Зачем отделять металл?
причины для создания химической лаборатории дома у всех разные. Зачем может понадобиться чистый палладий? Домашняя добыча металлов обычно осуществляется либо химиками-любителями, которым этот элемент действительно нужен в качестве катализатора для исследований, либо предпринимателями, которые хотят пожертвовать металл.
Обе эти группы экспериментов ищут ответ на один вопрос: как отличить палладий, содержащийся в радиодеталях? Полученный Pd можно использовать в качестве катализатора, ускоряющего процесс многих химических реакций, или просто сдать в цветной металлолом. Чаще всего именно для этого стараются изолировать драгоценный металл от старых конденсаторов. За последние годы палладий значительно подорожал, цена одного грамма металла в рублях превышает тысячу рублей. Тем, кто хочет таким образом подзаработать, гораздо выгоднее сдать чистый металл, чем собирать и продавать несколько килограмм радиоэлементов, его содержащих.
Это вызывает много вопросов, в том числе:
- Где найти металл?
- Как выделить палладий и отделить его от примесей?
- Где его можно взять?
Pd используется в производстве всех типов конденсаторов, реле, контактов и микросхем. Драгоценный металл встречается как в деталях советского производства, так и в современных элементах. Современная электронная промышленность активно использует этот элемент и ведет дальнейшие разработки для расширения области его применения.
Для достижения аффинажа палладия требуются знания в области химии, процесс довольно сложный, поэтому для повторения его в домашних условиях лучше всего посмотреть видео, рассказывающее об особенностях технологии. Методы отделения Pd от примесей зависят от того, какие примеси необходимо удалить. Металл в электронных деталях может присутствовать как в чистом виде, так и в сплавах, содержащих платину, медь, серебро, вольфрам, висмут и другие элементы.
сдать палладий в виде лома цветных металлов достаточно проблематично. Если с золотом все гораздо проще — его можно просто отнести в пункт скупки, то для возврата Pd нужно искать лицензированный прием цветных металлов. Незаконный оборот цветных металлов преследуется по закону.
Общие сведения и область применения материала
Востребованность палладия обусловлена его особыми химическими и физическими свойствами:
- вещество устойчиво к воздействию щелочей и влаги;
- материал не боится воздействия аммиака;
- металл имеет высокую температуру плавления;
- материал обладает оптимальной электропроводностью.
Поскольку вещество реагирует на действие концентрированной азотной кислоты, его чаще всего используют для аффинажа палладия. Металл нашел широкое применение в следующих отраслях:
- для удаления примесей из водорода путем глубокой очистки;
- для производства электрических контактов, которые в составе микросхем и приборов активно используются в аэрокосмической и военной промышленности. Здесь ценится высокая износостойкость материала;
- в медицине — для изготовления протезов и всевозможных узкопрофильных приспособлений;
- хлорид палладия востребован в гальванике, он необходим для металлизации диэлектриков — это один из этапов производства электрических схем;
- с помощью катализаторов на основе палладия выявляется даже минимальное присутствие угарного газа в воздухе, и масло расщепляется;
- введение этого металла в золото способствует изменению цвета сплава, методика активно используется в ювелирной нише.
Палладий используется в медицине
Палладий востребован в производстве измерительной техники, так как исключает возможность поверхностной коррозии, это свойство актуально при конструировании химической аппаратуры. Палладиевое покрытие электрических контактов предотвращает искрение.
Физические свойства
Палладий был впервые получен английским химиком Уильямом Волластоном в 1803 году. Металл получил свое название от астероида Паллада. Астероид был обнаружен незадолго до того, как элемент был получен в лаборатории.
Палладий имеет серебристо-белый цвет. Внешний вид металла напоминает серебро. Платинит обладает следующими физическими свойствами:
- плотность металла — 12,0 г/см3,
- температура плавления — 1554°С,
- твердость по шкале Бринелля — 52 кгс/мм2,
- температура кипения металла 2940°С,
- модуль упругости платинита 12600 кгс/мм2.
К вашему сведению. Палладий — самое редкое вещество на Земле. Содержание этого элемента в земной коре не превышает 0,000001%.
Структура металла изменяется уже при температуре 18–20°С. Дальнейшее нагревание делает эти изменения необратимыми.
Добавление веществ из элементов платиновой группы значительно улучшает свойства палладия. Например, добавление рутения и родия удваивает прочность химического элемента на разрыв.
Читайте также: Лом нихрома − цена за 1 кг и как его определить
АСТРА
Аффинаж (фр affinage, от affiner — очищать) — металлургический процесс получения драгоценных металлов высокой чистоты путем отделения от них примесей.
Аффинаж металлов – очистка «грязных» металлов от примесей.
Различают три основных метода аффинажа металлов — электролитический, химический и пирометаллургический.
Аффинаж драгоценных металлов – это комплекс технологических мероприятий, направленных на получение драгоценных металлов высшей чистоты. Аффинаж включает ряд стадий очистки, среди которых преобладают методы химической обработки, физической обработки, концентрирования и, наконец, получения металла заданной химической чистоты.
Серебро
Использование серебра
Наиболее важные области применения серебра: — Производство зеркал и источников питания — Производство монет и ювелирных изделий — Производство столового серебра и бытовой техники — Фотоматериалы (фотобумага и расходные материалы) — Производство линз и светочувствительных очков.
Основные методы аффинажа серебра:
— Сухие методы аффинажа серебра — Метод купелирования. — Содовый метод. — Мокрые способы аффинажа серебра. — Химические методы извлечения серебра из лабораторных и технических отходов. — Химические методы извлечения серебра из отработанных фиксирующих растворов. — Электролитический метод аффинажа серебра
Золото
Основные области применения золота:
— драгоценные металлы — ювелирная промышленность — электронная промышленность — стоматология
Основные способы аффинажа золота:
— Сухие способы аффинажа золота — Аффинаж с селитрой — Аффинаж хлором по методу Миллера — Мокрые способы аффинажа золота — Химические способы аффинажа золота из лабораторных и технических остатков — Способ аффинажа. — Способ аффинажа из раствора хлористого золота, восстановление золота сернокислым железом. — Осаждение золота гидрохлоридом гидразина. — Переработка краски из золотосодержащего порошка. — Извлечение золота из фотоостанков. -Обработка изделий из цветных металлов и сплавов, покрытых золотом. — Электролитическая очистка
Палладий
Основные области применения золота:
— катализ — ювелирная промышленность — электронная промышленность — стоматология
Основные методы аффинажа палладия:
-Способы получения чистого металлического палладия -Способы аффинажа из технических остатков -Палладиевая губка. — Коллекция коллоидного палладия — Коллекция палладиевой черни
Платина
Использование платины — катализ — ювелирная промышленность — электронная промышленность — стоматология Способы аффинажа платины Способ аффинажа царской водкой Очистительные лабораторные остатки платины Платиновая чернь из ненасыщенных растворов Способы цементации из растворов
Платина (исп. Platina) — 78-й элемент таблицы Менделеева, атомная масса 195,08; драгоценный металл серо-стального цвета.
Платина, особенно в тонкодисперсном состоянии, является весьма активным катализатором многих химических реакций, в том числе применяемых в промышленных масштабах. Например, платина катализирует присоединение водорода к ароматическим соединениям даже при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода. Еще в 1821 г немецкий химик И. В. Доберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует ряду химических реакций; при этом сама платина не претерпела изменений. Таким образом, платиновая чернь окисляла пары зубного камня до уксусной кислоты даже при обычных температурах. Два года спустя Доберейнер обнаружил способность губчатой платины воспламенять водород при комнатной температуре.
Если смесь водорода и кислорода (взрывоопасный газ) привести в контакт с платиновой чернью или губчатой платиной, сначала происходит относительно спокойная реакция горения. Но так как эта реакция сопровождается выделением большого количества тепла, платиновая губка раскаляется, и гремучий газ взрывается. Основываясь на своем открытии, Доберейнер разработал «водородный кремень» — устройство, широко использовавшееся для разведения огня до того, как были изобретены спички.
Иридий
Применение иридия: — иглы — медицина Иридий – это химический элемент с атомным номером 77 в таблице Менделеева, обозначаемый символом Ir (лат. Iridium). Иридий — очень твердый, тугоплавкий, серебристо-белый переходный металл платиновой группы, обладающий высокой плотностью и уступающий по этому показателю только осмию. Обладает высокой коррозионной стойкостью даже при 2000°С.
Содержание иридия в земной коре ничтожно (10–7 мас. %). Он гораздо реже золота и платины и вместе с родием, рением и рутением является одним из наименее распространенных элементов. Однако в метеоритах иридий встречается относительно часто, и, возможно, реальное содержание этого металла на планете гораздо выше: его высокая плотность и высокое сродство к железу (сидерофильность) могут привести к вытеснению иридия вглубь Земли, в ядро планеты, формирующееся из расплава.
Из чистого иридия изготавливают тигли для лабораторных целей и насадки для выдувания огнеупорного стекла. Вы, конечно, можете использовать иридий в качестве покрытия. Однако здесь есть трудности.
