Вход
Регистрация Зарегистрируйтесь, чтобы получить расширенные возможности...

Палладий (химический элемент)

Палла́дий (лат. Palladium, Pd; читается «палладий») — химический элемент с атомным номером 46, атомная масса 106,42. Элемент получил название в честь одного из крупнейших астероидов Паллады. Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов 102Pd (1%), 104Pd (11,14%), 105Pd (22,33%), 106Pd (27,33%), 108Pd (26,46%), 110Pd (11,72%). Наиболее долгоживущий — искусственный радиоактивный изотоп 107Pd (Т1/2 равен 7 млн. лет). Многочисленные изотопы палладия образуются при делении ядер U и Pu. В ядерных реакторах на 1 тонну топлива при трехпроцентном выгорании образуется 1,5 кг Pd.
Конфигурация двух внешних электронных слоев 4s2p6d105s0. Палладий расположен в VIIIB группе 5 периоде периодической системы элементов, вместе с рутением и родием образует триаду элементов, относится к платиновым металлам. Степени окисления 0, +1, +2 (наиболее часто), +3, +4 (часто), +5, +6 (очень редко). Радиус атома 0,137 нм, ионный радиус Pd2+ 0,078 (координационное число 4), 0,100 (6), Pd4+0,064 (6). Энергии последовательной ионизации 8,336, 19,428, 32,95 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2,2. Палладий открыт в 1803 У. Х. Волластоном при изучении самородной платины.
Редактировать

Нахождение в природе

Палладий — один из наиболее редких элементов. Содержание в земной коре 1·10–6% по массе. Встречается в самородном виде, в виде сплавов (палладистая платина, до 39% Pd) и соединений (аллопалладий содержит примеси Cu, Hg, Pt, Ru), в виде сплавов. Известно около 30 минералов, содержащих Pd: палладит PdO, станнопалладит Pd3Sn2, стибиопалладит Sb3Pd, бреггит (Pd,Pt,Ni)S.
Редактировать

Получение

Извлечение палладия начинается с выделения и разделения платиновых металлов. Из полученного концентрированного раствора соединений платиновых металлов сначала осаждают золото и платину, затем Pd(NH3)2Cl2. Далее палладий в виде Pd(NH3)2Cl2 очищают от примесей других металлов перекристаллизацией из раствора NH4Cl. Полученную соль прокаливают в восстановительной атмосфере:
Pd(NH3)2Cl2 = Pd + N2 + 2HCl + 2H2.
Приготовленный порошок палладия переплавляют в слитки. Восстанавливая растворы солей палладия, получают мелкокристаллический Pd — палладиевую чернь.
Редактировать

Физические и химические свойства

Палладий — серебристо-белый металл c гранецентрированной кубической решеткой типа Cu, а = 0,38902 нм. Температура плавления 1554°C, кипения 2940°C плотностью 12,02 г/см3. Проявляет свойства парамагнетика.
По химическому поведению Pd близок к платине. Обладает уникальной способностью растворять водород: в 1 объеме Pd при нормальных условиях растворяется 800 объемов H2. Если Pd, поглотивший H2, вынести на воздух, то он потеряет весь H2.
Палладий пластичен, микродобавки никеля или рутения улучшают механические свойства Pd.
В ряду стандартных потенциалов палладий расположен правее водорода и с неокисляющими кислотами и водой не реагирует. Это самый активный платиновый металл.
Pd устойчив к окислению при нагревании на воздухе до 300°C. При 350-800°C Pd окисляется с образованием оксида PdO:
2Pd + O2 = 2PdO
Выше 850°C оксид палладия PdO разлагается на металл и кислород, и при этих температурах Pd устойчив к окислению.
Палладий растворяется в царской водке:
3Pd + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PdCl6] + 4NO + 8H2O
В отличие от других платиновых металлов, палладий растворяется в горячих азотной и серной кислотах:
Pd + 4HNO3 = Pd(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O
Pd + 2H2SO4 = PdSO4 + SO2+ 2H2O.
При комнатной температуре реагирует с влажными Cl2 и Br2:
Pd + Cl2 = PdCl2
Кристаллический PdCl2 имеет цепочечное строение, каждый атом палладия в нем находится в центре квадрата, вершины которого образованы атомами хлора:
В присутствии хлоридов Pd образует комплексы:
Pd +2Cl2 + 2NaCl = Na2PdCl6.
При нагревании Pd реагирует с фтором, серой, селеном, теллуром, мышьяком и кремнием.
При гидролизе солей палладия (II, III, IV) получены черный гидроксид Pd(OH)2, шоколадно-черный Pd2O3·nH2O и темно красный PdO2.
Na2PdCl4 + 2NaOH = Pd(OH)2 + 4NaCl
Все эти соединения проявляют сильные окислительные свойства.
Оксиды палладия (III) и (IV) при нагревании теряют кислород и переходят в PdO:
2Pd2O3 = 4PdO + O2,
2PdO2 = 2PdO + O2.
Гидроксид палладия (II) проявляет амфотерные свойства:
Pd(OH)2 + 4HCl = H2PdCl4 + 2H2O
Pd(OH)2 + 2KOH = K2Pd(OH)4.
Известны интенсивно окрашенные аммиачные комплексы [Pd(NH4)]2+ и комплексные соединения, в которых Pd является анионом — [Pd(NH3)2][PdCl4].
Благодаря квадратному строению, многие комплексы Pd (II) обладают оптической изомерией.
Редактировать

Применение

Палладий используется для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов. Из Pd и его сплавов изготовляют медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы, некоторые лекарственные средства. Палладий используется для глубокой очистки водорода, в электронике.
Палладий и его соединения являются катализаторами химических процессов.
Редактировать

Дополнительная литература

  • Аналитическая химия платиновых металлов. М.,1972.
  • Ливингстон С. Химия рутения, палладия, осмия, иридия, платины / Пер. с англ. М., 1978.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика