzák a szikraképződést és növeljék a korrózióállóságukat (palladizálás).

Az ékszerekben a palládiumot ötvözetek összetevőjeként és önmagában is használják. Ezen túlmenően az Oroszországi Bank nagyon korlátozott mennyiségben ver emlékérméket palládiumból. Kis mennyiségű palládiumot gyógyászati ​​célokra - citosztatikus gyógyszerek előállítására - használnak fel komplex vegyületek formájában, hasonlóan a cisz-platinához.

Biológiai tulajdonságok

A palládiumnak az élő szervezetekben betöltött biológiai szerepéről a tudósok határozottan nem tudnak mit mondani, talán a platina tulajdonságainak további vizsgálata felfedi jelentőségét bizonyos biológiai folyamatokban.

Ennek az elemnek az orvostudományban betöltött szerepe azonban meglehetősen nagy. Így egyes országokban (beleértve Oroszországot is) bizonyos mennyiségű palládiumot használnak fel citosztatikus gyógyszerek előállítására - komplex vegyületek formájában, hasonlóan a cisz-platinához. Közvetlenül azután, hogy Rosenberg felfedezte a platina citosztatikus hatását, a tudósok világszerte elkezdték tanulmányozni ezt a jelenséget, és egyre hatékonyabb és biztonságosabb platinavegyületeket szintetizálni gyógyászati ​​célokra. Az elmúlt években a világ vezető orvosi intézetei és nagyvállalatai próbáltak bioaktív gyógyszereket találni más platinacsoportú vegyületek, köztük a palládium között. Ez a nemesfém megöli és lelassítja a rákos sejteket nem rosszabbul, mint a platina, de majdnem tízszer kevésbé mérgező. A palládium alapú daganatellenes szerek a legújabb klinikai vizsgálatokon esnek át, és hamarosan az onkológusok is alkalmazhatják őket.

A palládium és ötvözeteinek egy másik nagyon fontos célja ennek a fémnek a magas biológiai kompatibilitásához kapcsolódik - orvosi műszerek, pacemakerek és műfogsorok gyártása. A hagyományos kobalt-, nikkel- és krómalapú, nem nemesfém ötvözetek ortopédiai fogászatban való felhasználása már most is jelentősen csökkent, mivel számos, nem nemesfémek hatására érzékeny betegnél gyakoriak a mellékhatások.

Mi váltja fel az elavult anyagokat? A válasz nyilvánvaló – nemesfémötvözetek, beleértve a platinoidokat és különösen a palládiumot. Az egyik ilyen ötvözet a palladent („Superpal”), amely 60% palládiumot és 10% aranyat tartalmaz. Az ötvözet gyönyörű ezüstszürke fémes színű, megbízható szilárdsági jellemzőkkel rendelkezik, és biológiailag kompatibilis. A maxillofacialis sebészetben kiterjesztett hidak gyártására használják. Egy másik palládiumot tartalmazó ötvözet a plagodent ("Super KM"). 98%-ban nemesfémekből áll (kivéve a palládiumot, aranyat és platinát tartalmaz), világossárga színű, tömör fogsorok, inlay-k, félkoronák, hidak készítésére szolgál, főleg kerámiával vagy üvegkerámiával. bevonat.

A palládiumot az élelmiszeripar is felhasználja. Miután számos országban világossá vált, hogy a nikkel okozza az allergiák megugrását a lakosság körében, sokan az ebből az anyagból készült ételeket hibáztatták. A későbbi vizsgálatok azonban megcáfolták ezt a hipotézist, és megállapították az allergiás reakció valódi okát – nikkelt találtak az élelmiszerekben, pontosabban a növényi olajból készült margarinban. Az a tény, hogy a technológiai eljárás szerint az olajnak meg kell szilárdítania, hogy ezt hidrogénezzük, azaz a molekulákat katalizátorral telítjük. Nikkel sokáig játszotta ezt a szerepet. A folyamat fokozása érdekében a katalizátorport magas hőmérsékleten intenzíven keverik növényi olajjal, majd a katalizátort szűréssel eltávolítják, azonban a nikkelt nem távolítják el teljesen, és ha meghibásodás következik be a folyamatban, akkor ebből meglehetősen nagy mennyiséget. allergén kerül a végtermékbe.

Ezt a problémát az A.V. nevét viselő Petrolkémiai Intézet tudósai fejlesztéseinek köszönhetően sikerült megoldani. Topchieva. Sikerült egy alumínium-oxid hordozós palládium alapú katalizátort létrehozniuk. Ez a bevezetés lehetővé tette több probléma egyidejű megoldását: a palládium közömbös és biztonságos az ember számára, ráadásul sokszor hatékonyabb, mint a nikkel, ami azt jelenti, hogy több ezerszer kevesebb kell rá. A palládiumkatalizátornak további előnyei is vannak - könnyebben eltávolítható a végtermékből, és ez utóbbi molekuláinak szerkezetét a szervezet könnyebben „megfejti”, mint a nikkel katalizátor esetében, tehát a „palládium” margarin könnyebben emészthető.

Ismeretes, hogy a palládiumot az ékszerészek gyakran használják más nemesfémekkel alkotott ötvözetekben. Így az 583 és 750 minta ötvözetei, amelyeket „fehér aranynak” neveznek, tíz százalék vagy több palládiumot tartalmazhatnak. Hazánkban a kormány hivatalosan is megállapította az 500-as és 850-es palládium fémjeleket. Ezek a fémjelek a leggyakoribbak az ékszerekben.

Egy másik népszerű palládium szabvány a 950. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a jegygyűrűk ebből a fémből készülnek a ródium bevonatú fehérarany gyűrűk alternatívájaként. Az tény, hogy a ródium elég gyorsan lekopik a gyűrű felületéről, és nem mindenki tudja majd évente felújítani a drága bevonatot. A palládium gyűrűk megjelenése pontosan megegyezik az arany gyűrűkkel, de nem igényelnek éves felújítást. A szokásos palládiumötvözetek mellett az ékszergyártásban néha palládium és indium dekoratív vegyületeit használják, amelyek széles színválasztékot alkotnak az aranytól a liláig. Az ilyen ötvözetből készült termékek azonban nagyon ritkák.

1988-ban vertek először 25 rubeles érméket palládiumból a „Az ókori orosz pénzverés, irodalom, építészet és Rusz megkeresztelkedésének 1000. évfordulója” sorozatban. A legmagasabb, 999-es szabványnak megfelelő 31,1 grammos érme Vlagyimir Szvjatoszlavovics herceg kijevi emlékművét ábrázolja. Bázelben, a Nemzetközi Numizmatikai Kiállításon ezt a sorozatot az év legjobb programjaként ismerték el, és első díjat kapott a kivitelezés minőségéért.

Az ilyen érmék kiadása korlátozott volt, és nem tartott sokáig, ezért az érméknek magas gyűjthető értéke van. A legértékesebb két érmesorozat (1993-1994): „Az első orosz utazás a világ körül. 1803-1806" - "Nadezhda sloop" I. F. Krusenstern portréjával, "Néva sloop (Yu.F. Lisyansky)." Második sorozat „Az első orosz antarktiszi expedíció. 1819-1821" - "Sloop "Mirny" (M.P. Lazarev)", "Sloop "Vostok" (F.F. Bellingshausen)". Szintén bemutatják az „Oroszország és a világkultúra” sorozat érméit - „A. Rubljov", "M. P. Muszorgszkij”, az „Orosz balett” sorozat érméi és az orosz uralkodóknak ajánlották.

A világon számos díjat és díjat ítélnek oda kiváló tudósoknak. Van egy William Hyde Wollastonról elnevezett érem, tiszta palládiumból. Ezt a díjat csaknem két évszázaddal ezelőtt (1831) alapította a Londoni Geológiai Társaság, és eredetileg aranyból készült. Csak 1846-ban a híres angol kohász, Johnson vont ki tiszta palládiumot a brazil palládiumaranyból, amelyet kizárólag ennek az éremnek a gyártására szántak. A Wollaston-éremmel kitüntetettek között volt Charles Darwin is, 1943-ban pedig Alekszandr Jevgenyevics Fersman szovjet tudós akadémikus kapta meg kiemelkedő ásványtani és geokémiai kutatásaiért. Ezt az érmet jelenleg az Állami Történeti Múzeumban őrzik.