Осмий
Применение осмия: — реакции катализа — часовая промышленность — ювелирная промышленность
Осмий — химический элемент с атомным номером 76 в периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева, обозначаемый символом Os (лат. Osmium). В стандартных условиях это голубовато-серебристый хрупкий переходный металл. Относится к группе платиновых металлов.
Квитанция
Осмий выделяют из обогащенного платиновыми металлами сырья прокаливанием этого концентрата на воздухе при температуре 800–900 °С. При этом происходит количественная возгонка паров легколетучего четырехокиси осмия OsO4, которые затем поглощаются раствором NaOH.
При выпаривании раствора выделяется соль — перосмат натрия, который затем восстанавливается водородом при 120 °С до осмия:
Na2OsO2(OH)4 + 3H2 = 2NaOH + Os + 4H2O.
Осмий получают в виде губки.
Родий
Родий (лат. Rhodium; обозначается символом Rh) — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 45. Родий — простое вещество (номер CAS: 7440-16-6) — твердый серебристо-белый переходный металл. Драгоценный металл платиновой группы.
Родий — твердый металл серебристо-серого цвета. Обладает высоким коэффициентом отражения электромагнитных лучей в видимой части спектра, поэтому широко применяется для изготовления «поверхностных» зеркал.
— Ювелирная промышленность — Катализаторы (родий используется в каталитических нейтрализаторах, в том числе в каталитических фильтрах выхлопных газов автомобилей, сплав родий-платина — очень эффективный катализатор для производства азотной кислоты окислением аммиака воздухом, альтернативного заменителя пока нет для его использования) — конструкционный материал (в производстве стекла (платино-родиевый сплав — насадки для стеклянных нитей, для жидкокристаллических дисплеев). В связи с ростом производства жидкокристаллических устройств быстро растет потребление родия (в 2005 г.) в производстве стекла использовано 1,55 т родия, в 2003 г. — 0,81 т) — Термопары — Материал контактной пары
Холодный белый блеск родия хорошо сочетается с бриллиантами, фианитами и другими вставками. Также родий добавляют в качестве легирующей, упрочняющей добавки к платине и палладию. Покрытие родием на ювелирном изделии уменьшает износ и увеличивает твердость изделия, защищает его от царапин и придает ослепительный блеск. Чистый металлический родий
Рутений
Использование рутения: — автомобильная промышленность — электротехника — ювелирная промышленность
Рутений — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 44. Обозначается символом Ru (лат. Ruthenium). Простое вещество рутений (номер CAS: 7440-18-8) представляет собой переходный металл серебристого цвета. Относится к платиновым металлам.
Происхождение имени
В 1844 году профессор Казанского университета Карл Карлович Клаус открыл новый химический элемент и назвал его рутением в честь Руси (Ruthenia — латинское название Руси). История открытия рутения опубликована в Бюллетенях АН СССР.
Квитанция
Существенным источником рутения для извлечения является его выделение из осколков деления ядерных материалов (плутония, урана, тория), где содержание отработавших твэлов достигает 250 граммов на тонну «сгоревшего» ядерного топлива. Чистый металлический рутений
Химические свойства
Палладий характеризуется высокой инерционностью и гальванической стабильностью. Эти свойства объясняются своеобразной атомной структурой. Металл не взаимодействует с молекулами воды, кислот и щелочей.
При нагреве до температуры 300–350°С сопротивление материала стабильно. При дальнейшем нагревании металл окисляется кислородом. Результатом химической реакции является появление на поверхности вещества матовой оксидной пленки.
При нагревании до 800–850°С вещество разрушается. В этом диапазоне температур металл становится стойким к окислению.
Это интересно! Раствор азотной кислоты утончает пластину из чистого титана на 19 мм в год. Сплав титана и палладия снижает этот показатель до 0,10 мм в год.
При температурах 500°С и выше металл взаимодействует с фтором и другими окислителями.
Палладий улучшает антикоррозионные свойства титана. Добавление платиноида значительно повышает стойкость титана к агрессивным средам.
Отделение палладия от золота
Для проведения такой химической реакции необходимо исходное вещество поместить в смесь, состоящую из концентрированной азотной и соляной кислот. Эта композиция известна как «Царская водка». При наличии на руках палладий-серебряного сплава в качестве реагента используется азотная кислота.
К солево-азотному раствору добавляют дистиллированную воду. При этом смесь выдерживают в таком виде около суток, в течение которых происходит разложение веществ. По истечении отведенного времени в емкости образуется осадок в виде хлорида серебра, который необходимо профильтровать.
Для отделения палладия от оставшегося в составе золота в смесь добавляют аммиак. Емкость снова должна постоять двое суток. Затем золотой раствор фильтруют. Рекомендуется поместить его в отдельную емкость и восстановить драгоценный металл цинком.
