Палладий. Самый востребованный металл

maxresdefault 13

Палладий. Никогда этот металл не был дешёвым. На Земле его мало (содержание в земной коре не превышает 0,000001%), а области его применения своим числом стремятся к бесконечности. И конечно же при таких обстоятельствах правят законы рынка. Небольшое предложение и значительный спрос могут иметь только одно последствие: цена на палладий всегда будет высокой. И иногда этот металл даже превосходит по цене золото, и становится самым востребованным драгоценным металлом на планете.

Открыл палладий в 1803 году английский химик Уильям Хайд Волластон. И это была весьма запутанная история. Но об этом мы поговорим в другой раз.

Но почему этот металл так ценен? Да просто потому, что физико-химические свойства палладия делают его идеальным материалом для использования в катализаторах бензиновых и дизельных автомобилей. И ещё в конденсаторах и других компонентах электронных устройств. Это два наиболее частых применения металла. Но есть и другие. Не менее интересные.

На этой планете есть люди, которые отводят палладию важную роль в прекрасной мечте о холодном термоядерном синтезе. Которая, впрочем, на данный момент не имеет никаких признаков воплощения в жизнь. По крайней мере, в среднесрочной перспективе.

Это лишь некоторые из причин, по которым стоит узнать палладий поближе.

Итак, поехали!

палладий в таблице Менделеева
Место палладия в таблице Менделеева. Из открытых источников.

Палладий: дорог и редок

Палладий — химический элемент с атомным номером 46, что означает, что атом этого элемента имеет в ядре 46 протонов и столько же электронов, вращающихся вокруг него. Символ, который позволяет нам найти его в периодической таблице элементов, — Pd. Палладий входит в число металлов «платиновой группы», состоящей из шести схожих по физико-химическим свойствам химических элементов (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина).

Красивый серебристый цвет и слабая распространённость делали палладий драгоценным металлом с самых древних времён. Но не только это. Его уникальные свойства тоже поднимали ценность металла в глазах человека.

При контакте с воздухом палладий не окисляется, он мягок и ковок, это наименее плотный металл платиновой группы, имеющий самую низкую температуру плавления. И, что гораздо удивительнее, металл способен поглощать огромные количества молекулярного водорода (H2) при комнатной температуре.

Именно это последнее свойство во многом делает палладий идеальным кандидатом для использования в автомобильных катализаторах, поскольку он может поглощать молекулярный водород в 900 раз большем объёме, чем имеет атом металла.

В природе палладий встречается в виде семи изотопов, шесть из которых стабильны и, следовательно, не радиоактивны.

В природе палладий почти всегда встречается в виде сплавов с другими металлами платиновой группы, например с самой платиной, родием или рутением, и даже в сплаве с золотом. Для добычи даже небольшого количества палладия необходимо переработать огромное количество руды, что делает его получение очень дорогостоящим занятием.

Наиболее богатые известные месторождения палладия находятся на территории нашей страны, в Уральских горах. В настоящее время Россия производит около 40% палладия из того объёма, который продаётся на мировом рынке.

Другими странами, которые также имеют запасы этого металла, являются Южная Африка, Канада, США, Эфиопия и Австралия, на долю которых приходится оставшиеся 60%.

Если сложить редкость палладия, его дорогую добычу и тот факт, что основные запасы металла сосредоточены всего в нескольких странах, нетрудно понять, почему он такой дорогой, и иногда превосходит по цене золото.

брусок палладия фото
Слиток палладия. Из открытых источников.

Полезный металл

Любопытно, но в современных ядерных реакторах палладий является одним из отходов, остающихся после их работы. Однако высокий уровень радиации, излучаемый этим материалом, и его сложная обработка не позволяют использовать этот метод производства палладия.

Как уже упоминалось выше, одним из наиболее важных применений палладия в настоящее время является покрытие им керамической сетки, содержащей катализаторы или каталитические нейтрализаторы, установленные как в бензиновых, так и в дизельных автомобилях.

Благодаря палладию и другим металлам платиновой группы катализаторам автомобилей удаётся нейтрализовывать выбросы угарного газа (CO) и углеводородов, превращая их в углекислый газ (CO2) и водяной пар (H2O). В то же время оксиды азота (NOx) диссоциируются на таких катализаторах на молекулярный азот (N2) и кислород (O2). Два этих газа входят в состав воздуха, которым мы дышим.

Для того, чтобы этот процесс заработал, температура участвующих в реакции элементов должна быть не ниже 426 градусов Цельсия. Поэтому катализатор размещается, как правило, как можно ближе к выпускному коллектору, который образован трубками, собирающими выхлопные газы, появляющиеся в результате процесса сгорания топлива внутри цилиндров двигателя.

Роль палладия в бытовой электронике

Применение палладия выходит далеко за рамки его использования в качестве незаменимого элемента в каталитических нейтрализаторах автомобилей. В бытовой электронике этот элемент также высоко ценится за свои превосходные свойства.

Промышленность нашла палладию несколько применений. И одно из наиболее актуальных – применение металла, обычно в сплаве с серебром, в электродах многослойных керамических конденсаторов, которые используются во многих электронных устройствах.

Большинство из таких конденсаторов имеют относительно простую структуру: две пластины из металлического материала, способного проводить электричество, называемые электродами, разделённые изолирующим материалом. Последний представляет собой диэлектрик, компонент с очень низкой электропроводностью, который, следовательно, ведёт себя как изолятор. Такая структура позволяет конденсатору сохранять электрический заряд.

В составе электродов используется палладий, а в качестве диэлектрика в этих конденсаторах применяется керамика.

В настоящее время можно найти многослойные керамические конденсаторы во многих электронных устройствах, которые используются в повседневной жизни. Например, в материнских платах компьютеров, телевизоров и другого электронного оборудования.

Палладий также часто используют, обычно в сплаве с никелем, для покрытия мест контакта между электрическими деталями. Хотя в этом применении он конкурирует с родием, который, как было упомянуто выше, тоже является одним из металлов платиновой группы.

конденсаторы с палладием
Конденсаторы, содержащие палладий. Из открытых источников.

Палладий и холодный синтез

Однако спрос на палладий выходит далеко за рамки автомобильной промышленности и производства бытовой электроники. Палладий очень популярен, например, в ювелирном деле как альтернатива серебру и белому золоту. Его используют в фотографии из-за способности образовывать эмульсии, облегчающие проявление фотоплёнки. А ещё палладий используется в электрохимии из-за его способности поглощать огромные количества водорода при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении.

Но самое удивительное не это. А то, что несколько учёных использовали палладий для того, чтобы попытаться продемонстрировать всему миру возможность осуществления «холодного» термоядерного синтеза.

В подробности вдаваться не будем, отметим лишь, что палладий использовался при поведении подобных работ из-за своих свойств по поглощению водорода, которые мы отмечали выше.

Двумя случаями использования палладия, которые получили наибольшую известность благодаря авторитету участвовавших в них учёных, были сообщения от электрохимиков Мартина Флейшмана, британца, и Стэнли Понса, американца, в 1989 году, а также демонстрация японского физика Ёсиаки Араты и его команды в 2008 году. Все они использовали, среди других химических элементов, палладий и утверждали, что успешно провели «холодный» термоядерный синтез.

Однако эти эксперименты другие исследовательские группы повторить не смогли, а это непременное условие для того, чтобы считать то или иное достижение состоявшимся. Поэтому к «холодному» синтезу интерес начал теряться.

Последние полученные результаты показывают, что на самом деле происходит вовсе не слияние ядер друг с другом, а несколько другой процесс – протоны и электроны взаимодействуют между собой, порождая при этом новые нейтроны.

Но в любом случае, это интересное направление исследований. И вполне вероятно, что оно преподнесёт нам некоторые сюрпризы в ближайшие годы.

Всем добра.

Живой Космос
Оставьте комментарий!