Вода платина. Применение платины. Где и как используется платина

Популярная библиотека химических элементов. Вода платина


платина - это... Что такое платина?

ПЛА́ТИНА -ы; ж. [исп. platina] Химический элемент (Pt), благородный металл серебристо-белого цвета, обладающий красивым внешним видом, химической стойкостью и тугоплавкостью (применяется в электро- и радиотехнике, ювелирном деле, как химический катализатор). Самородная п. Кольцо из платины. Сплавы с платиной. П. подорожала.

◁ Пла́тиновый (см.).

ПЛА́ТИНА (лат. Platinum, испанское platina, уменьшительное от plata — серебро), Pt, читается «платина», химический элемент с атомным номером 78, атомная масса 195,083. Платина состоит из четырех стабильных изотопов 194Pt (32,9%), 195Pt (33,8%), 196Pt (25,2%), 198Pt (7,2%) и двух слабо радиоактивных 190Pt (0,013 %, период полураспада Т1/2 = 6,9·1011 лет), 192Pt (0,78 %, Т1/2 = 1015лет). Относится к платиновым металлам (см. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ) и располагается в 6 периоде, в VIIIB группе периодической системы элементов. Входит в триаду платина, осмий, иридий. Конфигурация двух внешних электронных слоев 5s2p6d96s1. Степени окисления 0, +2, +3, +4, +6 и редко +5 (валентности 0, II, III, IV, V, VI). Наиболее характерна степень окисления +4. Радиус атома 0,138 нм, ионный радиус иона Pt2+ — 0,074 (координационное число 4), Pt2+ — 0,094 (6) , Pt4+ — 0,0765 (6), Pt5+ — 0.071 нм (6). Энергии ионизации Pt0 — Pt+ — Pt2+ — Pt3+ равны 9,0, 18,56, 23,6 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2,2. История открытия Платина известна человечеству с древнейших времен. Изделия, содержащие платину, найдены при раскопках древнеегипетских гробниц и древнеиндейских поселений в Колумбии. Первое описание платины в Европе сделал А. де Ульолоа, который участвовал во французской экспедиции в 1736 с целью определения длины экватора. В его записях упоминается благородный металл platina,найденный в колумбийских золотых рудниках. В 1741 южноамериканские образцы металла были доставлены в Европу, где сначала платину рассматривали как «белое золото». В середине 18 века была установлена элементарная природа платины. В настоящее время «белым золотом» называют сплавы золота и платины. Расплавить чистую платину удалось в 1783 А. Л. Лавуазье (см. ЛАВУАЗЬЕ Антуан Лоран) . Получение Производство платины в виде порошка началось в 1805 англичанином У. Х. Волластоном (см. ВОЛЛАСТОН Уильям Хайд) из южноамериканской руды. В настоящее время платину получают из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке (см. ЦАРСКАЯ ВОДКА), после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO3. При этом иридий и палладий восстанавливаются до Ir3+ и Pd2+. Последующим добавлением хлорида аммония выделяют (Nh5)2PtCl6. Высушенный осадок прокаливают при 800–1000°C: (Nh5)2PtCl6 = N2 + 6HCl + Pt + h3. Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением (Nh5)2PtCl6 и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки. При восстановлении платиновых растворов химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину — платиновую чернь. Нахождение в природе Платина — один из наиболее редких элементов, ее содержание в земной коре 5·10–7% по массе. Она встречается в природе в сульфидных, медно-никелевых и медно-молибденовых рудах, в виде самородков и самородных сплавов с иридием или палладием. Минералы платины: PtAs2 (сперрилит), PtS (куперит), (Pt,Pd,Ni)S (брэггит). Физические и химические свойства Платина — тугоплавкий тяжелый (плотность при 20°C 21,45 г/см3) серебристо-белый металл. Имеет кубическую гранецентрированную решетку, a = 0,392 нм. Температура плавления 1769°C, кипения 4170°C. Проявляет свойства парамагнетика. Металлическая платина хорошо поддается прокату и сварке. В ряду стандартных потенциалов платина расположена правее водорода и с неокисляющими кислотами и водой не реагирует. По химическим свойствам платина похожа на палладий (см. ПАЛЛАДИЙ (химический элемент)), но проявляет большую химическую устойчивость. Реагирует только с горячей царской водкой: 3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3h3[PtCl6] + 4NO + 8h3O Платина медленно растворяется в горячей серной кислоте и жидком броме. Она не взаимодействует с другими минеральными и органическими кислотами. При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов): Pt + 2Cl2 + 2NaCl = Na2[PtCl6]. При нагревании платина реагирует с серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объем поглощаемого водорода меньше и способность его отдавать при нагревании у платины меньше. При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: черный PtO, коричневый PtO2, красновато-коричневый PtO3, а также Pt2O3 и Pt3O4. Для платины известны гидроксиды Pt(OH)2 и Pt(OH)4. Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлорплатинатов, например: Na2PtCl4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt(OH)2Ї, Na2PtCl6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt(OH)4Ї. Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства: Pt(OH)2 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)4], Pt(OH)2 +4HCl = h3[PtCl4] + 2h3O, Pt(OH)4 + 6HCl = h3[PtCl6] + 4h3O, Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6]. Гексафторид PtF6 — один из сильнейших окислителей, способный окислить молекулы кислорода, ксенона или NO: O2 + PtF6 = O2+[PtF6]–. C обнаруженного Н. Бартлеттом (см. БАРТЛЕТТ Нил) взаимодействия между Хе и PtF6, приводящего к образованию XePtF6, началась химия инертных газов. PtF6 получают фторированием платины при 1000 °C под давлением. Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350—400 °C дает фторид Pt(IV): Pt + 2F2 = PtF4Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой. Тетрахлорид платины (IV) с водой образует гидраты PtCl4·nh3O, где n = 1, 4, 5 и 7. Растворением PtCl4 в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H[PtCl5] и h3[PtCl6]. Синтезированы такие галогениды платины как PtBr4, PtCl2, PtCl2·2PtCl3, PtBr2 и PtI2. Для платины характерно образование комплексных соединений (см. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) состава [PtХ4]2– и [PtX6]2–. Изучая комплексы платины, А. Вернер (см. ВЕРНЕР Альфред) сформулировал теорию комплексных соединений и объяснил природу возникновения изомеров в комплексных соединениях. Применение Основное применение платина, ее сплавы и соединения находят в автомобилестроении (30—65%), в качестве катализатора для дожигания выхлопных газов автомобилей. 7—12% платины используется в нефтеперерабатывающей промышленности и органическом синтезе (в процессах гидрирования углеводородов), 7—13% — в электротехнике и электронике, 3—17% — в стекольной и керамической промышленности, 2—35% — для изготовления зубных протезов и ювелирных изделий. Физиологическое действие Все соединения платины — сильные окислители. И требуют осторожного обращения.

dic.academic.ru

Применение платины. Где и как используется платина

Самым дорогим из тройки благородных металлов считается, конечно же, платина. По распространенности в земной коре она является одним из наиболее редких элементов. В чистом виде платина практически не встречается и стоит очень дорого. Несмотря на это, применение платины в разных сферах народного хозяйства действительно очень широко. В некоторых случаях этот металл может быть даже и незаменимым.

История открытия

Все найденные на сегодняшний день самородки платины предоставляют собой ее сплавы с иридием, палладием, осмием, железом и родием. Иногда также встречаются соединения этого металла с никелем или медью. Собственно сама платина в чистом виде представляет собой металл блестящего бело-серебристого оттенка. Своим названием она обязана испанским конкистадором, завоевавшим Южную Америку. Внешне платина очень сильно похожа на серебро, но отличается гораздо большей тугоплавкостью. Испанские конкистадоры, обнаружившие в Южной Америке металл, похожий на серебро, сначала просто выкидывали его. При этом завоеватели презрительно называли его platina, что в переводе означает «серебришко».

применение платины

У нас в стране платина была обнаружена в 1819 г. Промышленная ее добыча началась уже спустя пять лет. Изначально применение платины ограничивалось в России в основном лишь металлургией. Использовали ее в качестве добавки при производстве высококачественных сталей. Однако в 1828 г. платина нашла и еще одно применение. Тогда по указу царя монетный двор России начал чеканку денег из этого металла.

В чистом виде платина была получена только в 1859 году химиком Девелем. Первоначально она в России добывалась исключительно на Верх-Исетском, Билимбаевском и Невьянском приисках. В 1824 году были открыты и другие богатые ее месторождения.

Химические и физические характеристики

Платина — металл, относящийся к группе 6-го переходного периода системы Менделеева. Основными ее свойствами являются:

  • тугоплавкость;

  • труднолетучесть;

  • способность кристаллизоваться в кубические гранецентрированные решетки.

В горячем виде платина хорошо сваривается и прокатывается. Также этот металл может довольно сильно поглощать кислород. Ниже в таблице представлены основные характеристики платины:

Основные свойства платины

Характеристика

Параметр

Плотность

21.45 г/дм3

Температура плавления

1769 С

Удельное электросопротивление

9.85 мкОм·см

Твердость

390-420 МПа

Упругость

173 ГПа

Широкое применение платины в промышленности, медицине и других отраслях народного хозяйства оправдано, помимо всего прочего, и химической ее устойчивостью. Растворяется этот металл только в царской водке и в броме. При нагревании платина может вступать в реакцию лишь с немногочисленной группой веществ.

кольца из платины

Основные сферы использования платины

Применение платины в ювелирной промышленности оправдано прежде всего ее благородством, редкостью и красотой. Именно таким образом вплоть до середины прошлого века в основном и использовался этот металл. Лишь несколько процентов от всего добываемого объема платины применялось медиками и зубопротезистами. Сегодня рост спроса на этот благородный металл неуклонно растет. Уникальные физические и химические свойства платины, помимо ювелирного производства, делают ее необыкновенно востребованной в самых разных областях промышленности и народного хозяйства:

  • в медицине;

  • космической отрасли;

  • химической индустрии;

  • авиа- и судостроении;

  • в стекольной промышленности;

  • в технике.

Применяется этот благородный металл, конечно же, и в банковском деле.

платина металл

Использование платины в ювелирной промышленности

Разумеется, наиболее широко этот металл применяется для изготовления разного рода украшений. Ежегодно в мировой ювелирной промышленности используется около 50 тонн платины. Изготавливаться из этого металла могут самые разные украшения. Кольца из платины, равно как и цепочки, серьги, браслеты и колье, не только красивы, но и долговечны.

Наибольшей популярностью в ювелирной промышленности пользуется металл 950-й пробы. В такой сплав входит 95 % собственно самой платины и 5 % иридия. Металл подобного состава отличается высокой степенью упругости и твердости. Цепочки, браслеты и кольца из платины в сплаве с иридием способны прослужить максимально долго.

В технике платина используется в основном как катализатор. Именно этот металл является лучшим окислителем аммиака до NO при производстве азотной кислоты. Используют его в данном случае обычно в виде сетки из проволоки диаметром 0,05-0,09 мм. При производстве азотной кислоты чаще всего применяется не платина в чистом виде, а ее сплав с родием. Это позволяет немного удешевить катализатор, повышает его активность и увеличивает срок хранения.

Используется платина в технической промышленности, конечно же, не только при производстве азотной кислоты. Катализаторы из этого металла способны ускорять и многие другие химические реакции. Применяется платина, к примеру, при гидрировании ароматических и технических углеводородов, кетонов, ацетилена и т. д. Также этот металл используется в сернокислотном производстве для получения SO3 или SO2.

применение платины в промышленности

Применение в нефтепереработке

На промышленных предприятиях этой специализации платина используется на самом деле достаточно широко. В данном случае ее также применяют в качестве катализатора. В нефтепереработке с помощью этого металла в специальных установках получают бензин. Конечно же, высококачественный. В нефтеперерабатывающей промышленности платину применяют не в виде сетки, а в виде мелкодисперсного порошка. Помимо бензина, с помощью этого металла получают также технический водород и ароматические углеводороды.

Конечно же, в нефтеперерабатывающей промышленности могут использоваться и другие катализаторы — молибден, алюминий и т. д. Однако платина в сравнении с ними имеет такие неоспоримые преимущества, как долговечность, большая активность и повышенная эффективность.

Применение платины в электротехнике и приборостроении

Одним из преимуществ этого металла является то, что он отличается стабильными электрическими и механическими свойствами. Это сделало платину необыкновенно востребованной в таких отраслях народного хозяйства, как:

  • радиотехника;

  • электротехника;

  • автоматика;

  • точное приборостроение.

Применение платины в электронике позволяет изготавливать качественные контакты высокоточных приборов. В этом случае металл обычно используют в сплаве с иридием. Очень часто, к примеру, платина идет на изготовление контактов печей сопротивления и разного рода работающих от сети устройств. Иногда в технике применяется также сплав этого металла с кобальтом. Такой материал используется при изготовлении магнитов, обладающих огромной силой притяжения при малых размерах.

применение платины в электротехнике

Применение платины в автомобилестроении и космической отрасли

В этих областях народного хозяйства платина также нашла довольно широкое использование. В автомобилестроении этот металл чаще всего применяется в качестве катализатора в нейтрализаторах выхлопных газов. В этом случае его используют в качестве напылителя в керамических монолитах.

В космической промышленности и самолетостроении этот металл используют в основном для изготовления электродов топливных элементов. Подобным образом платина была применена, к примеру, во всех космических кораблях серии «Аполлон».

Использование в медицине

Применение платины в этой сфере позволяет сохранить жизни тысячам больных. Ценность этого металла в данном случае заключается в том, что аналогов ему в медицине не существует. Из платины, к примеру, изготавливают специальные хирургические инструменты, стерилизовать которые можно в пламени спиртовой горелки. При такой обработке они, в отличие от изготовленных из других металлов, не окисляются.

Платина, применение в медицине которой хирургией, конечно же, не ограничивается, может использоваться также в стоматологии, кардиологии и слухопротезировании. Часто, к примеру, она применяется в качестве напылителя при изготовлении инструментов, предназначенных для лечения зубов. В кардиологии и слухопротезировании используются электроды, изготовленные из ее сплава с иридием. Их применяют в основном для стимуляции сердечной деятельности. Также их часто используют и для изготовления имплантов, предназначенных для людей с тугоухостью.

платина применение в медицине

Применение платины в стекольной промышленности

Платина — металл, помимо всего прочего, широко используемый при производстве высококачественной оптики. Также ее в сплаве с родием часто применяют при изготовлении фильер стеклянного волокна, толщина которого зачастую не превышает 1 мкм. Такой металл способен легко выдерживать тысячи часов нагрева до 1450 С. Также сплав родия с платиной практически никак не реагирует на сильные перепады температур и стоек к коррозии.

Помимо всего прочего, этот металл также очень часто используется при производстве разного рода оборудования, предназначенного для изготовления высококачественного стекла. Такие механизмы не деформируются и не окисляются в процессе производства. Также они не реагируют и с самим изготавливаемым стеклом. Очень часто в этой отрасли промышленности применяются, к примеру, платиновые тигли. Именно в них делают широко известное и очень дорогое чешское стекло.

Применение в химической индустрии

В данном случае платину также используют в основном для изготовления тиглей и другого лабораторного оборудования — чашек, термометров сопротивления и т. д. Применяются такие изделия в основном при изготовлении разного рода сверхчистых веществ. В полупроводниковых кристаллах не должно быть, к примеру, ни одного чужеродного атома на миллион собственных. Именно таких результатов и позволяет добиться использование платинового оборудования.

применение платины в автомобилестроении

Вместо заключения

Применение платины в рассмотренных выше областях целесообразно и оправдано. Но конечно же, может использоваться этот металл и в других отраслях народного хозяйства. К примеру, часто из платины делают тигли, применяемые при выращивании кристаллов для лазеров и контактов в технике слабых токов. Также из этого металла изготавливают держатели стрелок компасов, используют его в антивозрастных косметических кремах и лосьонах, лекарствах против рака и т. д.

fb.ru

Платина — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Платина (химический элемент) Пла́тина (лат. Platinum, испанское platina, уменьшительное от plata — серебро), Pt, читается «платина», химический элемент с атомным номером 78, атомная масса 195,083. Платина состоит из четырех стабильных изотопов 194Pt (32,9%), 195Pt (33,8%), 196Pt (25,2%), 198Pt (7,2%) и двух слабо радиоактивных 190Pt (0,013 %, период полураспада Т1/2 = 6,9·1011 лет), 192Pt (0,78 %, Т1/2 = 1015лет). Относится к платиновым металлам и располагается в 6 периоде, в VIIIB группе периодической системы элементов. Входит в триаду платина, осмий, иридий. Конфигурация двух внешних электронных слоев 5s2p6d96s1. Степени окисления 0, +2, +3, +4, +6 и редко +5 (валентности 0, II, III, IV, V, VI). Наиболее характерна степень окисления +4.

Радиус атома 0,138 нм, ионный радиус иона Pt2+ — 0,074 (координационное число 4), Pt2+ — 0,094 (6) , Pt4+ — 0,0765 (6), Pt5+ — 0.071 нм (6). Энергии ионизации Pt0 — Pt+ — Pt2+ — Pt3+ равны 9,0, 18,56, 23,6 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2,2.

Платина известна человечеству с древнейших времен. Изделия, содержащие платину, найдены при раскопках древнеегипетских гробниц и древнеиндейских поселений в Колумбии. Первое описание платины в Европе сделал А. де Ульолоа, который участвовал во французской экспедиции в 1736 с целью определения длины экватора. В его записях упоминается благородный металл platina,найденный в колумбийских золотых рудниках.

В 1741 южноамериканские образцы металла были доставлены в Европу, где сначала платину рассматривали как «белое золото». В середине 18 века была установлена элементарная природа платины. В настоящее время «белым золотом» называют сплавы золота и платины. Расплавить чистую платину удалось в 1783 А. Л. Лавуазье .Производство платины в виде порошка началось в 1805 англичанином У. Х. Волластоном из южноамериканской руды.В настоящее время платину получают из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO3. При этом иридий и палладий восстанавливаются до Ir3+ и Pd2+. Последующим добавлением хлорида аммония выделяют (Nh5)2PtCl6. Высушенный осадок прокаливают при 800–1000°C:

(Nh5)2PtCl6 = N2 + 6HCl + Pt + h3.

Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением (Nh5)2PtCl6 и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки. При восстановлении платиновых растворов химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину — платиновую чернь.

Платина — один из наиболее редких элементов, ее содержание в земной коре 5·10–7% по массе. Она встречается в природе в сульфидных, медно-никелевых и медно-молибденовых рудах, в виде самородков и самородных сплавов с иридием или палладием. Минералы платины: PtAs2 (сперрилит), PtS (куперит), (Pt,Pd,Ni)S (брэггит).

Платина — тугоплавкий тяжелый (плотность при 20°C 21,45 г/см3) серебристо-белый металл. Имеет кубическую гранецентрированную решетку, a = 0,392 нм. Температура плавления 1769°C, кипения 4170°C. Проявляет свойства парамагнетика. Металлическая платина хорошо поддается прокату и сварке. В ряду стандартных потенциалов платина расположена правее водорода и с неокисляющими кислотами и водой не реагирует.

По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет большую химическую устойчивость. Реагирует только с горячей царской водкой:

3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3h3[PtCl6] + 4NO + 8h3O

Платина медленно растворяется в горячей серной кислоте и жидком броме. Она не взаимодействует с другими минеральными и органическими кислотами. При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов):

Pt + 2Cl2 + 2NaCl = Na2[PtCl6].

При нагревании платина реагирует с серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объем поглощаемого водорода меньше и способность его отдавать при нагревании у платины меньше.

При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: черный PtO, коричневый PtO2, красновато-коричневый PtO3, а также Pt2O3 и Pt3O4.

Для платины известны гидроксиды Pt(OH)2 и Pt(OH)4. Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлорплатинатов, например:

Na2PtCl4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt(OH)2Ї,

Na2PtCl6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt(OH)4Ї.

Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства:

Pt(OH)2 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)4],

Pt(OH)2 +4HCl = h3[PtCl4] + 2h3O,

Pt(OH)4 + 6HCl = h3[PtCl6] + 4h3O,

Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6].

Гексафторид PtF6 — один из сильнейших окислителей, способный окислить молекулы кислорода, ксенона или NO:

O2 + PtF6 = O2+[PtF6]–.

C обнаруженного Н. Бартлеттом взаимодействия между Хе и PtF6, приводящего к образованию XePtF6, началась химия инертных газов. PtF6 получают фторированием платины при 1000 °C под давлением.

Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350-400 °C дает фторид Pt(IV):

Pt + 2F2 = PtF4

Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой.

Тетрахлорид платины (IV) с водой образует гидраты PtCl4·nh3O, где n = 1, 4, 5 и 7. Растворением PtCl4 в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H[PtCl5] и h3[PtCl6].

Синтезированы такие галогениды платины как PtBr4, PtCl2, PtCl2·2PtCl3, PtBr2 и PtI2.

Для платины характерно образование комплексных соединений состава [PtХ4]2– и [PtX6]2–. Изучая комплексы платины, А. Вернер сформулировал теорию комплексных соединений и объяснил природу возникновения изомеров в комплексных соединениях.

Основное применение платина, ее сплавы и соединения находят в автомобилестроении (30-65%), в качестве катализатора для дожигания выхлопных газов автомобилей. 7-12% платины используется в нефтеперерабатывающей промышленности и органическом синтезе (в процессах гидрирования углеводородов), 7-13% — в электротехнике и электронике, 3-17% — в стекольной и керамической промышленности, 2-35% — для изготовления зубных протезов и ювелирных изделий.

Все соединения платины — сильные окислители. И требуют осторожного обращения.

  • Аналитическая химия платиновых металлов. М , 1972.
  • Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины / Пер. с англ. М., 1978.
  • Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М., 1980.
  • Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М., 1978.
  • Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М., 1980.
  • Додин Д. А. Платина России. - СПб.: ВНИИОкеангеология, 2004.
  • Дмитриев В. А. Высокотемпературное разрушение платиновых металлов и сплавов. - М.: Руда и металлы (РиМ), 2003.
  • Аналитическая химия металлов платиновой группы. - М.: Едиториал УРСС, 2003.

megabook.ru

Общие свойства платиновых металлов - Знаешь как

Основное ПлатинаТекст на темуСоли, минералы

Основные свойства платиновых металлов . Платиновые металлы — элементы 5-го и 6-го переходных периодов периодической системы. Для них характерно заполнение 4d- и 5d-электронных орбиталей при наличии одного или двух s-электронов на более высоких (5s- и 6s-электронных) орбиталях. Некоторые соединения рутения и осмия во многом напоминают соответствующие соединения железа — элемента той же группы 4-го периода. Родий по поведению в некоторых металлургических процессах сходен с кобальтом, палладий и платина — с никелем.

 

Сходство конфигураций внешних электронных оболочек в атомах платиновых металлов и близость эффективных атомных радиусов обусловливают близость химических свойств элементов. Наибольшие аналогии проявляются у элементов, стоящих в периодической системе друг под другом: у рутения и осмия, родия и иридия, палладия и платины. У элементов же, стоящих рядом по горизонтали, проявляются заметные различия в свойствах. Вследствие сходства структур последнего электронного уровня наблюдается сходство свойств некоторых однотипных соединений элементов, расположенных по диагонали: рутения и иридия, родия и платины.

 

Будучи элементами переходных периодов, платиновые металлы ха-рактеризуются различными степенями окисления. Тенденции к присоединению электронов у них нет, они имеют только металлический характер. Максимально возможные, а также характерные степени окисления возрастают сверху вниз по вертикали (увеличивается расстояние внешних электронных оболочек от ядра) и убывают слева направо по горизонтали (d-орбитали постепенно заполняются электронами).

 

Осмий и рутений, которые имеют восемь внешних электронов, способны к проявлению максимальных степеней окисления VII и VIII (особенно с кислородом и оксигалогенидами). Степень окисления VI, характерная для рутения, осмия и лишь иногда для платины, иридия и родия, реализуется, главным образом, в кислородных соединениях. Для рутения, осмия, платины и иридия наиболее характерна степень окисления IV, для родия — III, хотя степень окисления III довольно часто встречается в соединениях рутения и иридия. Низшие степени окисления (II, I) у родия, рутения, иридия, осмия встречаются реже. В основном они характерны для их соединений с органическими литандами. Степени окисления I и 0 у всех платиновых металлов реализуются весьма редко, главным образом, в карбонильных соединениях.

 

Благодаря высоким зарядам, небольшим ионным радиусам и наличию незаполненных d-орбиталей платиновые металлы представляю! собой типичные комплексообразователи. Так, в растворах все их соединения, включая простые (галогениды, сульфаты, нитраты), превращаются в комплексные, поскольку в комплексообразовании участвуют ионы соединений, присутствующих в растворе, а также вода. Поэтому гидрометаллургия платиновых металлов основана на использовании их комплексных соединений.

 

Физические свойства

Физические свойства металлов платиновой группы весьма сходны между собой . Это очень тугоплавкие и труднолетучие металлы светло-серого цвета разных оттенков. По плотности платиновые металлы разделяют на легкие (рутений, родий, палладий) и тяжелые (осмий, иридий, платина). Самые тяжелые металлы — осмий и иридий, самый легкий — палладий,

Платина, палладий, родий и иридий кристаллизуются в гранецентрированные кубические (г. ц. к.) решетки. Кристаллические решетки осмия и рутения — гексагональные с ротной упаковкой. При воздействии на растворы солей восстановителями платиновые металлы могут быть получены в виде «черни», обладающей высокой дисперсностью.

Температуры кипения и плавления металлов в обеих триадах убывают слева направо — от рутения к палладию и от осмия к платине, и снизу вверх по вертикали в периодической системе. Наиболее тугоплавкие осмий и рутений, самый легкоплавкий — палладий. Температуры кипения платиновых металлов очень высокие. Однако при прокаливании на воздухе рутений постепенно, а осмий быстро улетучиваются вследствие образования летучих тетраоксидов. Наблюдается также улетучивание платины (начиная с 1000 °С), иридия (с 2000 °С) и родия, объясняемое образованием летучих оксидов.

 

Осмий, рутений, иридий и родий очень тверды и хрупки. Наибольшей твердостью обладает осмий, однако и он может быть растерт в порошок. Родий поддается обработке почти так же трудно, как осмий, иридий—лишь при температуре красного каления. Платина в горячем состоянии хорошо прокатывается и сваривается. Особенно легко механически обрабатывается мягкий и пластичный палладий. Наибольшей тепло- и электропроводностью обладают родий и иридий.

Характерным свойством платиновых металлов является способность абсорбировать на поверхности некоторые газы, особенно водород и кислород. Склонность к абсорбции значительно возрастает у металлов, находящихся в тонкодисперсном и коллоидном состояниях.

 

Наибольшая способность к абсорбции водорода присуща палладию: 1 объем палладия при комнатной температуре может поглотить до 900 объемов водорода. При поглощении определенного объема водорода кристаллическая решетка палладия расширяется, так как образуются твердые растворы водорода в металле. Абсорбционная способность по отношению к водороду убывает в ряду: Pd>Ir>Rh>Pt>Ru>Os. Абсорбированный водород может быть удален при нагревании металлов до 100 °С

в вакууме. Легче всего он удаляется из палладия, труднее-из платины и, особенно, иридия.

Платина (особенно платиновая чернь) довольно сильно» поглощает кислород: 100 объемов кислорода на один объем платиновой черни. Палладий и другие платиновые металлы поглощают кислород значительно меньше.

Вследствие способности к абсорбции газов платиновые металлы, главным образом, палладий, платина и рутений, применяют в качестве катализаторов при реакциях гидрогенизации и окисления. Каталитическая активность их увеличивается при использовании черни. Осмий также обладает высокой каталитической активностью, но осмиевые катализаторы легко отравляются.

 

Химические свойства

Для платиновых металлов характерна высокая стойкость по отношению к химическим реагентам, которая для разных платиновых металлов проявляется по-разному. Более того, стойкость этих металлов в большой степени зависит от степени их дисперсности. Если компактные платиновые метал-лы весьма стойки к различным реагентам, даже при повышенной температуре то дисперсные формы металлов активно взаимодействуют с различными окислителями, особенно» при повышенной температуре.

Платина. При обычной температуре платина не взаимодействует с минеральными и органическими кислотами Серная кислота при нагреве медленно растворяет платину Полностью платина растворяется в царской водке:

 

3Pt + 4HNO3 + 18НСl ⇄ 3h3[PtCl6] + 4NO + 8Н2O.   

 

При повышенных температурах платина взаимодействует с едкими щелочами, фосфором и углеродом.

С кислородом платина образует оксиды (II), (III) и (IV): РtO, Pt2O3 и РtO2. Оксид РtO получается при нагревании порошка платины до 430 °С в атмосфере кислорода при давлении 0,8 МПа. Оксид Pt2O3 можно получить при окислении порошка металлической платины расплавленным пероксидом натрия. Оксид РtO2 — порошок черного цвета— получается при кипячении гидроксида платины (II) со щелочью:

 

2Pt(OH)2 ⇄ PtO2 + Pt + 2Н2O.

 

Гидроксид платины (IV) можно получить осторожным приливанием щелочи к раствору хлороплатината   калия:

 

K2[PtCl6] + 4KOH ⇄ Pt(OH)4 + 6КСl

 

Сернистое соединение PtS — порошок коричневого цвета, не растворимый в кислотах и царской водке; PtS2— черный осадок, получаемый из растворов действием сероводорода, растворимый в царской водке.

Хлориды платины часто используют в гидрометаллургии и аналитической практике. При 360°С воздействием хлора на платину можно получить тетрахлорид PtCl4, который при температуре выше 370 °С переходит в трихлорид PtCl3, а при 435 °С распадается на хлор и дихлорид PtCl2, разлагающийся при 582 °С на хлор и металлическую платину; PtCl2 растворяется в слабой соляной кислоте с образованием платинисто-хлористоводородной кислоты h3[PtCl4], при действии на которую солей металлов получаются хлоропла-тиниты Me2[PtCl4] (где Me—К, Na, Nh5 и т.д.).

 

Тетрахлорид платины PtCl4 при воздействии соляной кислоты образует платинохлористоводородную кислоту h3[PtCl6]. Соли ее — хлороплатинаты Me2[PtCl6]. Практический интерес представляет хлороплатинат аммония (Nh5)2 [PtCl]6 — кристаллы желтого цвета, малорастворимые в воде, спирте и концентрированных растворах хлористого аммония. Поэтому при аффинаже платину отделяют от других   платиновых  металлов, осаждая в  виде (Nh5)2[PtCl6]

В водных растворах сульфаты легко гидролизуются, продукты гидролиза в значительном интервале рН находятся в коллоидном состоянии. В присутствии хлорид-ионов сульфаты платины переходят в хлороплатинаты.

Палладий химически менее стоек, чем платина. Он растворяется в горячей серной и концентрированной азотной кислотах:

 

Pd + 2h3SO4 ⇄ PdSO4 + SO2 + 2Н2O;

 

Pd + 4HNO3 ⇄ Pd(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O.     

 

С кислородом палладий образует оксид PdO, который при повышении температуры диссоциирует по уравнению

 

4PdO ⇄ 2Pd2O + O2

 

При температурах выше 870 °С палладий полностью восстанавливается. Диоксид PdO2 темно-красного цвета, сильный окислитель, медленно теряющий кислород уже при комнатной температуре. При 200 °С PdO2 разлагается на PdO и кислород; PdO2 образуется при обработке Me2[PdCl6] щелочами.

Из соединений палладия с серой известны PdS и PdS2. С селеном и теллуром палладий образует соединения PdSe, PdSe2, PdTe и PdTe2.

Дихлорид палладия PdCl2 получается из элементов при. температуре темно-красного каления. При растворении палладия в царской водке образуется тетрахлорид палладия,, образующий с соляной кислотой палладохлористоводород-ную кислоту h3[PdCl6], которая при кипячении переходит в палладистохлористоводородную кислоту:

 

h3[PdCl6] ⇄ h3[PdCl4] + Сl2.

 

Соли этих кислот — хлоропалладаты Me2[PdCl6] и хлоропалладиты Me2[PdCl4].

Сульфат палладия PdSO4•2h3O, получаемый растворением палладия в серной кислоте, подвергается гидролизу с образованием Pd(OH)2. В присутствии соляной кислоты он переходит в h3[PdCl4]. Известен нитрат палладия Pd(NO3)2. Аммиачные соединения характерны для двухвалентного палладия. При добавлении избытка аммиака к раствору хлоропалладита получается тетраминхлорид:

 

(Nh5)2[PdCl4] + 4Nh4 ⇄ [Pd(Nh4)4]Cl2 + 2Nh5Cl.

 

Если к этому раствору добавить хлоропалладита, то выпадает красный осадок соли Вокелена:

 

[Pd(Nh4)4]Cl2 + (Nh5)2[PdCl4] ⇄ [Pd(Nh4)4] [PdCl4] + 2Nh5Cl

 

При осторожном добавлении соляной кислоты к раствору тетраминхлорида выпадает светло-желтый мелкокристаллический осадок хлоропалладозамина:

 

[Pd(Nh4)4]Cl2 + 2HCl ⇄ [Pd(Nh4)2Cl2] + 2Nh5Cl.

 

Соль мало растворяется в воде, что используют при отделении палладия от других платиновых металлов.

При прокаливании хлоропалладозамины разлагаются:

 

3[Pd(Nh4)2Cl2] ⇄ 3Pd + 2НСl + 4Nh5Cl + N2.

 

Иридий не взаимодействует с кислотами, щелочами, даже царская водка не растворяет компактный иридий. Обычно порошок иридия растворяют спеканием с пероксидом бария или натрия с последующей обработкой спека соляной кислотой или смесью соляной и азотной кислот.

Из кислородных соединений иридия наиболее известны оксиды Ir2O3 и IrO2. Оксид иридия (IV) —сине-черный порошок с металлическим блеском, растворимый в кислотах,получается из гидроксида Ir(OH)4 нагреванием до 350 °С.

Оксид иридия (III) — порошок черного цвета, не растворимый в соляной кислоте и царской водке. Гидроксиды ири-дия получают из солей иридия (III) и (IV)   осаждением щелочами при нагревании. При пропускании сероводорода через раствор солей иридия при 100 °С и выше выпадает осадок тиоиридатной кислоты h4lrS3(Ir2S3•3h3S). При воздействии на  иридий хлора в зависимости от температуры получаются хлориды IrCl, IrСl2, IrCl3. Хлорирование в водных растворах позволяет выделять хлороиридаты Н2[IrСl6], которые легко восстанавливаются до хлороиридитов Н3[IrCl6]. Эти соединения в водных растворах легко гидролизуются и переходят в аквогидроксохлорокомплексы, которые с большим трудом выделяются из растворов.

Из солей иридийхлористоводородной кислоты большое значение при аффинаже имеет хлороиридат аммония, используемый для отделения иридия от других платиновых металлов.

 

Желтый сульфат иридия (III) состава Ir2(SО4)3• хh3О получают растворением гидроксида иридия (III) в серной кислоте без доступа воздуха. В водных растворах сульфаты иридия находятся в виде сложных аквогидроксосульфат-ных комплексов, причем состав их значительно меняется в зависимости от способа получения, поэтому определение форм нахождения иридия в сульфатных растворах — чрезвычайно сложная задача. Обычно наиболее устойчивы многоядерные сульфаты иридия с разным соотношением атомов иридия, находящихся в различной степени окисления (III, IV). Изучение сульфатов иридия необходимо для построения рациональной технологии извлечения этого металла из технологических растворов первичного обогащения шламов.

Родий. Так же, как иридий, родий — малоактивный металл и в компактном виде не растворяется в царской водке. С кислородом он образует соединения Rh3О3 и RhО2. При пропускании сероводорода через раствор родиевых солей образуется сернистый родий Rh3S3, который при нагревании в токе кислорода или воздуха разлагается с образованием металлического родия.

Хлорид родия RhCl3 при растворении в соляной кислоте образует родиевохлористоводородную кислоту h4[RhCl6]. Однако ион [RhCl6]³⁻ подвергается акватации уже при концентрации хлор-иона, меньшей 6 М:

 

[RhCl6]³⁻+ h3O ⇄ [Rh(h3O)Cl5]²⁻ + Сl⁻

 

При pH>2,9 начинается процесс гидролиза родиевых комплексов:

 

[RhCl6]³⁻ + nh3O ⇄ [Rh(h3O)n-1 (OH)Cl6-n]³⁻ + nСl⁻ + H⁺.

 

Поэтому в водных растворах трихлорид родия может существовать в виде катионных, анионных и нейтральных аквогидроксохлорокомплексов. Такое многообразие форм затрудняет выделение этого металла из раствора обычными гидрометаллургическими методами.

Аналогично ведут себя соли родиевой кислоты — хлорородиаты (Na3[RhCl6], K3[RhCl6] и т. д.). При обработке хлорородиата аммония нитритом  натрия образуется Na3[Rh (NO2)6]. Добавка хлористого аммония к раствору этой соли вызывает выпадение практически нерастворимого аммоний натриевого гексанитрита родия:

 

Na3[Rh(NO2)6] + 2Nh5Cl ⇄(Nh5)2Na[Rh(NO2)6] + 2NaCl.

 

При взаимодействии Na3[Rh (NO2)6] с Nh5OH образуется триаминнитрит родия:

 

Na3[Rh(NO2)6] + 3Nh5OH ⇄ 2[Rh(Nh4)3](NO2)3 + 3NaNO2 + 3h3O,

 

который, взаимодействуя с соляной кислотой, дает малорастворимый триаминхлорид родия:

 

2[Rh(Nh4)3](NO2)3 + 6HCl ⇄ 2[Rh(Nh4)3Cl3] + 3h3O + 3NO2 + 3NO.

 

Прокаливание триаминхлорида позволяет получить порошок металлического родия. Все приведенные выше реакции используют на аффинажных предприятиях.

Сульфаты родия в водных растворах, как и хлориды, акватируются и гидролизуются, поэтому в сульфатных растворах родий, так же как иридий, находится в виде катионов, анионов и нейтральных акво- и гидроксосульфатных комплексов .

 

Рутений. В отсутствие кислорода воздуха на рутений не действует даже царская водка. Однако содержащая кис-лopод соляная кислота медленно растворяет рутений. Порошкообразный рутений полностью переходит в RuО2 при прокаливании в струе кислорода. При температуре выше 600°С образуется летучий тетраоксид рутения RuО4— сильный окислитель. Дисульфид рутения RuS2 может быть получен осаждением сероводородом из рутениевых солей или непосредственным взаимодействием элементов. Выше 1000 °С начинается распад этого соединения на металл и серу. Селенид и теллурид рутения RuSe2 и RuTe2 очень похожи на сульфид, но менее устойчивы. Трихлорид рутения RuCl3 образуется при действии хлора на Ru(OH)3, дихлорид RuCl2 — при взаимодействии хлора с металлическим рутением. Тетрахлорид рутения RuCl4 — непрочное соединение, разлагается, отщепляя хлор.

 

Комплексные хлориды рутения — Me2[RuCl6], Me4[Ru2OCl10] и Me2[Ru(h3O)Cl5]—образуются при поглощении тетраоксида рутения соляной кислотой. Однако в зависимости от концентрации соляной кислоты и времени ее взаимодействия с RuO4 могут образоваться самые различные промежуточные соединения. Комплексные анионы рутения легко гидролизуются и акватируются с образованием различных аквагидроксохлорокомплексов. Трехвалентный рутений в водных растворах образует также легко акватируемый и гидролизуемый комплекс [Ru(h3O)Cl5]2-. Поэтому в реальных хлоридных растворах рутений может находиться в виде нейтральных, положительно и отрицательно заряженных аквагидроксохлорокомплексов.

Те же самые процессы акватации и гидратации протекают в сульфатных растворах, содержащих рутений. Обычно в сульфатных растворах присутствуют многоядерные полимеризованные аквагидроксокомплексы рутения (III) и (IV). При этом в растворе находятся одновременно катион-ные, анионные и нейтральные комплексы этого металла. Поэтому выделение рутения из подобных растворов чрезвычайно затруднено.

 

Осмий. Порошок осмия легко окисляется кислородом до тетраоксида OsO4, который восстанавливается различными органическими восстановителями до диоксида OsO2.

Дисульфид осмия OsS2 может быть получен аналогично RuS2. Для осмия, как и для рутения, характерно образование OsSe2 и OsTe2.

Тетрахлорид осмия OsCl4 получается при хлорировании осмия. Одновременно может быть получен трихлорид OsCl3.

При сплавлении металлического осмия со смесью щелочи и пероксида натрия (или бария) получается осмиат натрия, который при растворении в соляной кислоте образует комплексный хлорид осмия:

 

Na2[OsO4] + 8HCl ⇄ Na2[OsCl6] + Cl2 + 4Н2O.

 

Это соединение можно восстановить соляной кислотой до Na3[OsCl6]. Свойства водных растворов комплексных хлоридов осмия напоминают свойства рутениевых комплексов.

В аффинажных операциях большое значение имеет соль Фреми [OsO2(Nh4)4]Cl2, которую получают по реакции:

 

K2[OsO4] + 4Nh5Cl ⇄ [OsO2(Nh4)4]Cl2 + 2КСl + 2Н2O.

 

При прокаливании этой соли получается металлический осмий.

В основном с этим также ищут .

 

Вы читаете, статья на тему общие свойства платиновых металлов

znaesh-kak.com

химический элемент Pt. История открытия, применение и добыча

Платина — благородный металл серебристо белого цвета. В таблице Менделеева этот химический элемент обозначается знаком Pt.

История платины

Древний мир уже знал металлическую платину. При археологических раскопках в Египте в руинах древних Фив был найден художественной работы футляр, относимый специалистами к VII в. до н. э. В этой реликвии древнего мира находилось зерно богатой иридием платины.

В начале I в. н. э. промывальщики золотоносных песков в Испании и Португалии стали проявлять заметный интерес к полезному использованию «белого свинца», или «белого золота», как тогда называли платину. По свидетельству римского писателя Плиния Старшего (автора 37-томной книги «Естественная история»), «белый свинец» добывался из золотых россыпей Валиссии (Северо-западная Испания) и Лузитании (Португалия). Плиний рассказывает, что «белый свинец» собирался при промывке вместе с золотом на дно корзин и плавился отдельно.

Задолго до захвата Южной Америки испанскими и португальскими конкистадорами — платина добывалась культурным туземным народом — инками, не только владевшими секретом очистки и ковки этого драгоценного металла, но и умевшими искусно выделывать из него различные предметы и украшения.

Эпоха падения Римской империи знаменуется исчезновением из обихода ювелиров и торговцев драгоценностями из платины. Прошло много столетий, и только во второй половине XVIII в. платиной и ее физико-химическими свойствами начали интересоваться ученые.

В 1735 году испанский математик Антонио де-Ульоа, находясь в Экваториальной Колумбии, обратил внимание на частое нахождение совместно с золотом неизвестного ему металла, блеск которого несколько напоминал блеск серебра, но всеми прочими качествами более походившего на золото. Этот диковинный металл заинтересовал де-Ульоа, и он привез в Испанию образцы колумбийской платины.

Антонио де-УльоаАнтонио де-Ульоа

В XVIII столетии, когда платина еще не имела промышленного применения, ее подмешивали к золоту и к золотым и серебряным изделиям. Об этой «порче» драгоценных металлов узнало испанское правительство. Опасаясь возможности массовой подделки золотой монеты, оно решило уничтожать всю платину, добываемую совместно с золотом в колониальных владениях королевства. В 1735 году был издан декрет, предписывавший уничтожать всю добывающуюся в Колумбии платину. Этот декрет действовал несколько десятилетий. Специальные чиновники в присутствии свидетелей периодически бросали наличные запасы платины в реку.

В конце XVIII в. испанские короли сами стали «портить» золотую монету, подмешивая к ней платину.

Техническое использование платины

В 1752 году директор шведского монетного двора Шеффер объявил об открытии им нового химического элемента — платины. Спутники платины — палладий, иридий, родий, рутений и осмий — были открыты значительно позднее, в XIX веке. Шесть перечисленных химических элементов, стоящих в восьмой группе периодической системы Менделеева, составляют группу, именуемую платиновыми металлами. Все эти металлы обладают многими сходными физическими и химическими свойствами и встречаются в природе большей частью совместно.

На заре внедрения платины в технику ученые занимались ею большей частью из одного любопытства, но по мере углубленного изучения свойств платины она довольно быстро начала находить широкое применение, особенно в химической промышленности. Оказалось, что платина растворима только в царской водке, нерастворима в кислотах и постоянна при накаливании.

Вслед за появлением первых образцов химической посуды, изготовленной из платины, ее начали применять для изготовления перегонных аппаратов для серной кислоты. С этого момента стал резко увеличиваться рост обработки платины, так как ею стали пользоваться в производстве кислотоупорной и жароустойчивой лабораторной химической аппаратуры, инструментов и различных приборов (тиглей, колб, котлов, щипцов и т. д ).

В пирометрии используют исключительную устойчивость платины и ее сплавов к высоким температурам.

Монеты из платиныМонеты из платины

Ценные, а порой незаменимые свойства платины и палладия уже давно используются в каталитических процессах. Значительное количество платины расходуется на изготовление контакта для сернокислотных заводов, где она служит катализатором при окислении сернистого газа в серный ангидрид. Платина в виде сетки служит катализатором при окислении аммиака в аппаратах различных систем. Многочисленные органические синтезы также требуют применения платинового катализатора. Палладиевый катализатор применяется в производстве синтетического аммиака и при получении некоторых органических препаратов. В производстве синтетического аммиака по Габеру-Росеннолю применяется также осмий.

В электротехнике платиновые металлы, как правило, применяются в виде сплавов. Вот далеко не полный список деталей электроаппаратов, где используются платиновые сплавы: иглы для выжигания, приборы для электрических измерений, электроды (катоды и антикатоды для рентгеновских трубок), проволоки и ленты для сопротивлений электрических печей, контакты магнето (автомобили, двигатели внутреннего сгорания), контактные точки (телеграфия, телефония), наконечники громоотводов и т. д.

В электрохимии платина применяется при получении различных электролитических продуктов. Медицина и зубоврачевание являются одними из старейших потребителей платины. Отметим также применение платины для хирургии в виде наконечников приборов, служащих для прижигания, шприцев для впрыскивания и вливания и т. п.

Ювелирное искусство занимает ведущее положение как потребитель платины в виде сплавов. Платиновые оправы для драгоценных камней дают лучший блеск и более чистую воду, чем оправы из других благородных металлов.

Наконец, в виде солей платина и ее спутники требуются для фотографии, для изготовления лекарственных препаратов (соли родия и рутения) и для приготовления красок по фарфору (родий, иридий — черная краска, палладий — серебристая).

Платина используется и в военном доле, например для изготовления контактов, служащих для производства детонации при взрыве мин, и т. п.

применение платиныПрименение платины

Добыча платины

Первое место в мировой добыче платины принадлежит району Онтарио в Канаде. Здесь в 1856 году были открыты крупные месторождения медно-никелевых руд Сюдбери, в которых на ряду с золотом и серебром присутствует и платина.

До первой мировой войны канадская платина не привлекала к себе внимания, и практический интерес к ней возник только в 1919 году, когда вследствие гражданской войны на Урале добыча русской платины сильно упала, и мировой рынок стал ощущать большой недостаток в этом ценном металле. С 1919 года шламы медно-никелевого производства Сюдбери стали подвергать тщательной переработке с целью извлечения металлов платиновой группы, тем более что себестоимость попутной добычи платины и ее спутников очень низка.

Второе место в мире по добыче платины занимает Россия. Заметные количества платины добываются в Колумбии. Из других стран, производящих платину, можно указать Эфиопию и Конго. Добытая непосредственно из недр платина, а также платина, полученная из руд, подвергается специальной обработке или аффинажу. Аффинаж состоит из обычных процессов, применяемых в небольших масштабах в практике аналитических лабораторий — растворения, выпаривания, фильтрования, осаждения и т. д. В результате этих операций получается чистая платина и раздельно ее спутники.

добыча платиныДобыча платины

Месторождения платины в России

Главной платиноносной провинцией Урала является западная зона глубинных изверженных пород, непрерывно прослеживающихся на протяжении 300 км в области Среднего Урала. Месторождения платины в этой зоне связаны, главным образом, с изверженными породами. При выветривании и разрушении этих пород и при перемывании продуктов выветривания реками образуются чисто платиновые россыпи, представляющие исключительную особенность Урала и давшие главную массу добытой до сих пор платины.

В области восточной зоны глубинных изверженных пород находится ряд менее ценных месторождений платины. Здесь платина встречается совместно с золотом и осмистым иридием. Благодаря разрушению и размыванию этих пород образуются смешанные золото-платиновые и золото-осмисто-иридиево-платиновые россыпи, менее ценные с точки зрения добычи платины, которая является здесь лишь примесью к золоту.

Уральская платина до войны 1914—1918 гг. занимала первое место на мировом рынке. В первой половине XIX в. (с 1828 по 1839 г.) в России из уральской платины чеканилась монета. Однако чеканка такой монеты была прекращена вследствие неустойчивости курса на платину и ввоза в Россию поддельной монеты.

Несмотря на то, что в России аффинажем платины начали заниматься тотчас же после открытия на Урале платиновых месторождений. до революции количество перерабатывавшейся в нашей стране платины составляло всего 10—13% добываемого металла. Большая часть сырой платины и полупродукты аффинажа вывозились за границу.

В Москве уже боле 100 лет существует аффинажный завод, где занимаются механической переработкой аффинированной платины и сплавов. Здесь же производят ковку, прокатку, протяжку проволоки, изготовление химической посуды, сетки электродов, контактов, пирометров, электронагревательных приборов и других изделий.

московский аффинажный заводМосковский аффинажный завод

www.alto-lab.ru

№78 Платина

www.kontren.narod.ru

Таблица   ^   =>> v

Платиновые тигли и чашки     Кольцо (платина, хризолит) 

История открытия:

Платина известна с древнейших времен, в чистом виде впервые получена У. Волланстоном в 1803 г. В природе встречается как самородная платина так и образуя минералы: поликсен, ферроплатина, палладистая платина, куперит (PtS), бреггит (Pt, Pd,Ni)S. В переводе с испанского Platina означает “серебришко”. Обнаружив этот металл в Новом Свете на рубеже XVI и XVII веков, испанцы не смогли по достоинству оценить его, поскольку он не поддаваллся плавке обычными для европейцев методами. На Урале первые находки самородной платины, обратившие на себя внимание минералогов, относятся к 1819 году. Вскоре платину стали называть "русским металлом", поскольку до 90% ее добывалось на Урале

Получение:

Природные минералы или шламы электрорафинирования меди растворяют в царской водке, осаждают примеси в виде гидроксидов, действием Nh5Cl, переводят в (Nh5)2[PtCl6], который разлагают при 800°С и восстанавливают в токе водорода.Восстановлением соединения платины в растворе формалином получают мелкораздробленную платину - платиновую чернь, обладающую высокой каталитической активностью.

Физические свойства:

Серебристо-белый пластичный металл, плотность 21,46 г/см3, Тпл.= 1772°С. Легко протягивается (из 1 г платины можно получить до 500 км проволоки) и прокатывается в тончайшую фольгу.

Химические свойства:

Устойчива при нагревании на воздухе до 1000°С, медленно растворяется в жидком броме, при нагревании взаимодействует с галогенами, серой, фосфором, углеродом. В частности, платиновую посуду нельзя нагревать в коптящем пламени горелки, поскольку при этом платина разрушается, образуя карбид.Не растворяется в кислотах и в щелочах, медленно растворяется в царской водке. Платина окисляется при сплавлении с щелочами в присутствии кислорода, поэтому в платиновой посуде нельзя плавить щелочи. В соединениях проявляет степени окисления +2, +4, реже другие от +1 до +6.

Важнейшие соединения:

Оксид платины(II). PtO, аморфное или кристаллическое черное вещество. Получают обезвоживанием Pt(OН)2, взаимодействием платины с кислородом. Резистивный материал. Оксид платины(IV). PtO2, черные кристаллы. Получают обезвоживанием Pt(OН)4. Нерастворим в воде и кислотах. Катализатор в органическом синтезе. Гидроксид платины (IV) Pt(OH)4, точнее PtO2*nh3O.При растворенни в растворах кислот и щелочей образует анионные комплексы, например:Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6]Pt(OH)4 + 6HCl = h3[PtCl6] + 4h3O Хлорид платины(II), оливково-зеленые кристаллы, не растворимы в воде и орг. растворителях. Получают взаимодействием платины с хлором при 500°С, разложением h3[PtCl6]*6h3O при 380°С. Катализатор гидрирования Хлорид платины(IV), коричневые кристаллы, растворяются в воде, ацетоне. Получают взаимодействием платины с хлором при 250°С, разложением h3[PtCl6]*6h3O при 300°С. При растворении в воде гидролизуется образуя анионные комплексы h3[Pt(OH)2Cl4].Характерно взаимодействие с хлоридами и соляной кислотой с образованием гексахлороплатинатов M2[PtCl6]. Платинохлористоводородная кислота, h3[PtCl6]*6h3O, желто-оранжевые кристаллы, гигроскопичны, хорошо растворимы в воде, спирте, эфире. Образуется при растворении платины в царской водке. При нагревании обезваживается, затем переходит в PtCl4. Это сильная кислота, соли калия, аммония, рубидия, цезия мало растворимы, выделяются в виде желтых осадков. Комплексные соединения платины(II) могут быть получены при восстановлении соединений платины(IV) :(Nh5)2[PtCl6] + (Nh5)2C2O4 = (Nh5)2[PtCl4] + 2Nh5Cl + 2CO2Полученное соединение с избытком аммиака образует цис-изомер (оранжево-желтый, соль Пейроне) нейтрального комплекса [Pt(Nh4)2Cl2] (плоский квадрат). Транс-изомер (желтый) может быть получен из амино-комплекса [Pt(Nh4)4]Cl2, взаимодействием с HCl. (Принцип транс-влияния И.И.Черняева) Известна сильная платиносинеродистая кислота h3[Pt(CN)4] и ее соли (красного цвета). Гексафторид платины PtF6. Это летучее кристаллическое вещество, темнокрасного цвета, образуется при сжигании платины во фторе. Очень неустойчив, очень сильный окислитель и фторирующий агент, разлагает воду, реагирует со стеклом, окисляет даже кислород и ксенон, образуя соединения O2+[PtF6]- и Xe[PtF6] .

Применение:

Катализатор многих процессов, платино-родиевый сплав - катализатор окисления аммиака в производстве азотной кислоты. Для изготовления лабораторной посуды, тиглей, электродов, термопар, фильер. В электротехнике - электрические контакты, сопротивления, постоянные магниты (сплав с Со), медицинское оборудование и ювелирные украшения.

См. также:Популярная библиотека химических элементов. Платина Инга Мефодьева. "Металл весьма блестящий..." (Из истории российской платины)

Популярная библиотека химических элементов. Раритетные издания. Наука и техника

Платина

78

Pt

1 17 32 18 8 2
ПЛАТИНА
195,09
5d96s1

«Сей металл с начала света до сих времен совершенно оставался неизвестным, что без сомнения весьма удивительно. Дон Антонио де Ульоа, испанский математик, который сотовариществовал французским академикам, посланным от короля в Перу... есть первый, который упомянул об ней в известиях своего путешествия, напечатанных в Мадриде в 1748 г... Заметим, что вскоре по открытии платины, или белого золота, думали, что она не особенный металл, но смесь из двух известных металлов. Славные химики рассматривали сие мнение, и опыты их истребили оное...»

Так говорилось о платине в 1790 г. на страницах «Магазина натуральной истории, физики и химии», издававшегося известным русским просветителем Н.И. Новиковым.

Сегодня платина не только драгоценный металл, но – что значительно важнее – один из важных материалов технической революции. Один из организаторов советской платиновой промышленности, профессор Орест Евгеньевич Звягинцев, сравнивал значение платины со значением соли при приготовлении пищи – нужно немного, но без нее не приготовить обеда...

Ежегодная мировая добыча платины – меньше 100 т (в 1976 г. – около 90), но самые разнообразные области современной науки, техники и промышленности без платины существовать не могут. Она незаменима во многих ответственных узлах современных машин и приборов. Она – один из главных катализаторов современной химической промышленности. Наконец, изучение соединений этого металла – одна из главных «ветвей» современной химии координационных (комплексных) соединений.

Белое золото

«Белое золото», «гнилое золото», «лягушачье золото»... Под этими названиями платина фигурирует в литературе XVIII в. Этот металл известен давно, его белые тяжелые зерна находили при добыче золота. Но их никак не могли обработать, и оттого долгое время платина не находила применения.

Вплоть до XVIII в. этот ценнейший металл вместе с пустой породой выбрасывали в отвал, а на Урале и в Сибири зерна самородной платины использовали как дробь при стрельбе.

В Европе платину стали изучать с середины XVIII в., когда испанский математик Антонио де Ульоа привез образцы этого металла с золотоносных месторождений Перу. – Крупинки белого металла, не плавящиеся и не раскалывающиеся при ударах на наковальне, он привез в Европу как некий забавный феномен... Потом были исследования, были споры – простое ли вещество платина или «смесь двух известных металлов – золота и железа», как считал, например, известный естествоиспытатель Бюффон.

Первое практическое применение этому металлу уже в середине XVIII в. нашли фальшивомонетчики.

В то время платина ценилась в два раза ниже, чем серебро. А плотность ее велика – около 21,5 г/см3 и с золотом и серебром она хорошо сплавляется. Пользуясь этим, стали подмешивать платину к золоту и серебру, сначала в украшениях, а затем и в монетах. Дознавшись об этом, испанское правительство объявило борьбу платиновой «порче». Был издан королевский указ, предписывающий уничтожать всю платину, добываемую попутно с золотом. В соответствии с этим указом чиновники монетных дворов в Санта-Фе и Папаяне (испанские колонии в Южной Америке) торжественно при многочисленных свидетелях периодически топили накопившуюся платину в реках Боготе и Кауке.

Только в 1778 г. этот закон был отменен, и испанское правительство, приобретая платину по очень низким ценам, стало само подмешивать ее к золоту монет... Переняли опыт!

Полагают, что чистую платину первым получил англичанин Уотсон в 1750 г. В 1752 г. после исследований Шеффера она была признана новым элементом.

В 70-х годах XVIII в. были изготовлены первые технические изделия из платины (пластины, проволока, тигли). Эти изделия, разумеется, были несовершенны. Их готовили, прессуя губчатую платину при сильном нагреве. Высокого мастерства в изготовлении платиновых изделий для научных целей достиг парижский ювелир Жаннети (1790 г.). Он сплавлял самородную платину с мышьяком в присутствии извести или щелочи, а затем при сильном прокаливании выжигал избыток мышьяка. Получался ковкий металл, пригодный для дальнейшей переработки.

В первое десятилетие XIX в. высококачественные изделия из платины делал английский химик и инженер Волластон – первооткрыватель родия и палладия. В 1808...1809 гг. во Франции и Англии (практически одновременно) были изготовлены платиновые сосуды почти в пуд весом. Они предназначались для получения концентрированной серной кислоты.

Появление подобных изделий и открытие ценных свойств элемента №78 повысило спрос на него, цена на платину выросла, а это в свою очередь стимулировало новые исследования и поиски.

Платина в России

В России платина была впервые найдена на Урале, в Верх-Исетском округе, в 1819 г. При промывке золотоносных пород в золоте заметили белые блестящие зерна, которые не растворялись даже в самых сильных кислотах.

Берг-пробирер лаборатории Петербургского горного корпуса В.В. Любарский в 1823 г. исследовал эти зерна и установил, что загадочный «сибирский металл принадлежит к особому роду сырой платины, содержащей знатное количество иридия и осмия». В том же году последовало высочайшее повеление всем горным начальникам искать платину, отделять ее от золота и представлять в Петербург. В 1824 г. на склоне горы Благодать, а позже в Нижнетагильском округе были открыты чисто платиновые россыпи. В следующие годы платину на Урале нашли еще в нескольких местах. Уральские месторождения были исключительно богаты и сразу же вывели Россию на первое место в мире по добыче тяжелого белого металла. В 1828 г. Россия добывала неслыханное по тому времени количество платины – 1550 кг в год, примерно в полтора раза больше, чем было добыто в Южной Америке за все годы с 1741 по 1825...

В 1826 г. выдающийся инженер своего времени П.Г. Соболевский вместе с В.В. Любарским разработал простой и надежный способ получения ковкой платины. Самородную платину растворяли в царской водке (4 части соляной кислоты и 1 часть азотной кислоты)*, а из этого раствора, добавляя Nh5Cl, осаждали хлороплатинат аммония (Nh5)2[PtCl6]. Этот осадок промывали, а затем прокаливали на воздухе. Полученный спекшийся порошок (губку) прессовали в холодном состоянии, а затем прессованные брикеты прокаливали и ковали. Этот способ позволял делать из уральской платины изделия высокого качества.

* В «классической» царской водке соотношение HNaO3 : HCl составляет 1 : 3,6.

21 марта 1827 г. в конференц-зале Петербургского горного кадетского корпуса на многолюдном торжественном собрании Ученого комитета по горной и соляной части были показаны изготовленные новым методом первые изделия из русской платины – проволока, чаши, тигли, медали, слиток весом в 6 фунтов. Открытие П.Г. Соболевского и В.В. Любарского получило мировую известность. Им заинтересовался даже царь Николай I, посетивший лабораторию и наблюдавший опыты по очистке платины.

Благодаря предприимчивости министра финансов Е.Ф. Канкрина с 1828 г. в России стали выпускать платиновую монету 3-, 6- и 12-рублевого достоинства. Стоимость платины в это время была в пять раз выше стоимости серебра, поэтому чеканка монеты стала стимулом для роста добычи платины на Урале. В 1843 г. добыли уже 3500 кг платины... Разумеется, это сказалось на цене, платина стала дешевле.

Именно из-за колебаний цен на платину, из-за боязни подделки и ввоза платиновых монет из-за границы новый министр финансов Вронченко, сменивший Канкрина, прекратил чеканку платиновой монеты. По специальному указу в 1845 г. вся платиновая монета в шестимесячный срок была изъята из обращения. Это спешная паническая мера сразу же вызвала понижение цеп на платину и резкий спад ее добычи. Другого применения платине в отсталой России найти не смогли. В конце 40-х годов на Урале добывали всего несколько пудов сырой платины в год. Интересно, что среди изъятых платиновых монет не обнаружили ни одной поддельной монеты и ни одной ввезенной из-за границы...

Здесь мы вынуждены вновь вернуться в Европу. В 1852...1857 гг. французские ученые Сент-Клер Девиль и Дебре разработали способ выплавки больших количеств платины в пламени гремучего газа (смесь кислорода с водородом). В изобретенной ими печи, выложенной пористым известняком, было углубление, в которое помещали губчатую платину или старые изделия из платины. В отверстие сверху вставлялась горелка. Через нее подавали газы – горючее и окислитель. В процессе плавления платина дополнительно очищалась: примеси (железо, медь, кремний и другие) переходили в легкоплавкие шлаки и поглощались пористыми стенками печи. Расплавленная платина выливалась через желобок в форму и затвердевала в слитки.

Это открытие преобразило металлургию платины, резко удешевило производство платиновых изделий и повысило их качество.

Спрос и цена на платину на европейских рынках стали быстро повышаться. Однако в России открытие Сент-Клер Девиля и Дебре ничего не изменило – платиной интересовались только как продуктом экспорта. В 1867 г. царский указ упразднил государственную монополию на этот металл и разрешил беспошлинный вывоз его за границу. Воспользовавшись благоприятной конъюнктурой, Англия скупила все запасы русской платины – более 16 т.

Продажа сразу такого громадного количества драгоценного металла резко понизила цены на платину на мировом рынке, что не могло не сказаться на русской платиновой промышленности. Добыча платины стала менее выгодной, и постепенно, один за другим, уральские платиновые прииски стали переходить в руки английских, французских, немецких дельцов...

Перед первой мировой войной добыча платины в России составляла 90...95% мировой добычи, но 9/10 русской платины уходило за границу, и лишь несколько процентов перерабатывалось на двух маленьких заводах.

Сразу же после Октябрьской революции были приняты меры по созданию мощной платиновой промышленности. В мае 1918 г. был создан Институт по изучению платины, влившийся позже в Институт общей и неорганической химии АН СССР, носящий ныне имя академика Н.С. Курнакова. В этом институте под руководством выдающихся ученых – Л.А. Чугаева, Н.С. Курнакова, И.И. Черняева – были выполнены многочисленные исследования по химии и технологии платины и других благородных металлов. Результаты этих исследований стали научной основой нынешней платиновой промышленности Советского Союза.

Получение платины

Казалось бы, раз платина встречается в природе в самородном состоянии, получение ее не представляет никакого труда. В действительности же это процесс сложный и многостадийный.

Платина – элемент редкий и в природе находится в рассеянном состоянии. Самородная платина обычно представляет собой естественный сплав с другими благородными (палладий, иридий, родий, рутений, осмий) и неблагородными (железо, медь, никель, свинец, кремний) металлами. Такая платина (ее называют сырой или шлиховой) встречается в россыпях в виде тяжелых зерен размером от 0,1 до 5 мм. Содержание элементарной платины в этом природном сплаве колеблется от 65 до 90%. Самые богатые уральские россыпи содержали по нескольку десятков граммов сырой платины на тонну породы. Такие россыпи очень редки, как, кстати, и крупные самородки. Сырую платину, подобно золоту, добывают из россыпей промыванием размельченной породы на драгах.

С приисков сырая платина поступает на аффинажный завод. Классический метод выделения платины заключается в длительном нагревании сырой платины в фарфоровых котлах с царской водкой. При этом почти вся платина и палладий, частично родий, иридий, рутений и основная масса неблагородных металлов (железо, медь, свинец и другие) переходят в раствор.

В нерастворимом остатке содержатся кварц, осмистый иридий, хромистый железняк. Этот осадок отфильтровывают, повторно обрабатывают царской водкой, а затем отправляют на извлечение ценных компонентов – осмия и иридия.

Платина в растворе находится в виде двух комплексов: h3[PtCl6] – большая часть – и (NO)2[PtCl6]. Добавляя в раствор HCl, разрушают комплекс (NO)2 [PtCl6], чтобы вся платина превратилась в комплекс h3[PtCl6]. Теперь можно, как это делал еще Соболевский, вводить нашатырь и осаждать элемент №78 в виде хлорплатината аммония. Но прежде надо сделать так, чтобы присутствующие в растворе иридий, палладий, родий не ушли в осадок вместе с платиной. Для этого их переводят в соединения, не осаждаемые хлористым аммонием (Ir3+, Pd2+), а затем раствор «доводят», прогревая его с кислотами (серной или щавелевой) или (по способу Черняева) с раствором сахара.

Операция доводки – процесс трудный и тонкий. При недостатке восстановителя (кислота, сахар) осаждаемый хлороплатинат будет загрязняться иридием, при избытке же сама платина восстановится до хорошо растворимых соединений Pt2+, и выход благородного металла понизится.

Раствор хлористого аммония вводят на холоду. При этом основная часть платины в виде мелких ярко-желтых кристаллов (Nh5)2[PtCl6] выпадает в осадок. Основная же масса спутников платины и неблагородных примесей остается в растворе. Осадок дополнительно очищают раствором нашатыря и сушат; фильтрат же отправляют в другой цех, чтобы выделить из него драгоценные примеси сырой платины – палладий, родий, иридий и рутений. Сухой осадок помещают в печь. После нескольких часов прокаливания при 800...1000°C получают губчатую платину в виде спекшегося порошка серо-стального цвета.

Но это еще не та платина, которая нужна. Полученную губку измельчают и еще раз промывают соляной кислотой и водой. Затем ее плавят в кислородно-водородном пламени или в высокочастотной печи. Так получают платиновые слитки.

Когда платину добывают из сульфидных медно-никелевых руд, в которых содержание элемента №78 не превышает нескольких граммов на тонну руды, источником платины и ее аналогов служат шламы цехов электролиза меди и никеля. Шламы обогащают обжигом, вторичным электролизом и другими способами. В полученных концентратах содержание платины и ее извечных спутников – платиноидов – достигает 60%, и их можно извлекать из концентратов тем же путем, что и из сырой платины.

Методы получения платины и платиноидов из сульфидных руд разработаны в нашей стране группой ученых и инженеров. Многих из них уже нет в живых. Они сделали большое и очень важное для страны дело и потому заслуживают упоминания в рассказе об элементе №78. Это – И.И. Черняев, В.В. Лебединский, О.Е. Звягинцев, Н.К. Пшеницын, А.М. Рубинштейн, Н.С. Селиверстов, П.И. Рожков, Ю.Д. Лапин, Ю.Н. Голованов, Н.Д. Кужель, Е.А. Блинова, Н.К. Арсланова, И.Я. Башилов, И.С. Берсенев, Ф.Т. Киренко, В.А. Немилое, А.И. Степанов.

Химия платины

Платину можно считать типичным элементом VIII группы. Этот тяжелый серебристо-белый металл с высокой температурой плавления (1773,5°C), большой тягучестью и хорошей электропроводностью недаром отнесли к разряду благородных. Он не корродирует в большинстве агрессивных сред, в химические реакции вступает нелегко и всем своим поведением оправдывает известное изречение И.И. Черняева: «Химия платины – это химия ее комплексных соединений».

Как и положено элементу VIII группы, платина может проявлять несколько валентностей: 0, 2+, 3+, 4+, 5+, 6+ и 8+. Но, когда речь идет об элементе №78 и его аналогах, почти так же, как валентность, важна другая характеристика – координационное число. Оно означает, сколько атомов (или групп атомов), лигандов, может расположиться вокруг центрального атома в молекуле комплексного соединения. Наиболее характерная степень окисления платины в ее комплексных соединениях 2+ и 4+; координационное число в этих случаях равно соответственно четырем или шести.

Комплексы двухвалентной платины имеют плоскостное строение, а четырехвалентной – октаэдрическое.

На схемах комплексов с атомом платины посредине буквой А обозначены лиганды. Лигандами могут быть различные кислотные остатки (Cl–, Br –, I–, NO2–, NO3–, CN–, C2O4–, CNS–), нейтральные молекулы простого и сложного строения (h3O, Nh4, C5H5N, Nh3OH, (Ch4)2S, C2H5SH) и многие другие неорганические и органические группы. Платина способна образовывать даже такие комплексы, в которых все шесть лигандов различны.

Химия комплексных соединений платины разнообразна и сложна. Не будем обременять читателя многозначительными частностями. Скажем только, что и в этой сложной области знаний советская наука неизменно шла и идет впереди. Характерно в этом смысле высказывание известного американского химика Чатта (1960 г.):

«Возможно, не случайно было и то, что единственная страна, которая посвятила значительную часть своих усилий в области химических исследований в 20-х и 30-х годах разработке координационной химии, была и первой страной, пославшей ракету на Луну».

Здесь же уместно напомнить о высказывании одного из основоположников советской платиновой промышленности и науки – Льва Александровича Чугаева: «Каждый точно установленный факт, касающийся химии платиновых металлов, рано или поздно будет иметь свой практический эквивалент».

Потребность в платине

За последние 20...25 лет спрос на платину увеличился в несколько раз и продолжает расти. До второй мировой войны более 50% платины использовалось в ювелирном деле. Из сплавов платины с золотом, палладием, серебром, медью делали оправы для бриллиантов, жемчуга, топазов... Мягкий белый цвет оправы из платины усиливает игру камня, он кажется крупнее и изящнее, чем в оправе из золота или серебра. Однако ценнейшие технические свойства платины сделали ее применение в ювелирном деле нерациональным.

Сейчас около 90% потребляемой платины используется в промышленности и науке, доля ювелиров намного меньше. «Виной» тому – комплекс технически ценных свойств элемента №78.

Кислотостойкость, термостойкость и постоянство свойств при прокаливании давно сделали платину совершенно незаменимой в производстве лабораторного оборудования. «Без платины, – писал Юстус Либих в середине прошлого века – было бы невозможно во многих случаях сделать анализ минерала... состав большинства минералов оставался бы неизвестным». Из платины делают тигли, чашки, стаканы, ложечки, лопатки, шпатели, наконечники, фильтры, электроды. В платиновых тиглях разлагают горные породы – чаще всего, сплавляя их с содой или обрабатывая плавиковой кислотой. Платиновой посудой пользуются при особо точных и ответственных аналитических операциях...

Важнейшими областями применения платины стали химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

В качестве катализаторов различных реакций сейчас используется около половины всей потребляемой платины*.

* Именно «потребляемой», а не «добываемой». Такой оборот вполне оправдан, когда речь идет о драгоценных металлах, идущих, помимо всего прочего, в «золотые кладовые» национальных банков.

Платина – лучший катализатор реакции окисления аммиака до окиси азота NO в одном из главных процессов производства азотной кислоты. Катализатор здесь предстает в виде сетки из платиновой проволоки диаметром 0,05...0,09 мм. В материал сеток введена добавка родия (5...10%). Используют и тройной сплав – 93% Pt, 3% Rh и 4% Pd. Добавка родия к платине повышает механическую прочность и увеличивает срок службы сетки, а палладий немного удешевляет катализатор и немного (на 1...2%) повышает его активность. Срок службы платиновых сеток – год-полтора. После этого старые сетки отправляют на аффинажный завод на регенерацию и устанавливают новые. Производство азотной кислоты потребляет значительные количества платины.

Платиновые катализаторы ускоряют многие другие практически важные реакции: гидрирование жиров, циклических и ароматических углеводородов, олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов, окисление SO2 в SO3 в сернокислотном производстве. Их используют также при синтезе витаминов и некоторых фармацевтических препаратов. Известно, что в 1974 г. на нужды химической промышленности в США было израсходовано около 7,5 т платины.

Не менее важны платиновые катализаторы в нефтеперерабатывающей промышленности. С их помощью на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти. Здесь платину обычно используют в виде мелкодисперсного порошка, нанесенного па окись алюминия, керамику, глину, уголь. В этой отрасли работают и другие катализаторы (алюминий, молибден), но у платиновых – неоспоримые преимущества: большая активность и долговечность, высокая эффективность. Нефтеперерабатывающая промышленность США закупила в 1974 г. около 4 т платины.

Еще одним крупным потребителем платины стала автомобильная промышленность, которая, как это ни странно, тоже использует именно каталитические свойства этого металла – для дожигания и обезвреживания выхлопных газов. Для этих целей автомобильная промышленность США закупила в 1974 г. 11 т платины – почти столько же, сколько химическая и нефтеперерабатывающая отрасли, вместе взятые.

Четвертым и пятым по масштабам потребления покупателями платины в 1974 г. в США были электротехника и стекольное производство.

Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств платины плюс высочайшая коррозионная и термическая стойкость сделали этот металл незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. Из платины делают электроды топливных элементов. Такие элементы применены, например, на космических кораблях серии «Аполлон».

Из сплава платины с 5...10% родия делают фильеры для производства стеклянного волокна. В платиновых тиглях плавят оптическое стекло, когда особенно важно ничуть не нарушить рецептуру.

В химическом машиностроении платина и ее сплавы служат превосходным коррозионностойким материалом. Аппаратура для получения многих особо чистых веществ и различных фторсодержащих соединений изнутри покрыта платиной, а иногда и целиком сделана из нее.

Очень незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготавливают хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки; это преимущество особенно ценно при работе в полевых условиях. Сплавы платины с палладием, серебром, медью, цинком, никелем служат также отличным материалом для зубных протезов.

Спрос науки и техники на платину непрерывно растет и далеко не всегда бывает удовлетворенным. Дальнейшее изучение свойств платины еще больше расширит области применения и возможности этого ценнейшего металла.

«Серебришко»?

Современное название элемента №78 происходит от испанского слова plata – серебро. Название «платина» можно перевести как «серебришко» или «сребрецо».

Эталон килограмма

Из сплава платины с иридием в нашей стране изготовлен эталон килограмма, представляющий собой прямой цилиндр диаметром 39 мм и высотой тоже 39 мм. Он хранится в Ленинграде, во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д.И. Менделеева. Раньше был эталоном и платино-иридиевый метр.

Минералы платины

Сырая платина – это смесь различных минералов платины. Минерал поликсен содержит 80...88% Pt и 9...10% Fe; купроплатина – 65...73% Pt, 12...17% Fe и 7,7...14% Cu; в никелистую платину вместе с элементом №78 входят железо, медь и никель. Известны также природные сплавы платины только с палладием или только с иридием – прочих платиноидов следы. Есть еще и немногочисленные минералы – соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой. К ним относятся сперрилит PtAs2, куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S.

Самые крупные

Самые крупные самородки платины, демонстрируемые на выставке Алмазного фонда СССР, весят 5918,4 и 7860,5 г.

Платиновая чернь

Платиновая чернь – мелкодисперсный порошок (размеры крупинок 25...40 мкм) металлической платины, обладающий высокой каталитической активностью. Ее получают, действуя формальдегидом или другими восстановителями на раствор комплексной гексахлорплатиновой кислоты h3[PtCl6].

Из «словаря химического», изданного в 1812 году

«Профессор Снядецкий в Вильне открыл в платине новое металлическое существо, которое названо им Вестий»...

«Фуркруа читал в Институте сочинение, в коем извещает, что платина содержит железо, титан, хром, медь и металлическое существо, доселе еще неизвестное»...

«Золото хорошо соединяется с платиною, но когда количество сей последней превышает 1/47, то белеет золото, не умножая чувствительно тяжести своей и тягучести. Испанское правительство, опасавшееся сего состава, запретило выпуск платины, потому что не знало средств доказать подлога»...

Особенности платиновой посуды

Казалось бы, посуда из платины в лаборатории пригодна на все случаи жизни, но это не так. Как ни благороден этот тяжелый драгоценный металл, обращаясь с ним, следует помнить, что при высокой температуре платина становится чувствительной к многим веществам и воздействиям. Нельзя, например, нагревать платиновые тигли в восстановительном и тем более коптящем пламени: раскаленная платина растворяет углерод и от этого становится ломкой. В платиновой посуде не плавят металлы: возможно образование относительно легкоплавких сплавов и потери драгоценной платины. Нельзя также плавить в платиновой посуде перекиси металлов, едкие щелочи, сульфиды, сульфиты и тиосульфаты: сера для раскаленной платины представляет определенную опасность, так же, как фосфор, кремний, мышьяк, сурьма, элементарный бор. А вот соединения бора, наоборот, полезны для платиновой посуды. Если надо как следует вычистить ее, то в ней плавят смесь равных количеств KBF4 и h4ВО3. Обычно же для очистки платиновую посуду кипятят с концентрированной соляной или азотной кислотой.

 

• Золото

• Оглавление

Дата публикации:

5 сентября 2003 года

n-t.ru


Смотрите также