Azonban nem ez az egyetlen palládiumérem. A másodikat, amelyet az elektrokémia és a korróziós folyamatok elmélete terén végzett kiemelkedő munkáért ítéltek oda, az American Electrochemical Society hozta létre. 1957-ben ezzel a díjjal a legnagyobb szovjet elektrokémikus, A. I. Frumkin akadémikus munkáit ismerték el.

William Wollaston érdemei közé tartozik nemcsak a palládium (1803) és a ródium (1804) felfedezése, az első tiszta platina előállítása (1803), hanem az ultraibolya sugárzás felfedezése is, I. Rittertől függetlenül. Ezen kívül Wollaston tervezett egy refraktométert (1802) és egy goniométert (1809).

A palládiumipar Oroszországban viszonylag későn jelent meg. Csak 1922-ben állította elő az Állami Finomító az első adag orosz finomított palládiumot. Ezzel megkezdődött hazánkban a palládium ipari termelése.

Ismeretes, hogy a palládium még az olyan fémek korróziógátló tulajdonságait is fokozhatja, amelyek ellenállnak az agresszív környezetnek, mint a titán. A mindössze 1%-os palládium hozzáadása növeli a titán kén- és sósavval szembeni ellenállását. Így egy évnyi sósavnak való kitettség során az új ötvözetből készült lemez mindössze 0,1 millimétert veszít vastagságából, míg a tiszta titán 19 millimétert vékonyodik ugyanebben az időszakban. A kalcium-klorid oldat egyáltalán nincs hatással az ötvözetre, míg a titán évente akár két millimétert is veszít agresszív környezetben. Mi a titka egy ilyen ötvözetnek? Az a tény, hogy a sav elsősorban a palládiummal lép kölcsönhatásba, és az ötvözet második komponensének felületét azonnal vékony oxidfilm borítja - az alkatrész védőköpenyt visel. Ezt a jelenséget a tudósok a fémek önpasszivációjának (önvédelemnek) nevezték.

Történet

A palládium felfedezésének megtiszteltetése az angol William Hyde Wollastont illeti, aki 1803-ban dél-amerikai bányákban izolálta az új fémet a nyers platinából. Ki ez az ember, akinek a nevét a Londoni Geológiai Társaság által évente odaítélt tiszta palládium érem kapta?

A tizennyolcadik század végén William Wollaston egyike volt annak a sok ismeretlen londoni orvosnak, akik szegény munkásosztálybeli területeken praktizáltak. Egy intelligens és vállalkozó szellemű fiatalemberhez nem férne bele az a munka, amely nem termel jövedelmet. Akkoriban az orvosnak nemcsak az orvosi, hanem a gyógyszerészi ismeretekkel is rendelkeznie kellett, ami viszont kiváló kémiai ismereteket feltételezett. W.H. Wollaston kiváló vegyésznek bizonyult - a platina tanulmányozása közben új módszert talált ki a platina edények készítésére, és létrehozta annak gyártását. Érdemes megemlíteni, hogy ezekben az években szükség volt a platina üvegedényekre a kémiai laboratóriumok számára, mert a tudományos felfedezések körül ugyanolyan volt az izgalom, mint az alkimisták idején a bölcsek köve körül. Nem véletlen, hogy a 18. és 19. század fordulóján. Körülbelül 20 új kémiai elemet fedeztek fel!

Nem meglepő, hogy az angol új vállalkozása jelentős bevételt hozott neki, ami elegendő volt ahhoz, hogy elhagyja kilátástalan orvosi gyakorlatát. A Wollaston által gyártott termékekre a Foggy Albion határain túl is volt kereslet, így az angolok új kémiai kutatásokba bocsátkozhattak anélkül, hogy a pénz miatt aggódnának. A platina szennyeződésektől való finomításának és tisztításának technikájának fejlesztése közben a vegyész arra a gondolatra jutott, hogy lehetséges a platinaszerű fémek létezése.

A platina, amellyel Wollastonnak dolgoznia kellett, a távoli Kolumbiai Köztársaság aranytartalmú homokjának mosásából származó melléktermék volt. Az aranyon kívül higanyszennyeződéseket is tartalmazott, amitől meg kellett szabadulni. A nyers platinát aqua regiában oldotta fel, majd csak platinát csapott ki az oldatból - különösen tiszta ammóniával NH4Cl. Ekkor vette észre Wollaston, hogy a kivált oldat rózsaszín árnyalatú, amit az olyan szennyeződések, mint az arany és a higany nem adhatnak. A színes oldathoz cinket adva a vegyész fekete csapadékot kapott, amelyet megszárított, majd vízben feloldott. Kiderült, hogy a fekete pornak csak egy része oldódott fel. A koncentrátum vízzel való hígítása után Wollaston kálium-cianidot adott hozzá, aminek eredményeként bőséges narancssárga csapadék képződik, amely melegítés hatására szürkévé vált. A szürke üledék olyan fémmé olvadt össze, amelynek fajsúlya kisebb volt, mint a higanyé. Miután a kapott fémet feloldotta salétromsavban, Wollaston kapott egy oldható részt, amely palládium volt, és egy oldhatatlan részt, amelyből egy másik platinát - ródiumot - izolált.

A ródium nevét a görög „rózsaszín” szóból kapta, mivel a ródiumsók rózsaszínűt adnak az oldatnak. Ami a palládiumot illeti, Wollaston egy korábban történt csillagászati ​​felfedezés tiszteletére nevezte el. Nem sokkal a palládium és a ródium felfedezése előtt (1802-ben) Olbers német csillagász felfedezett egy kis bolygót a Naprendszerben, és Pallasnak nevezte el az ókori görög bölcsesség istennője, Athéné Pallas tiszteletére.

Mit tett Wollaston az új elem felfedezése után? Ezt nem jelentette be azonnal, hanem névtelen hirdetést terjesztett az új palládium fém eladásáról a Forster ásványkereskedő üzletében. Az új nemesfém - „új ezüst” üzenete sokakat érdekelt, köztük Richard Chenevix vegyészt is. A tipikus hősies és fékezhetetlen ír karakterrel rendelkező Chenevix le akarta leplezni a „csalás trükkjét”, és a magas árat figyelmen kívül hagyva vett egy palládiumrudat, és elemezni kezdte.

Hamarosan az ír azt javasolta, hogy a fém egyáltalán nem új elem, hanem platinából készült, higannyal ötvözve, A. A. Musin-Puskin orosz tudós módszere szerint. Chenevix sietett kifejteni ezt a véleményét – először a Londoni Királyi Társaság tagjai előtt felolvasott jelentésben, majd a szélesebb sajtóban. A hirdetés névtelen szerzője erre reagálva bejelentette, hogy kész 20 fontot fizetni annak, aki a Chenevix által javasolt módszerrel mesterségesen elő tud készíteni egy új fémet. Más vegyészek és maga Chenevix azonban minden erőfeszítésük ellenére sem higanyt, sem platinát nem találtak a palládiumban...

Csak valamivel később Wollaston hivatalosan bejelentette, hogy ő volt a palládium felfedezésének szerzője, és leírta a nyers platinából való kinyerésének módját. Ugyanakkor bejelentette egy másik platinafém - a ródium - felfedezését és tulajdonságait. Emellett elmondta, hogy ő volt az új fém névtelen eladója, aki prémiumot szabott ki annak mesterséges előkészítésére.

Ilyen érdekes és rendkívüli személy volt William Hyde Wollaston - egy kevéssé ismert londoni orvos és világhírű kémikus - a palládium és a ródium felfedezője.

A természetben lenni

A palládium az egyik legritkább fém, átlagos koncentrációja a földkéregben 1∙10-6 tömegszázalék, de ez kétszer annyi, mint a földkéregben található arany (5∙10-7%). William Wollastonnak palládiumot kellett kivonnia a kolumbiai őshonos platina szeméből – ez az egyetlen akkoriban ismert palládiumot tartalmazó ásvány. Napjainkban a geokémikusok körülbelül 30 olyan ásványt tudnak megnevezni, amelyek tartalmazzák ezt a nemesfémet.

A platinához hasonlóan a negyvenhatodik elem is natív formában található (a többi platinoidtól eltérően), és tartalmazhat más fémek szennyeződéseit: platina, arany, ezüst és irídium. Megjelenésében meglehetősen nehéz megkülönböztetni a natív platinától, de sokkal könnyebb és puhább nála. Elég gyakran maga a palládium a natív arany vagy platina szennyeződése. Így Norilszk érceiben 40% palládiumot tartalmazó palládium-platinát fedeztek fel, Brazíliában (Minas Gerais állam) pedig az őshonos arany egy nagyon ritka és kevéssé tanulmányozott változatát - a palládiumaranyat vagy porpecitot. Ezt az ásványt nagyon nehéz megkülönböztetni a tiszta aranytól, mert csak 10% palládiumot tartalmaz.

A palládiumot tartalmazó ásványok mintegy harmadát kevéssé tanulmányozták, némelyiknek még neve sincs, ennek az az oka, hogy az összes platinafém ásványai az ércekben mikrozárványokat képeznek, és nehezen hozzáférhetők a kutatás számára. Az egyik ilyen ásvány az allopalládium. Ez az ezüstfehér, fémes fényű ásvány nagyon ritka. Ennek az ásványnak az összes összetevőjét még nem azonosították teljesen, de a spektrális elemzés kimutatta a higany-, platina-, ruténium- és réztartalmat. A leghíresebb palládium ásványok a palladit PdO, stannopalladit Pd3Sn2, stibiopalladit Pd3Sb (PtAs2 szennyeződéseket tartalmaz), braggit (Pd, Pt, Ni) S (16-20% palládium), potarit PdHg. Az utolsó ásványt 1925-ben találták meg Brit-Guinea gyémántlelőhelyeiben. Összetételét hagyományos kémiai elemzéssel állapították meg: 34,8% Pd és 65,2% Hg.

A platinafémek (beleértve a palládiumot is) legnagyobb lerakódásai Oroszországban - az Urálban találhatók. További palládiumban gazdag országok közé tartozik az Egyesült Államok (Alaska), Kolumbia és Ausztrália.

A negyvenhatodik elem fő szállítója azonban a nikkel- és réz-szulfid-ércek lelőhelyei voltak, amelyekben a palládium a feldolgozás mellékterméke. Végül is az ilyen ércekben lévő tartalma háromszor nagyobb, mint maga a platina, nem beszélve a többi műholdjáról. Az ilyen ércek nagy lelőhelyei Afrikában (Transvaal) és Kanadában találhatók. Hazánkban a réz-nikkel ércek leggazdagabb lelőhelyei az Északi-sarkvidéken találhatók (Norilsk, Talnakh).

A palládium nemcsak bolygónk mélyén található, amint azt az űrbeli „vendégek” kémiai elemzése bizonyítja. Így a vasmeteoritokban legfeljebb 7,7 gramm palládium van tonnánként, a kőmeteoritokban pedig legfeljebb 3,5 gramm. A Napon pedig a héliummal egyidejűleg fedezték fel 1868-ban.

Nem meglepő, hogy a platina fémércek leggazdagabb készleteivel rendelkező Oroszország a világ egyik legnagyobb palládium-, valamint platina-, nikkel- és réztermelője és exportőre. Ezen a területen az orosz vállalatok közül a vezető szerepet az MMC Norilsk Nickel birtokolja. A cég tulajdonában lévő vállalkozások értékes fémeket bányásznak a Tajmír és a Kola-félszigeten. A Krasznojarszki Terület lelőhelyeinek fejlesztése folyamatban van. Úgy tartják, hogy a Tajmír-félsziget lelőhelye a szulfidércek palládiumtartalmát tekintve az egyik leggazdagabb a világon. Emiatt a Norilsk Nickel cég a világ legnagyobb palládiumkészletének tulajdonosa.

Alkalmazás

A palládium másik nagyon értékes tulajdonsága a viszonylag alacsony ára. Tehát a múlt század hatvanas éveinek végén körülbelül ötször kevesebbe került, mint a platina. Idővel a negyvenhatodik elem ára emelkedett, de a többi nemesfém ára is emelkedett. A palládium ezen minősége teszi a legígéretesebb platinafémek közé, kiterjesztve felhasználási körét.

A palládium a többi platinafémhez hasonlóan kiváló katalizátor. Jelenlétében számos gyakorlatilag fontos reakció indul meg és megy végbe alacsony hőmérsékleten, például a zsírok hidrogénezése és az olaj megrepedése. A palládium sokkal jobban felgyorsítja számos szerves termék hidrogénezési folyamatát, mint egy bevált katalizátor, például a nikkel. A negyvenhatodik elemet katalizátorként használják acetilén, számos gyógyszer, kénsav, salétromsav, ecetsav, műtrágyák, robbanóanyagok, ammónia, klór, marónátron és más szerves szintézistermékek előállításánál.

A vegyszergyártó berendezésekben a palládiumkatalizátort leggyakrabban „fekete” formában (finoman diszpergált állapotban a palládium, mint minden platinafém fekete színt kap) vagy PdO-oxid formájában (hidrogénező készülékekben) használják. . A 20. század hetvenes évei óta az autóipar aktívan használja a palládiumot kipufogógáz-utóégető katalizátorokban (semlegesítőkben). A semlegesítőkre egyébként nemcsak az autók kipufogógázainak tisztítására van szükség, hanem az esetleges gázkibocsátások tisztítására is, például a hőerőművekben. Erre a célra ipari létesítményeket használnak az USA-ban, egyes EU-országokban és Japánban.

Annak a ténynek köszönhetően, hogy a hidrogén aktívan diffundál a palládiumon keresztül, az utóbbit a hidrogén mély tisztítására használják. Enyhe nyomás alatt a gázt az egyik oldalon lezárt palládiumcsöveken vezetik át, 600 ° C-ra melegítik. A hidrogén gyorsan áthalad a palládiumon, és a szennyeződések (vízgőz, szénhidrogének, oxigén, nitrogén) visszamaradnak a csövekben. Az eljárás költségeinek csökkentése érdekében nem tiszta palládiumot használnak, hanem annak más fémekkel (ezüst, ittrium) alkotott ötvözeteit.

A palládiumot és ötvözeteit széles körben használják az elektronikában szulfidálló bevonatok készítésére. Ennek a fémnek egy bizonyos mennyiségét nagy pontosságú precíziós ellenállási fluxus húrok (repülési és katonai felszerelések) előállítására használják, beleértve a volfrámötvözet (például PdV-20M) formájában. Tiszta formájában a palládium a nagy hőmérsékleti stabilitású kerámia kondenzátorok része, amelyeket személyhívók, mobiltelefonok, számítógépek, széles képernyős TV-k és egyéb elektronikus eszközök gyártásához használnak. A palládium-klorid PdCl2-t aktiváló anyagként használják dielektrikumok galvanikus fémezésénél - különösen a réz rétegelt felületekre történő leválasztásánál az elektronikai nyomtatott áramköri lapok gyártásánál.

A negyvenhatodik elemre az ékszerekben is szükség van, ötvözetek alkotóelemeként és önmagában is. Például a „fehér arany” jól ismert fogalma arany, palládium és néhány más elem ötvözetére utal. Például az 583-as tisztaságú „fehér arany” 13% palládiumot tartalmaz, a 750-es tisztaságú fehér nemesfém pedig a következő összetételű: Au – 75%, Ag – 4%, Pd – 21% (ennél a mintánál az összetétel változhat) . A „tiszta” palládium ékszerek 5% ruténium keveréket tartalmaznak.

A palládiumot speciális vegyi edények (például fluorsav előállítására) - desztillációs kockák, edények, szivattyúalkatrészek, retorták - gyártására használják. A fém egy részét nagy pontosságú mérőműszerek korrózióálló alkatrészeinek gyártására fordítják.

Az üvegiparban a palládiumötvözeteket üvegolvasztó tégelyekben, valamint műselyem és viszkózszálak előállítására szolgáló szerszámokban használják.

A palládiumot és ötvözeteit a gyógyászatban is használják - orvosi műszerek, pacemaker-alkatrészek és műfogsorok gyártásában. Egyes országokban kis mennyiségű palládiumot használnak citosztatikus gyógyszerek előállítására - a ciszplatinhoz hasonlóan összetett vegyületek formájában.

Termelés

Tudjuk, hogy William Hyde Wollaston izolálta a palládiumot, miközben a platina finomításának legújabb módszereit tanulmányozta. A nyers platinát aqua regiában oldva, és ammóniával csak tiszta nemesfémet csaptak ki az oldatból, a vegyész felfigyelt az oldat szokatlan rózsaszín színére. Az ilyen szín nem magyarázható a nyers platinában lévő ismert szennyeződések jelenlétével, ebből Wollaston arra a következtetésre jutott, hogy az általa vizsgált ércmintákban bizonyos platinafémek találhatók.

