Палла́дий (лат. Palladium), Pd, химический элемент VIII группы короткой формы (10-й группы длинной формы) периодической системы; атомный номер 46, атомная масса 106,42; относится к платиновым металлам. Природный палладий состоит из шести стабильных изотопов: ¹⁰²Pd (1,02 %), ¹⁰⁴Pd (11,14 %), ¹⁰⁵Pd (22,33 %), ¹⁰⁶Pd (27,33 %), ¹⁰⁸Pd (26,46 %), ¹¹⁰Pd (11,72 %). Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 91–123; наиболее долгоживущий ¹⁰⁷Pd (период полураспада T_1/2 6,5·10⁶ лет, β-излучатель). Изотопы Палладий образуются в больших количествах при делении ядер урана U и плутония Pu.

Распространённость в природе

Палладий относится к редким элементам; содержание в земной коре составляет 1·10^–6 % по массе. В природе встречается в сульфидных медно-никелевых рудах в виде собственных минералов [известно около 30, важнейшие – фрудит PdBi₂, стибиопалладинит Pd₃Sb, звягинцевит Pd₃Pb, брэггит (Pd, Pt, Ni)S] и как изоморфная примесь в минералах никеля и/или меди. В России подобные руды встречаются в Норильском промышленном районе, причём содержание Pd в них в 4–5 раз превышает содержание Pt; в мире – в ЮАР, Зимбабве, Канаде, США, Австралии. Палладий входит также в состав шлиховой платины (Восточная Сибирь). См. также Платиновые руды.

Образец палладия.Образец палладия.

Историческая справка

Элемент открыт в 1803 г. У. Х. Волластоном при исследовании самородной платины и назван в честь открытия астероида Паллады.

Свойства

Конфигурация внешней электронной оболочки атома палладия 4d¹⁰; степени окисления от +1 до +6 (наиболее устойчива +2); электроотрицательность по Полингу 2,2; атомный радиус 140 пм; ионный радиус для Pd(II) 78 пм и 100 пм (координационное число 4 и 6), для Pd(III) 90 пм (координационное число 6). При нормальных условиях палладий – серебристо-белый металл; кристаллическая решётка гранецентрированная кубическая; t_пл 1554 °С (самая низкая по сравнению с другими платиновыми металлами), t_кип 2940 °С, плотность 12 020 кг/м³, теплопроводность 75,3 Вт/(м·К), коэффициент термического расширения 1,17·10^–5 К^–1 (при температуре 0–100 °С), удельное электрическое сопротивление 10,8·10^–8 Ом·м; парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость 6,7·10^–8 м³/кг.

Палладий – пластичный металл, легко поддаётся ковке, штамповке, прокатке, протяжке, хорошо полируется и сваривается. Из него удаётся получать тончайшие листы и тонкую проволоку. Палладий упрочняется при холодном деформировании, но становится мягче после отжига. Для отожжённого палладия модуль упругости 117 ГПа, относительное удлинение 25–40 %; твёрдость по Виккерсу 37–39.

Палладий обладает наиболее высокой химической активностью по сравнению с другими металлами платиновой группы: растворяется при нагревании в концентрированной азотной кислоте и концентрированной серной кислоте, в царской водке. Окисляется на воздухе с образованием тусклой плёнки PdO. Может быть переведён в раствор действием хлора на суспензию металлического порошка в разбавленной соляной кислоте либо путём анодного растворения постоянным током в соляной кислоте. С кислородом палладий образует оксид PdO (порошок чёрного цвета, устойчив до температуры 800–850 °С, выше которой разлагается до металла) и диоксид PdO₂ (порошок тёмно-красного цвета, сильный окислитель). Палладий обладает способностью обратимо поглощать водород: при комнатной температуре один объём Pd поглощает свыше 800 объёмов H₂.

Палладий непосредственно реагирует при температуре красного каления с фтором, хлором, бромом и иодом с образованием соединений состава PdX₂ (Х – галоген, кроме фтора); при взаимодействии с фтором образуется трифторид PdF₃. Галогениды палладия – коричневые (PdI₂ – чёрный) кристаллические порошки. Наиболее изучен дихлорид PdCl₂. Его получают обычно растворением Pd в царской водке с последующим многократным упариванием образующегося раствора тетрахлоропалладиевой кислоты H₂[PdCl₄], которая существует только в растворе. PdCl₂ – неорганический полимер, образованный мостиковыми атомами хлора. Раствор PdCl₂ в спирте является очень чувствительным реактивом на СО, т. к. образует с ним карбонилхлорид состава PdCOCl₂. Будучи халькофильным элементом, Pd образует многочисленные соединения с серой, селеном и теллуром (например, с серой – моносульфид PdS и дисульфид PdS₂ – практически нерастворимые в воде порошки коричнево-чёрного цвета, а также PdSe, PdSe₂, PdTe₂).

Палладий образует многочисленные комплексные соединения, а также палладийорганические соединения. Наиболее изученными и распространёнными являются комплексные хлориды состава M₂[PdCl₄] ($M–Na$, $K$, $NH_4^+$, $Rb$, $Cs$), комплексные катионы, например [Pd(NH₃)₄]²⁺, органические катионы. В водных растворах комплексы палладия гидролизуются. При нитровании хлоридных комплексов образуются нитрокомплексы состава [Pd(NO₂)₄]^2–. Сульфаты PdSO₄ и PdSO₄· 2H₂O – типичные координационные соединения, отличающиеся способами координации группы SO₄ к центральному атому. При использовании в качестве лигандов фосфинов, арсинов, изонитрилов и других стабилизируется состояние Pd(0) и Pd(I), для которых также описаны многочисленные комплексные соединения.

Получение и применение

Получают палладий в процессе аффинажа платиновых концентратов, заключительной стадией которого выступает термическое разложение транс-изомера [Pd(NH₃)₂Cl₂]. В свою очередь, платиновые концентраты получают из шламов электролиза никеля и меди. Годовое производство палладия в 2019 г. составило 210 т.

Главным производителем палладия в мире является Россия, определяющая также конъюнктуру рынка этого металла. Основные области применения палладия – катализ (палладиевые катализаторы применяются в химической и нефтехимической промышленности, в автомобильном транспорте для очистки выхлопных газов), электроника, электротехника, а также медицина (в частности, широко используются стоматологические палладийсодержащие сплавы). Перспективная область применения палладия – ювелирная промышленность.