Оставшийся фильтрат палладия подвергают воздействию небольшого количества соляной кислоты. В результате этой реакции появляется осадок, имеющий желтый оттенок с примесью оранжевого. Через несколько часов его необходимо отфильтровать, высушить и прокалить, нагреть до температуры 500 градусов. Результатом этой операции будет порошок, состоящий из палладия.
В каких деталях и устройствах содержится?
Драгоценные металлы — платина, золото, палладий — часто используются в производстве радиодеталей. Производители используют их, чтобы максимально продлить срок службы своей продукции.
Благодаря своим свойствам палладий является частым гостем в радиодеталях. Чаще всего его можно встретить в конденсаторах и микросхемах.
При извлечении палладия из конденсаторов необходимо учитывать, что во многих из них он находится в сплаве с платиной. Выбор этих элементов обусловлен их способностью сохранять необходимые качества при высоких температурах. Соотношение между Pd и Pt варьируется в зависимости от типа конденсатора.
Способы выделения металла из деталей
У каждого свои способы выделения Pd из радиодеталей. Большинство любителей, занимающихся получением металла, практикуют различные методы и выбирают для себя лучший. Добиться хорошего результата обычно удается только методом проб и ошибок. Металл можно получить как электролизом, так и в результате ряда цепочек химических реакций. Приведем несколько примеров достижения Pd.
Металл можно удалить с деталей во время электролитического процесса. Электролиз проводят в концентрированной серной кислоте, основа латунной или медной детали остается нетронутой. В процессе образуется не сам палладий, а его соединение, которое затем необходимо растворить в «царской водке». Роль электролита в процедуре играет серная кислота, анодом выступает сама заготовка, а катодом – свинец.
Рабочее напряжение должно быть на уровне 11-13 вольт, его лучше использовать до погружения детали в раствор. Pd удаляется в виде черного порошка, часть может быть собрана в виде чешуек. Пока электролит чистый, промывка довольно проста. Если раствор уже очень горячий, его необходимо охладить; когда раствор израсходован до завершения удаления палладия, его необходимо заменить новым. Дальнейшую обработку осадка проводят «царской водкой».
Перед удалением палладия с площадок пластин с помощью химического процесса необходимо подумать о том, как вы будете отделять металл, если он содержит примеси других элементов. Если у вас есть сплав Pd с серебром и золотом, для отделения металла вам потребуются азотная и соляная кислоты, а также водный раствор аммиака.
Палладий хорошо растворяется в азотной кислоте и воде. Как понять, содержит ли сырье Pd? Если в результате реакции раствор приобретает насыщенный коричневый оттенок, металл в сплаве присутствует, и есть смысл продолжать процедуру дальше. Сплавы палладия с серебром рекомендуется растворять в азотной кислоте, с золотом — в «царской водке». Раствор сплава Pd-Ag-Au в воде разбавляют водой и выдерживают около суток. Затем необходимо отфильтровать хлорид серебра, чтобы в растворе остались только палладий и золото.
Дальнейшее достижение аффинажа палладия осуществляется путем добавления аммиака, который смешивают с исходным раствором в избытке. Смесь должна постоять двое суток. По истечении этой паузы можно переходить к следующей фильтрации раствора: палладий остается в растворе, а золото отфильтровывается. В будущем и Pd, и Au можно будет добывать отдельно. Осадок на фильтре, содержащий золото, помещают в разбавленную соляную кислоту и восстанавливают цинком.
Фильтрат палладия подвергается другой обработке. Сначала к раствору добавляют немного соляной кислоты, в результате реакции образуется желто-оранжевый осадок — тетрахлорпалладат аммония. Этот осадок отфильтровывают через несколько часов, сушат и прокаливают при температуре выше 500 градусов. В результате всей процедуры вы получите очищенный палладий в виде порошка. В домашних условиях можно усовершенствовать процесс. Отфильтрованный раствор будет содержать следы драгоценного металла, которые можно осадить цинком или железом, а затем снова провести процедуру аффинажа. Также можно обойтись остатками металла на стенках тигля после прокаливания элемента. Эти остатки смываются азотной кислотой и снова отправляются на переработку.
Если в результате реакции вы получите сульфид палладия, его можно просто сплавить — элемент восстановится до металла под воздействием высокой температуры. Но для придания нормального вида полученному изделию рекомендуется восстановить его до черного цвета гидразином, а уже потом сплавлять.
Выход драгоценного металла, полученного разными способами, зависит от того, каково было содержание палладия в исходных радиодеталях. Использование той или иной реакции для выделения Pd зависит от наличия в сплаве элемента других металлов – каждый из них должен быть выделен по-своему.