Miután a kapott szokatlan színű oldatot cinkkel kezelték, az angol vegyész fekete csapadékot kapott, amelyet megszárított, és megpróbálta újra feloldani a vízben. Azonban nem minden por oldódott fel. Ezt az oldatot vízzel hígítva és kálium-cianid hozzáadásával (hogy elkerüljük az oldatban maradó kis mennyiségű platina kicsapódását) William Wollaston narancssárga csapadékot kapott, amely hevítéskor szürkés színűvé vált, és amikor összeolvadt, egy csepp fém, amelyet a tudós megpróbált feloldani salétromsavban. Az oldható rész palládium volt.

Maga a tudós is ilyen összetett és homályos nyelvezeten írta le egy új fém felfedezését. A tiszta palládium természetes nyersanyagokból történő előállításának modern módszerei, amelyek a platinafémek kémiai vegyületeinek elválasztásán alapulnak, nagyon összetettek és időigényesek. A legtöbb finomítással foglalkozó vállalat és vállalat nem hajlandó megosztani termelési titkait. Csak annyit mondhatunk, hogy a palládium előállítása a nyers platina feldolgozásának és a platinafémek előállításának egyik állomása. A fémet a következő séma szerint nyerjük: az (NH4)2 kicsapása után visszamaradt szűrletből finomítás eredményeként a nehezen oldódó komplex diklór-diamin-palládium Cl2 vegyületet kapjuk, amelyet átkristályosítással megtisztítunk más fémek szennyeződéseitől. NH4Cl oldatból. Ezt a vegyületet redukáló hidrogénatmoszférában kalcinálva palládiumot kapunk szivacs formájában:

Cl2 + H2 → Pd + 2NH3 + 2HCl

A palládium szivacsot nagyfrekvenciás vákuum elektromos kemencében olvasztják. A palládiumsók oldatainak redukálásával finom kristályos palládiumot kapunk - palládiumfeketét. A palládium elektrolitos leválasztását nitritből és foszfátsavas elektrolitokból, különösen Na2 felhasználásával hajtják végre.

Más finomítási módszereket is alkalmaznak, különösen azokat, amelyek ioncserélők alkalmazásán alapulnak.

Ismeretes, hogy a múlt század nyolcvanas éveinek közepén a palládium éves bányászata és termelése a nyugati és a fejlődő országokban körülbelül 25-30 tonna volt. A palládium legfeljebb tíz százalékát nyerték újrahasznosított anyagokból. Ugyanakkor a Szovjetunió a világ teljes nemesfémtermelésének kétharmadát tette ki. Korunkban (2007 szerint) a palládium termelése 267 tonna volt, amelyből Oroszország 141 tonnát, Dél-Afrika - 86 tonnát, az USA és Kanada - 31 tonnát, más országok - 9 tonnát. Ezekből a statisztikákból jól látható, hogy a termelés, valamint a negyvenhatodik elem kitermelése növekszik, és a vezető szerep továbbra is hazánkban marad.

A palládiumtermékeket főként bélyegzéssel és hideghengerléssel állítják elő. Ebből a fémből meglehetősen könnyű beszerezni a szükséges hosszúságú és átmérőjű varrat nélküli csöveket. Ezenkívül a palládiumot 3000-3500 grammos rúdokban, valamint szalagok, szalagok, fólia, huzal és egyéb félkész termékek formájában állítják elő.

A fémkereskedelmi piacon gyorsan növekszik a palládium iránti kereslet. Lehetséges, hogy hamarosan a piacon meglévő kínálat már nem lesz elegendő a fém iránti növekvő kereslet kielégítésére, aminek következtében a palládium ára még magasabbra fog emelkedni. Így a palládium a legjobb befektetés a nemesfémek között.

Fizikai tulajdonságok

A palládium ezüstfehér színű nemes platina fém, amelynek felülete középpontjában a rézhez hasonló köbös rács található (a = 0,38902 nm, z = 4). A platinacsoportba tartozó fémek első hármasának részeként a palládium megjelenésében még mindig jobban hasonlít az ezüstre, mint a platinára. Ugyanakkor mindhárom fém megjelenésében nagyon hasonló, de a sűrűségükről ez nem mondható el. Ebből a szempontból a palládium (sűrűsége 12,02 g/cm3) sokkal közelebb áll az ezüsthöz (10,49 g/cm3), mint a platinához (21,5 g/cm3).

Amellett, hogy a negyvenhatodik elem a legkönnyebb a platinafémek közül, egyben a legolvadékonyabb is - a Pd olvadáspontja 1552 °C, míg a platina (Pt) 1769 °C. C, a ródium (Rh) olvadáspontja 1960 °C, a ruténium (Ru) olvadáspontja 2250 °C, az irídium (Ir) olvadáspontja 2410 °C, az ozmium (Os) olvadáspontja meghaladja a 3000 °C. Ugyanez a helyzet a platinafémek forráspontjával - a legalacsonyabb a palládium (3980 °C), a ródium és a platina körülbelül 4500 °C, a ruténium körülbelül 4900 °C, az irídium (5300 °C) és az ozmium esetében. (5500 °C) az összes platinoid legmagasabb forráspontja.

A negyvenhatodik elem egyéb hőmérsékleti jellemzői: hőkapacitás (0 °C hőmérsékleten) 0,058 cal/(g∙°C) vagy 0,243 kJ/(kg∙K); hővezető képessége 0,17 cal/(cm∙sec∙°C) vagy 71 W/(m∙K). A lineáris hőtágulási együttható 0 °C-on 11,67∙10-6.

A palládium megjelenésének hasonlósága ezüsttel és platinával, jól polírozhatósága, korrózióállósága és ennek következtében a foltosság hiánya – mindezek a tulajdonságok a negyvenhatodik elemet az ékszerfémek közé tették. Palládium keretben a drágakövek hatékonyan kiemelkednek. A fehérarany tokban lévő órák nagyon népszerűek. Úgy tűnik, mi köze a palládiumnak ehhez? A tény az, hogy az óratokok „fehér aranya” az az arany, amelyet palládium hozzáadásával fehérítettek. A palládium nagy mennyiségű aranyat „fehérítő” képessége jól ismert. A palládium más fémekre is jótékony hatással van. Így a titánhoz való hozzáadásával (kevesebb mint 1%) ez a fém ötvözetgé alakítható, amely abszolút ellenáll az agresszív környezetnek. A tiszta titán ellenáll a vízivíznek és a salétromsavnak, de instabil a tömény sósavval és kénsavval szemben. A palládiummal ötvözött titán könnyen ellenáll a hatásuknak.

A platinához hasonlóan a palládium is képlékeny és alakítható fém, amely szobahőmérsékleten is könnyen hegeszthető, hengerelhető, húzható, bélyegzhető és húzható. A fűtött palládium esetében ezek a tulajdonságok javulnak, így a legvékonyabb lemezeket, huzalokat és varrat nélküli csöveket lehet előállítani belőle. Brinell keménység 49 kgf/mm2. A negyvenhatodik elem normál rugalmassági modulusa 12600 kgf/mm2. Szakadási nyúlás 24-30%. Szakítószilárdság 18,5 kgf/mm2. Figyelemre méltó, hogy a palládium mechanikai jellemzői nem állandóak, ami a technológia szempontjából fontos. Tehát a hideg megmunkálás után ennek a fémnek a keménysége 2-2,5-szeresére nő, de izzítás után csökken. A rokon fémek hozzáadása a palládium tulajdonságait is befolyásolja: 4% ruténium és 1% ródium hozzáadása megduplázza a szakítószilárdságot!

Mint minden platinafém, a palládium is paramágneses, mágneses szuszceptibilitása χs∙10-6 (18 °C hőmérsékleten) 5,4 elektromágneses egység. Az elektromos ellenállás 0 °C-on 10 Ohm∙cm∙10-6. A palládium egyedülálló hidrogénfelvételi képességgel rendelkezik: normál körülmények között több mint nyolcszáz térfogatnyi hidrogén oldódik fel egy térfogat palládiumban. Ebben az esetben az elem megőrzi fémes megjelenését, de megreped és törékennyé válik.

