Курсовая работа по неорганической химии на тему Переработка палладиевых катализаторов

ВВЕДЕНИЕ
Обычно в состав катализаторов , палладиевых , платиновых или других металлов, входит до 2 % палладия. Другую часть ,наверное будет уместно сказать большую часть, входят активированный уголь , оксид алюминия и разные примеси. Например , это может быть мелкий песок , металлические мыла и высокомолекулярные вещества. Самый распространенный способ извлечения палладия из отработанных катализаторов является сжигания катализаторов в печи с протеканием образования золы. В ней процент концентрации содержания палладия будет от 15 % до 20 %. Также есть присутствие небольшого количества углерода в виде графита.
ГЛАВА 1. ПАЛЛАДИЙ И ЕГО СВОЙСТВА.
Происхождение этого элемента. Он был назван именем Астероида Паллада. Был открыт немецким ученым в 1802 году Ольбертсом, то есть был изучен незадолго до открытия палладия как элемент. Палладий это изображение Афины Паллады , которая упала с неба. Это был символом стойкости Трои.
Волластон Уильям Хайд , конец 18 века, был лондонским врачом, работал как химиком , так и аптекарем. Он изобрел новый метод изготовления платиновой посуды. Это изобретение принесло ему немалое богатство. Бросив медицинскую деятельность, Волластон полностью посвятил себя химии. Теперь его основной задачей было изучение примесей руд и их очистки. В ходе решения этих задач он отделил из примесей платиновой руды палладий и родий. Эта работая стала открытием. Как у него это получилось ? Волластон сначала растворил руду в царской водке , тем самым нейтрализовал кислоту раствором щелочи натрия. Далее он осадил платину из раствора путем действия на него хлорида аммония. И на следующем этапе он добавил цианид ртути с целью выделения палладия. Далее уже чистый палладий выделился из цианида методом нагревания.
Как и другие металлы платиновой группы палладий мало распространен. Процент содержания его в земной коре около 1. Крупные месторождения руды находятся на Урале. Также обширные залежи палладия были найдены в Африке и Канаде.
Палладий - единственный элемент платиновой группы (кроме самой платины)встречается в самородном виде.
Минералы , которые содержат палладий , являются его соединениями со свинцом . Оловом , мышьяком , серой , висмутом , теллуром. Самый интересный минерал палладия - аллопаллдий. Встречается он виде белой с металлическим блеском руды. Он очень редок. В наше время очень активно изучается. Спектральный анализ позволил установить содержание ртути , платины , меди.
В основном , палладий получают из руды , путем переработки минералов. Они обычно бывают сульфидные никеля и купрума.
Палладий - серебристо-белый элемент платиновой группы. Палладий самый легкий металл из группы платиновых.
Химические свойства палладия
Палладий показывает высокую химическую стойкость. Он не вступает в реакцию с водой, разбавленными кислотами, щелочами и гидратом аммиака. Однако палладий реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», галогенами и серой. Например, палладий окисляется при плавлении с гидросульфатом калия и может образовывать соединения, такие как H2[PdCl6], K2[PdCl4] и Pd(NO3)2.
Одним из важных свойств палладия является его способность поглощать водород. При температуре 80°C и атмосферном давлении один объем палладия может поглотить до 900 объемов водорода. Водород, находящийся в палладии, сохраняется в атомарном виде и проявляет высокую химическую активность.
Палладий уникален тем, что имеет полностью заполненную внешнюю электронную оболочку с 18 электронами, что обеспечивает ему высокую химическую стойкость. При температурах выше 500°C палладий может взаимодействовать с фтором и другими сильными окислителями.
В соединениях палладий может проявлять валентности +2, +3 и +4, наиболее часто встречается двухвалентный палладий. Также палладий, как и другие платиновые металлы, образует множество комплексных соединений. Комплексы двухвалентного палладия с аминами, оксимами, тиомочевиной и другими органическими веществами имеют плоскую квадратную структуру, что отличает их от объемных октаэдрических комплексов других платиновых металлов. Сейчас известно множество таких комплексных соединений, некоторые из которых важны для промышленного применения, включая производство самого палладия.
Применение палладия
Одним из практических применений палладия является определение наличия угарного газа (CO) в воздухе. Для этого используется бумага, смоченная раствором хлористого палладия. Если содержание CO в воздухе превышает допустимый уровень (0,02 мг/л), бумага чернеет, так как PdCl2 восстанавливается до металлического палладия, образуя палладиевую чернь.
Применив палладий , можно определить угарный газ в воздухе. Это происходит при помощи бумажки, которая была замочена в хлористом палладии. Это отличный сигнализатор. Бумажка чернеет при наличии СО в воздухе.
Палладий часто еще применяется как катализатор. В присутствии палладия идут почти все важные реакции при низких температурах. Палладий ускоряет процесс гидрирование органических веществ даже лучше чем никель. Его используют на производстве ацетилена , фармацевтики и других продуктов органического синтеза.
Палладий также применяют в строении гальванического элемента. В качестве активирующего вещества используют хлорид палладия при металлизации диэлектриков. Например , осаждение купрума на производстве печатных плат в электронике.
Палладий дешевле чем платина. Это делает его самым перспективным металлом из всех платиновой группы. Везде , где возможно стараются заменить дорогую платину на более дешевый относительно палладий.
Катализаторы на основе палладия
Палладий широко используется в качестве катализатора благодаря своей способности инициировать и ускорять многие важные химические реакции при низких температурах. Он превосходит даже никель в ускорении процессов гидрирования различных органических соединений. Элемент №46 играет ключевую роль в производстве ацетилена, фармацевтических препаратов и других продуктов органического синтеза.

В химической промышленности палладий обычно применяется в форме «черни» (в тонкодисперсном состоянии, в котором палладий, как и другие платиновые металлы, имеет черный цвет) или в виде окисла PdO, особенно в аппаратах для гидрирования. Катализатор на основе палладиевой черни готовят следующим образом: пористый материал (например, древесный уголь, пемза или мел) пропитывают щелочным раствором хлористого палладия. Затем этот материал нагревают в токе водорода, при этом хлорид палладия восстанавливается до металлического состояния, осаждаясь на носителе в виде тонкодисперсной черни.