Kémiai tulajdonságok

A palládium kémiai tulajdonságainak ismertetése előtt szükséges megemlíteni, hogy ez az egyetlen elem, amelynek külső elektronhéja rendkívül tele van: a palládiumatom külső pályáján 18 elektron található. Mi ennek a ténynek a jelentősége? Az a tény, hogy egy ilyen szerkezettel egy atom egyszerűen nem rendelkezik a legmagasabb kémiai ellenállással. Ezért normál körülmények között még a mindent pusztító fluor sem hat a palládiumra. A vegyületekben a palládium lehet két-, három- és négyértékű, leggyakrabban kétértékű. Ugyanakkor a platinafémek közül a negyvenhatodik elem a legaktívabb, kémiai tulajdonságaiban közel áll a platinához. Levegőben a palládium 300-350 °C hőmérsékletig stabil, majd oxigénnel oxidálódni kezd, és palládium-oxid PdO tompa filmet képez a felületen:

2Pd + O2 → 2PdO

Érdekes módon a 850 °C-os küszöböt „átlépve” a palládium-oxid PdO fémre és oxigénre bomlik, és ezen a hőmérsékleten a fémes palládium ismét ellenállóvá válik az oxidációval szemben.

A palládium nem lép reakcióba vízzel, híg savakkal, lúgokkal vagy ammónia-hidráttal. Ez azzal magyarázható, hogy a standard potenciálok sorában a negyvenhatodik elem a hidrogéntől jobbra helyezkedik el. De a palládium kölcsönhatásba lép a koncentrált kén- és salétromsavval, és feloldódik a vízben:

Pd + 2H2SO4 → PdSO4 + SO2 + 2H2O

Pd + 4HNO3 → Pd(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O

3Pd + 4HNO3 + 18HCl → 3H2 + 4NO + 8H2O,

és sósavban anódos feloldásra is feloldódik. Aqua regia-ban oldva a palládium hexaklór-palládium (IV) H2-savat képez, amely forraláskor H2-vé és Cl2-vé bomlik.

Szobahőmérsékleten a palládium reakcióba lép nedves brómmal és klórral:

Pd + Cl2 → PdCl2

Palládium-diklorid PdCl2 - vörös kristályok, vízben és sósavban könnyen oldódnak. Ezenkívül az utolsó reakció eredményeként H2 tetraklór-palládium(II)-savat kapunk.

500 °C feletti hőmérsékleten a negyvenhatodik elem kölcsönhatásba léphet fluorral és más erős oxidálószerekkel, valamint kénnel, szelénnel, tellúrral, arzénnel és szilíciummal.

A palládium és a hidrogén kölcsönhatása nagyon érdekes - a fém nagy mennyiségben képes elnyelni ezt a gázt (szobahőmérsékleten egy térfogat palládium akár 950 térfogat hidrogént is elnyel), mivel szilárd oldatok képződnek, és megnövekszik a gáz mennyisége. kristályrács paraméter. A hidrogén a fémben atomi formában található, és nagy kémiai aktivitással rendelkezik. A nagy mennyiségű hidrogén felszívódása nem hagy nyomot a palládiumon - a fém megduzzad, megduzzad, megreped. Az abszorbeált gáz könnyen eltávolítható a palládiumból, ha vákuumban 100 °C-ra melegítjük.

Amellett, hogy elnyeli a hidrogént, a palládiumnak megvan az a tulajdonsága, hogy ezt a gázt önmagán keresztül vezeti át. Tehát, ha nyomás alatt hidrogént pumpálnak egy palládiumból készült edénybe, majd a lezárt edényt felmelegítik, akkor a hidrogén a palládiumtartályból a falakon keresztül „kiáramlik”, mint a víz a szitán. 240 °C-on egy milliméter vastag palládiumlemez minden négyzetcentiméterén egy perc alatt 40 köbcentiméter hidrogén halad át, és a hőmérséklet emelkedésével a fém permeabilitása még jelentősebbé válik.

Mint minden platinafém, a palládium is sok összetett vegyületet képez. A kétértékű palládium aminokkal, oximokkal, tiokarbamiddal és sok más szerves vegyülettel alkotott komplexei lapos, négyzet alakú szerkezetűek, és ez különbözik más platinoidok összetett vegyületeitől. Szinte mindig terjedelmes oktaéder komplexeket alkotnak. A modern tudomány több mint ezer palládiumkomplex vegyületet ismer. Némelyikük gyakorlati előnyökkel jár – legalábbis magában a palládium előállításában.

A palládium egy ezüstös-fehér fém, amely megjelenésében hasonlít az ezüsthöz és kisebb mértékben a platinához. Sűrűségét tekintve (12,02 g/cm3) a palládium is közelebb áll az ezüsthöz, amelynek sűrűsége 10,49 g/cm3, mint a platinához, amelynek sűrűsége 21,40 g/cm3.

A palládium a legkönnyebb platinidák. A folyékony palládium felforralásához 3980 °C a szükséges hőmérséklet. Mielőtt megolvadna, puhává válik, és jól hegeszthető és kovácsolható. A palládium azonban még szobahőmérsékleten is könnyen feldolgozható, mivel puha.

A palládium technológiában történő alkalmazásakor fontos szerepet játszik alapvető mechanikai jellemzőinek változékonysága. Például a keménysége 2-2,5-szeresére nő a hidegkovácsolás hatására.

A palládiumot nagyban befolyásolja a rokon fémekkel való kombinációja. Szabványos szakítószilárdsága 18,5 kg/mm2. Ha azonban 1% ródiumot és 4% ruténiumot adnak az ötvözethez, az megduplázódik (egyébként az ötvözetnek ez az a változata, amelyet az ékszerészek használnak).

Jellemzően a sajtolást és a hideghengerlést palládiumból bárminek előállítására használják. Viszonylag könnyen beszerezhető belőle a kívánt átmérőjű és hosszúságú varrat nélküli csövek.

Ennek a fémnek a kémiai tulajdonságai nem kevésbé vonzóak, mint a mechanikai tulajdonságai. A palládium az egyetlen fém, amelyben a külső elektronhéj rendkívül meg van töltve, ami nagyon magas kémiai ellenállást biztosít. Atomjának külső pályáján 18 elektron található, aminek következtében a palládium normál hőmérsékleten nincs kitéve a fluor pusztító hatásának.

A palládium nemességének azonban, akárcsak a többi nemesfém esetében, van egy határa - amikor a hőmérséklet meghaladja az 500 ° C-ot, érzékeny lesz a fluor és más erős oxidálószerek hatására.

A vegyületekben a palládium leggyakrabban kétértékű, de lehet három- vagy négyértékű is. A többi platinafémhez hasonlóan a palládium is sok ezer összetett vegyületet képezhet, amelyek gyakorlati alkalmazásokkal rendelkeznek, például magának a palládiumnak az előállítására.

Más platinafémek azonos vegyületeitől megkülönböztető jellemzőjük, hogy a kétértékű palládium komplexei sok szerves vegyülettel (tiokarbamid, oximok, aminok) lapos négyzet alakúak, míg a többi általában háromdimenziós oktaéderes szerkezetű. .

Alkalmazása az ékszeriparban

A palládiumnak megvan a maga szépsége; Jellemzői közé tartozik, hogy jól polírozható, nem korrodálódik és nem foltosodik.

A palládiumot az arany „fehérítésére” (fehérítésére) használják, egy rész palládiummal hat rész aranyhoz. Az így kapott „fehér arany” egyik népszerű felhasználási módja az óratokok gyártása.

Csere platina

A palládium egyik legértékesebb tulajdonsága a viszonylagos olcsósága. Emiatt az egyik legígéretesebb (ha nem a legígéretesebb) a platinafémek teljes spektrumában. Jelenleg ennek a fémnek a hozzáadásával olcsóbbá teszik egyes ötvözetek, például a fogsorok gyártásához használt ötvözetek.

Réges-régen a palládiumot apró mennyiségben vonták ki nyers platinából, most több tíz tonnát állítanak elő évente. Elérhetősége a többi platinafémhez képest a palládium technológiában való növekvő felhasználásához vezet. Mostanában gyakran helyettesítik a platinát, ha ez lehetséges.

Napjainkban a palládiumot leginkább a kémiában és az elektrotechnikában használják.

A palládium története

Mr. Forster, a jól ismert londoni ásványkereskedő nem sok meglepetésnek adott hangot, amikor 1803 egyik latyakos őszi napján levelet kapott egy névtelenül megőrizni kívánó személytől. Drága papíron, gyönyörű kézírással egy kérés hangzott el: próbáljon meg kis mennyiséget eladni az új fémpalládiumból, sem megjelenésében, sem tulajdonságaiban nem rosszabb, mint az értékes platina. A levélhez egy kicsi és nem túl nehéz rúd volt mellékelve.

Richard Chenevix abban az időben kiemelkedett az angol analitikus kémikusok közül, akiknek többsége hagyományosan prim vagy flegma volt. Született ír, gyors indulatú és veszekedős férfiú, különösen szívesen leleplezte a „csalás trükkjét”, és a magas árat figyelmen kívül hagyva vett egy palládiumrudat, és elemezni kezdte.

Az előítéletek meghozták a hatásukat: a Chenevix hamarosan meggyőződött arról, hogy a palládiumnak nevezett fém „nem új elem, ahogy szégyenteljesen állították”, hanem csak platina és higany ötvözete. Chenevix azonnal kifejtette véleményét – először a Londoni Királyi Társaság tagjai előtt felolvasott jelentésben, majd nyomtatásban.

Más kémikusok azonban minden erőfeszítésük ellenére sem higanyt, sem platinát nem találtak a palládiumban... A Royal Society titkára (amelyet még 1622-ben alapítottak és az Angol Tudományos Akadémiaként működött) abban az időben William Hyde Wollaston volt. A tudományban a rutin és a sablon szenvedélyes ellenfele, időről időre beleavatkozott egy elhúzódó vitába, és ügyesen súlyosbította azt.

A palládium iránti szenvedélyek vagy felforrósodtak, vagy gyengültek, és amikor végre mindenki kezdett elege lenni az új elemből (vagy pszeudoelemből), névtelen hirdetés jelent meg a híres angliai tudományos folyóiratban, a "Nicholson's Journal"-ban. a szerkesztő 20 font sterling jutalmat ajánlott fel neki, aki egy éven belül mesterséges palládiumot készít.

Ismét megnőtt az érdeklődés az új fém iránt. De minden kísérlet a palládium mesterséges előállítására mindig kudarccal végződött. Wollaston csak 1804-ben jelentette a Royal Society-nek, hogy palládiumot és egy másik új nemesfémet, a ródiumot fedezték fel a nyers platinában.

1805 februárjában pedig a Nicholson's Journal-ban megjelent nyílt levélben Wollaston elismerte, hogy a palládium körüli botrányos hírverés is az ő hibája volt, aki az új fémet árusította, majd díjat alapított a mesterséges előkészítéséért Időközben már megcáfolhatatlan bizonyítékai voltak arra vonatkozóan, hogy a palládium és a ródium valóban új, platinaszerű fémek.

A palládium felfedezőjéről

William Hyde Wollaston élete egybeesett azokkal az évekkel, amikor Anglia a klasszikus kapitalizmus országává vált. Az ipari forradalom, amely itt kezdődött a 18. század 60-as éveiben, a termelés gyors növekedését eredményezte. A telepek lefoglalása soha nem látott méreteket öltött.

Wollaston londoni orvos munkásosztálybeli területeken praktizált. Nem panaszkodhatott a betegek hiányára (akiknek azonban nem volt mit fizetniük a vizitért) – számuk rohamosan nőtt. De mind az orvos művészete, mind a betegeknek nagylelkűen biztosított gyógyszerek gyakran tehetetlenek maradtak az éhséggel, a krónikus és foglalkozási megbetegedésekkel szemben.

Az orvosi gyakorlatból kiábrándult Wollaston örökre otthagyta az orvoslást, és 1800-tól kezdve. teljes egészében a platina tanulmányozásának szentelte magát. Pénzre volt szükségünk a megélhetéshez, valamint a laboratóriumhoz szükséges anyagok és felszerelések beszerzéséhez.

H A rendkívül tehetséges és vállalkozó szellemű Wollaston módszert dolgozott ki platina edények és berendezések készítésére: retorták a kénsav kondenzálására, edények ezüst és arany szétválasztására, mértékegységek stb. Ráadásul a mai nyelven ezt a módszert gyorsan a gyakorlatba is átültette. És pontosan ezekben az években váltak a platina edények szükségessé a kémiai laboratóriumok számára.

Erről a kiváló német kémikus, Justus Liebig jól fog beszélni, bár kicsit később, „vegyes leveleiben”: „Platina nélkül sok esetben lehetetlen lenne ásványokat elemezni... A legtöbb ásvány összetétele ismeretlen lenne. ” És ez nem csak az ásványokról szól: a 19. század első negyede. – a nagy változások ideje a kémiában. A flogisztonelmélet béklyóitól megszabadulva a kémia ugrásszerűen haladt előre. Nem véletlen, hogy a 18. és 19. század fordulóján. (±10 év) mintegy 20 új kémiai elemet fedeztek fel.

Wollaston üzlete virágzott; a műhelyéből kikerült termékekre sok országban nagy kereslet mutatkozott, versenyen felül álltak, és jelentős bevételt hoztak Wollaston vállalkozónak.

A kereskedelemben elért siker azonban nem ment a fejébe. Az akkori néhány tudós közül Wollaston megértette és következetesen megvalósította a tudomány és a gyakorlat kölcsönösen gyümölcsöző kapcsolatának gondolatát. Miközben a platina finomítási és feldolgozási módszereinek továbbfejlesztésén dolgozott, jutott eszébe a platinaszerű fémek létezésének lehetőségéről.

A Wollaston által használt platina arannyal és higannyal szennyezett volt. A tisztább fém előállítása érdekében a Wollaston megszabadult ezektől és más szennyeződésektől. A nyers platinát aqua regiában oldotta fel, majd az oldatból - különösen tiszta ammóniával NH4Cl - csak platinát csapott ki.

Ekkor vette észre, hogy a platina lerakódása után visszamaradt oldat rózsaszínű. Ez a szín nem magyarázható ismert szennyeződésekkel (higany, arany). A Wollaston cinkkel reagált a színes oldaton: fekete csapadék képződik. Szárítás után Wollaston megpróbálta feloldani aqua regiában. A por egy része feloldódott, egy része pedig feloldatlan maradt.

Wollaston így írt további kutatásairól: „Miután ezt az oldatot vízzel hígítottam, hogy elkerüljük az oldatban maradó kis mennyiségű platina kicsapódását, kálium-cianidot adtam hozzá - bőséges narancssárga csapadék keletkezett, amely melegítéskor szürkévé vált. .. Aztán ez a csapadék a higanynál kisebb fajsúlyú cseppté olvadt... Ennek a fémnek egy részét feloldották salétromsavban, és a palládium összes tulajdonságával rendelkezett. A másik, oldhatatlan részből egy másik platinoidot, a ródiumot izoláltuk.

Miért nevezte Wollaston az első felfedezett műholdat platina-palládiumnak, a másodikat pedig ródiumnak? Ródium – görögül – „rózsaszín”; A ródiumsók rózsaszínűt adnak az oldatnak. A második név nem kapcsolódik a kémiához. Wollaston érdeklődését mutatja más tudományok, különösen a csillagászat iránt.

Nem sokkal a palládium és a ródium felfedezése előtt (1802-ben) Olbers német csillagász egy új aszteroidát fedezett fel a Naprendszerben, és Pallasnak nevezte el az ókori görög bölcsesség istennője, Athéné Pallas tiszteletére. Wollaston pedig ennek az aszteroidának, pontosabban ennek a csillagászati ​​felfedezésnek a tiszteletére nevezte el egyik elemét.

A palládiumforrásokról - valódi, ígéretes és kilátástalan

Wollastonnak palládiumot kellett kivonnia nyers platinából, amelyet egyébként a távoli Kolumbiában aranytartalmú homok mosása során bányásztak. Abban az időben a natív platinaszemek voltak az egyetlen olyan ásványi anyag, amelyet az emberek ismertek, és amelyek palládiumot tartalmaztak. Jelenleg körülbelül 30 olyan ásványról ismert, amelyek tartalmazzák ezt az elemet.

Mint minden platinacsoportbeli fém, a palládium is meglehetősen ritka. Bár mihez hasonlítani! Becslések szerint a földkéregben 1 10-6%-a van belőle, i.e. körülbelül kétszer annyi, mint az arany.

A platinafémek és így a palládium legnagyobb lelőhelyei hazánkban (Ural), Kolumbiában, Alaszkában és Ausztráliában találhatók. A palládium kis nyomai gyakran megtalálhatók az aranyhomokban. Ennek a fémnek a fő szállítója azonban a nikkel- és réz-szulfid-ércek lelőhelyei voltak.

És természetesen az ilyen ércek feldolgozása során melléktermékként értékes palládiumot vonnak ki. Az ilyen ércek kiterjedt lelőhelyei Transvaalban (Afrika) és Kanadában találhatók. Az elmúlt évtizedekben feltárt leggazdagabb réz-nikkel érclelőhelyek az Északi-sarkvidéken (Norilsk, Talnakh) remek lehetőségeket nyitottak a platinafémek és elsősorban a palládium termelésének további növelésére.Végül is az ilyen ércekben lévő tartalma háromszor nagyobb, mint maga a platina, nem beszélve a többi műholdjáról.

A tiszta palládium természetes nyersanyagokból történő előállításának módszerei, amelyek a platinafémek kémiai vegyületeinek elválasztásán alapulnak, nagyon összetettek és időigényesek. A finomítással foglalkozó külföldi cégek nem nagyon hajlandók megosztani termelési titkaikat. Természetesen mi is. És aligha van értelme harminc éves technológiát leírni. Ezért hagyjuk a technológiát félre, és beszéljünk részletesebben az ásványokról.

A hat platinafém közül magán a platinán kívül csak a palládium fordul elő natív állapotban. Megjelenésében meglehetősen nehéz megkülönböztetni a natív platinától, de sokkal könnyebb és puhább nála.

A kémiai elemzés azt mutatja, hogy a natív palládium általában szennyeződéseket tartalmaz: elsősorban magát a platinát, és néha irídiumot, ezüstöt és aranyat is. De a natív palládium rendkívül ritka. A palládium platinát Norilszk érceiben fedezték fel. Mikroanalizátorral azonosított összetétele 40% palládiumot tartalmaz.

1925-ben a potarit ásványt Brit-Guinea gyémántlelőhelyeiben találták meg. A PdHg összetételét hagyományos kémiai analízissel határoztuk meg: 34,8% Pd és 65,2% Hg. Lehetséges azonban, hogy léteznek higanyt tartalmazó palládiumvegyületek is, például a Pd2Hg3.

Brazíliában, Minas Gerais államban egy nagyon ritka és még mindig nem kellően tanulmányozott natív aranyfajtát találtak - a palládium aranyat (vagy porpetit). Csak 8...11% palládiumot tartalmaz. Megjelenésében ezt az ásványt nehéz megkülönböztetni a tiszta aranytól.

Ezek a palládium ásványok egy része. Palládiumot egyébként meteoritokban is találtak: a vasmeteoritokban 1,2...7,7 g/t, a kőből pedig akár 3,5 g/t. A Napon pedig a héliummal egyidejűleg fedezték fel 1868-ban.

Wollastonról nevezték el

A világ kiemelkedő tudósainak munkáját elismerő jelvények között szerepel a tiszta palládiumból készült Wollaston-érem. Csaknem 150 éve alapította a Londoni Geológiai Társaság, és először aranyba verték; Aztán 1846-ban a híres kohász, Johnson tiszta palládiumot vont ki a brazil palládiumaranyból, amelyet kizárólag ennek az éremnek a gyártására szántak.

Charles Darwin a Wollaston-éremmel kitüntetettek között volt. 1943-ban az érmet Alekszandr Evgenievich Fersman akadémikus kapta kiemelkedő ásványtani és geokémiai kutatásaiért. Ezt az érmet jelenleg az Állami Történeti Múzeumban őrzik.

Palládium – hidrogén tisztító

Az asztrofizikusok számításai szerint több hidrogén van galaxisunkban, mint más elemek együttvéve. És a Földön kevesebb, mint 1% hidrogén van. Nehéz felsorolni ennek az elemnek az összes alkalmazását; Elég megjegyezni, hogy a hidrogén fontos rakéta-üzemanyag.

De minden földi hidrogén meg van kötve; A gázok közül a legkönnyebbet a gyárakban kell előállítani: vagy metánból átalakítás útján, vagy vízből elektrolízissel. Abszolút tiszta hidrogén mindkét esetben nem nyerhető. A hidrogén tisztításához a palládium (vagy ezüstötvözete) továbbra is nélkülözhetetlen.

A készülék kialakítása nem olyan bonyolult. A hidrogén egyedülálló képessége, hogy óriási sebességgel diffundáljon egy vékony (akár 0,1 mm-es) palládiumlemezen keresztül. Enyhe nyomás alatt a gázt az egyik oldalon lezárt palládiumcsöveken vezetik át, és 600 °C-ra melegítik. A hidrogén gyorsan áthalad a palládiumon, és a szennyeződések (vízgőz, szénhidrogének, O2, N2) visszamaradnak a csövekben.

Hibabiztos riasztó

A szén-monoxid CO-t nem véletlenül hívják szén-monoxidnak. Ez a méreg kétszeresen veszélyes, mert nincs színe, nincs íze, nincs szaga. A CO jelenlétét a levegőben palládium-klorid-oldattal megnedvesített papírdarabbal határozhatja meg. Ez egy hibamentes riasztás; Amint a levegő CO-tartalma meghaladja a megengedett szintet (0,02 mg/l), a papír elfeketedik - a PdCl2 palládiumfeketévé redukálódik.

Banki elemzők a palládium iránti kereslet elégtelen kielégítéséről írnak - de az értékes fémre az iparnak, az orvostudománynak és az ékszereknek van szüksége.

Eközben a tudósok szerint évente szinte palládiumzápor esik bolygónk felszínére. Na jó, talán nem is zápor, de hűséges hét kilogramm érkezik évente az űrből!

Honnan ez a gazdagság?

A csillagok gyermekei vagyunk...

...és szó szerinti értelemben és a test nagy részének. Nagyobb – mert az emberi és az égitesteket egyaránt alkotó kémiai elemek egy része a csillagokon kívül keletkezett. A palládium az Univerzumban végbemenő két folyamat „fia”. Egy része nagytömegű csillagokban végbemenő reakciókban szintetizálódik. A palládium egy része, csakúgy, mint a többi, szupernóva-robbanások során keletkezik.

A csillagközi térbe lökött fém előbb-utóbb egy gáz- és porfelhő részévé válik, amelynek tömegéből csillagok és bolygók kondenzálódnak. Az összeütköző és összeomló égitestek összetörnek – ezeket a töredékeket gyűjti össze a Föld a galaxis pályáin való utazása során. A feltüntetett hét kilogramm palládiumot évente kétezer tonna meteorit tartalmazza, amely bolygónkra esik...

Az atomerőművekből származó kiégett nukleáris üzemanyagban jelentős mennyiségű palládium koncentrálódik. Nyilvánvaló okokból lehetetlen semmilyen módon felhasználni az urán-plutónium salakból származó fémet. Tehát azonnal lehetetlen, de 10-15 millió év után (az Univerzum mércéje szerint eléggé) lehetséges!

Két évszázaddal a palládium felfedezése óta

A palládium felfedezésének megtiszteltetése egy nem túl szorgalmas angol orvost illet, aki figyelemre méltó kutatói rálátást és kiváló kereskedelmi ügyességet mutatott.

William Wollaston, aki ekkor már teljes jogú tagja volt a Londoni Királyi Természetismereti Társaságnak, a 18. század utolsó éveiben jövedelmező vállalkozásba kezdett platina edények gyártásával. Az ércmaradványokkal kísérletezve Wollaston új fémeket izolál, amelyek közül az egyiket a tudós „palládiumnak”, a másikat „ródiumnak” nevezi.

A palládium név meglehetősen véletlenszerű. Az 1800-as évek elején a görög Pallasz Athéné istennő népnévvé vált, amikor egy nemrég felfedezett aszteroidát neveztek el róla. 1803-ban, két évvel a jelentős esemény után, Wollaston a bölcs harcos divatos nevét adja az „új ezüstnek”.

Hitetlen Richárd

A 19. század elején a tudomány sok felvilágosult ember számára szolgált szórakozásul. Wollaston nem volt enyhe álhír nélkül. Az általa adott közleményben ez állt: nemesfémet fedeztek fel, megjelenésében és tulajdonságaiban a m. Megvásárolható...

Az ambiciózus ír vegyész, Richard Chenevix, aki éppen most kapta meg a Royal Society legmagasabb kitüntetését, úgy döntött, hogy sikerét diadalra fordítja, és nyilvánosan megígérte, hogy tiszta vízhez juttatja a csalót. Chenevix szerint az ismeretlen sarlatán egyszerűen a kevéssé ismert Musin-Puskin módszert alkalmazta, amely lehetővé tette a higany és a platina olvasztását.

Miután megvásárolta az eladott tuskót, Chenevix sietve kutatást végzett, és a tudományos tanács ülésén hamarosan beszámolt arról, hogy igaza volt. Már csak a hamisító leleplezése van hátra!

És ekkor megjelenik egy hirdetés az újságban: valaki megígéri, hogy 20 fontot fizet annak, aki a platinát higannyal olvasztja össze, hogy „új ezüstöt” kapjon...

A düh őrületbe csap át, Chenevix kísérletekbe kezd. Más londoni vegyészek is dolgoznak vele egy időben. Mondanunk sem kell, hogy egyiküknek sem sikerül palládiumot szintetizálnia, vagy platinát és higanyt izolálnia a Chenevix által vásárolt ingotból.

Egy évvel az eposz kezdete után Wollaston részletesen beszámol a felfedezésről. Hamarosan a Royal Society elnökévé választják. Richard Chenevixnek el kell hagynia a kémiaóráit...

Palládium bányászata és felhasználása

Ma a geológusok három tucat ásványt számolnak, amelyekben palládium is található. Jelentős mennyiségű fém található az arany, ezüst és platina natív képződményeiben. A Norilsk platina csaknem fele palládiumot tartalmaz! Tíz százalékos nemesfémtartalmú aranyrögöket találtak brazil kutatók.

A palládiumércek lerakódásai általában egybeesnek más színesfémek lerakódásaival, beleértve a nikkelt, a higanyt és a rezet. A modern becslések szerint a legígéretesebb palládiumkészletek Norilszkben összpontosulnak.

Elképesztő palládium tulajdonságai nélkülözhetetlenné tette a vegyiparban. Elképesztő, hogy a palládium a fém térfogatánál csaknem ezerszer nagyobb térfogatban képes felszívni a hidrogént! A palládiumkatalizátorok alkalmazása a margaringyártás technológiai ciklusában lehetővé tette az élelmiszerek korábban elkerülhetetlen nikkelszennyeződésének kiküszöbölését.

A forró palládium könnyen átereszti a hidrogént. A membránként beépített milliméter vastag fémlemez eltávolítja a hidrogént olyan bonyolult gázösszetételekből és oldatokból, amelyek egyébként nem bocsátanak ki hidrogént.

A palládiumötvözetek még elektromos ív alatt sem oxidálódnak, amely megnyitotta előttük az utat az elektromos ipar felé. A titán kis mennyiségű palládium hozzáadásával fokozottan ellenáll a különféle kémiai terheléseknek. Az orvostudomány nem nélkülözheti a palládiumot: a fémet a fogászatban, a kardiológiában és a gyógyszeriparban használják.

Palládium az ékszerekben

Maga a palládium nagyon dekoratív, és kifejezőképességében versenyezhet az ezüsttel, és még inkább a platinával. A palládiumot tartalmazó ötvözetek nagyra értékelik az ékszerészeket.
Az úgynevezett „” legtöbbször nem más, mint arany és palládium kombinációja. A nemesfém lágy, diszkrét fénye a legjobb keret ehhez! A palládium és az indium ötvözete - az összetevők koncentrációjától függően - a jellegzetes aranytól a markáns lila árnyalatig terjedhet.

A magas palládiumtartalmú ötvözetből készült jegygyűrűk (palládium fémjelek - 500, 850, ligatúra - ezüst) vizuálisan megkülönböztethetetlenek a ródiummal bevont aranygyűrűktől. Ugyanakkor az ékszer tulajdonosának nem kell rendszeresen megújítania a ródium bevonatot. És a palládium árban valamivel alacsonyabb, mint az arany.

A palládium platinához való hozzáadása nagyobb kifejezőképességet ad a terméknek, és növeli az anyag technológiai tulajdonságait.

ioy, hanem hat elem – platinafémek – keverékével, amelyet addig még nem fedeztek fel. Például amikor a platinában nem volt ozmium, a fém nem volt illékony és nem gyulladt meg ozmium jelenlétében, az ötvözet illékony volt és nem égett.

Melyik évet kell tekinteni a platina felfedezésének dátumának? A fém hosszú utat tett meg, mielőtt létjogosultságot kapott. A platina felfedezésének történetében talán a legfontosabb dátum az 1750 hl, mert ekkor tanulmányozták és írták le kellő részletességgel.

pdllddyai

Még a 17. század végén. A brazil bányászok többször is felfedeztek egy furcsa ötvözetet a természetben. Különböző neveken jelent meg. Aranyat és ezüstöt kellett volna tartalmaznia. Talán palládium és arany ötvözete volt. De a platina második fémének tényleges felfedezésére 1803-ban került sor, W. Wollaston angol kémikus munkájának köszönhetően. A nyers (finomítatlan) platina tanulmányozása közben feloldotta aqua regiában, eltávolította a felesleges savat, és higany-cianidot adott az oldathoz. Sárga csapadék képződik. Kénnel és bóraxszal hevítve Wollaston fényes fémgolyókat kapott. Az új fémet palládiumnak nevezte el (a W. Olbers csillagász által egy évvel korábban felfedezett Pallas aszteroida tiszteletére). Wollaston sikere nagyrészt annak köszönhető, hogy helyesen talált egy palládium kicsapó anyagot - higany-cianidot, amely nem csap ki más platinafémeket.

A palládium felfedezése meglehetősen érdekes módon kapott nyilvánosságot. A fiatal ír vegyész, R. Cheneviax 1804-ben a Journal of Chemical Education-ban hirdetett egy bizonyos „eladó új fémet”, amelyet ő képviselt. platina és higany harci ötvözete. W. Wollaston természetesen nem értett egyet ezzel a véleménnyel, és felfedezését „A nyers platinában talált új fémről” című cikkel védte meg. Ebben hangsúlyozta, hogy a palládiumnak nevezett, eladásra kínált fémet (csupán Chenevix szavaira – aug.) a platinaércek tartalmazzák, bár kis arányban.

A kortársak (köztük L. Vauquelin) nagyra értékelték Wollaston teljesítményét, különösen mivel ez a tudós hamarosan felfedezett egy másik platinafémet - a ródiumot. A palládium izolálás elsőbbsége valószínűleg azzal magyarázható, hogy ez a legelterjedtebb platinafém. Ráadásul a természetben őshonos állapotban is előfordul. Ezt 1809-ben W. Wollaston, 1825-ben A. Humboldt mutatta be (a brazil platinaércek példáján, amelyek az uráli platina felfedezése előtt voltak az egyetlen kutatási forrás).

A palládium volt a kulcsa a rokonok felfedezésének, ami 1803-1804 fordulóján történt, vagyis még azelőtt, hogy a palladin híre széles körökbe behatolt volna.

A rokonság forrása szintén nyers platina volt, természetesen Dél-Amerika lelőhelyeiről. Csak azt nem tudni, hogy ez ugyanaz a minta volt-e, amelyben Wollaston palládiumot fedezett fel. Miután a nyers platina egy részét feloldotta aqua regiában, és a savfelesleget lúggal semlegesítette, a palladin felfedezője először ammóniumsót adott hozzá, hogy a platinát ammónium-klórplatinát formájában kicsapja. A maradék oldathoz higany-cianidot adtunk (itt jött jól a palládium-izolációs készség), a csapadékban palládium-cianid jelent meg. Miután az oldatot megtisztította a higany-cianid feleslegétől, és az oldatot szárazra párolta, Wollaston gyönyörű sötétvörös csapadékot észlelt, amely véleménye szerint a nátrium és az új fém kettős kloridja.

Ez a só hidrogénáramban hevítve könnyen lebomlik, és a nátrium-klorid eltávolítása után fémpor marad. A tudós új fémet is készített golyók formájában. A ródium nevét az első sójának vörös színéről kapta (görögül a rhod jelentése „rózsa”).

Ez az elem talán a legkevésbé előforduló platinafémek közül. Csak egy saját ásvány ismert róla - a rodit, amelyet Brazília és Kolumbia aranytartalmú homokjában fedeztek fel. Ugyanakkor számos ásvány ismert más platinafémekről.

OZMIUM ÉS IRIDIUM

Eddig még nem volt olyan eset a tudomány történetében, hogy két éven belül egy országban, Angliában négy új, hasonló tulajdonságú elemet fedeztek volna fel egyszerre. W. Wollastonnal egy időben honfitársa, S. Tennant platinafémeket tanulmányozott. De ha a palladin és rokonai felfedezése W. Wollastoné, akkor az ozmium és az irídium izolálása más tudósok nevéhez fűződik, bár S. Tennant érdeme a legnagyobb.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete