Металлы платиновой группы - это шесть благородных драгоценных химических элементов, которые расположены рядом в периодической таблице. Все они являются переходными металлами 8-10 групп 5-6 периода.
Металлы платиновой группы: список
Группа состоит из следующих шести химических элементов, расположенных в порядке возрастания атомного веса:
- Ru - рутений.
- Rh - родий.
- Pd - палладий.
- Os - осмий.
- Ir - иридий.
- Pt - платина.
Металлы платиновой группы обладают серебристо-белым оттенком, за исключением осмия, цвет которого голубовато-белый. Их химическое поведение парадоксально в том, что они обладают высокой устойчивостью к воздействию большинства реагентов, но используются в качестве катализаторов, легко ускоряющих или контролирующих скорость окисления, восстановления и реакций гидрирования.
Рутений и осмий кристаллизуются в гексагональную плотноупакованную систему, а другие обладают гранецентрированной кубической структурой. Это выражается в большей твердости рутения и осмия.
История открытия
Хотя платиносодержащие золотые артефакты датированы 700 г. до н. э., присутствие этого металла является, скорее, случайностью, чем закономерностью. Иезуиты в XVI веке упоминали серые плотные камешки, связанные с аллювиальными месторождениями золота. Эти камешки нельзя было расплавить, но они образовывали сплав с золотом, при этом слитки становились ломкими, и их уже было невозможно очистить. Камешки стали называть platina del Pinto - гранулы серебристого материала из реки Пинто, впадающей в Колумбии.
Ковкая платина, которую можно получить только после полной очистки металла, была выделена французским физиком Шабано в 1789 году. Из нее был сделан кубок, преподнесенный папе Пию VI. Об открытии палладия в 1802 году сообщил английский химик Уильям Волластон, который назвал хим. элемент группы платиновых металлов в честь астероида. Волластон впоследствии заявлял об обнаружении еще одного вещества, присутствующего в платиновой руде. Его он назвал родием из-за розового цвета солей металла. Открытия иридия (по имени богини радуги Ириды из-за пестрой окраски его солей) и осмия (от греческого слова «запах» из-за хлорного запаха его летучего окисла) были сделаны английским химиком Смитсоном Теннантом в 1803 году. Французские ученые Ипполит-Виктор Колле-Дескоти, Антуан-Франсуа Фуркруа, и Николя-Луи Воклен выделили два металла одновременно. Рутений, последний изолированный и идентифицированный элемент, получил свое название по латинскому наименованию России от русского химика Карла Карловича Клауса в 1844 году.
В отличие от таких легко выделяемых в относительно чистом состоянии путем простого огневого рафинирования веществ, как золото, платиновой группы требуют сложной водно-химической обработки. Эти методы не были доступны до конца 19 века, поэтому выявление и изоляция платиновой группы отстала от серебра и золота на тысячи лет. Кроме того, высокая температура плавления этих металлов ограничивала их применение, пока исследователи в Британии, Франции, Германии и России не разработали методы преобразования платины в форму, пригодную для обработки. Как драгоценные металлы платиновой группы начали использоваться в ювелирных изделиях с 1900 года. Хотя такое применение остается актуальным и сегодня, промышленное намного его превзошло. Палладий стал очень востребованным материалом для контактов в телефонных реле и других системах проводной коммуникации, обеспечивая длительный срок службы и высокую надежность, а платина, из-за своей устойчивости к искровой эрозии, во время Второй мировой войны стала применяться в свечах зажигания боевых самолетов.
После войны расширение методов молекулярной конверсии при переработке нефти создало огромный спрос на каталитические свойства, которыми обладают металлы платиновой группы. К 1970-м годам потребление выросло еще больше, когда стандарты автомобильных выбросов в США и других странах привело к использованию данных химических элементов в каталитической конверсии выхлопных газов.
Руды
За исключением малых россыпных месторождений платины, палладия и осмистого иридия (сплава иридия и осмия), практически нет руды, в которой бы основным компонентом был химический элемент - металл платиновой группы. Минералы, как правило, содержатся в сульфидных рудах, в частности в пентландите (Ni, Fe) 9 S 8 . Наиболее распространены лаурит RuS 2 , ирарсит, (Ir,Ru,Rh,Pt)AsS, осмиридиум (Ir,Os), куперит, (PtS) и браггит (Pt,Pd)S.
Крупнейшее в мире месторождение металлов платиновой группы - Бушвельдский комплекс в ЮАР. Большие запасы сырья сосредоточены в месторождениях Садбери в Канаде и Норильско-Талнахском в Сибири. В США наибольшие залежи минералов платиновой группы расположены в Стилуотере, Монтана, но здесь они значительно меньше, чем в ЮАР и России. Крупнейшими в мире производителями платины являются Южная Африка, Россия, Зимбабве и Канада.
Добыча и обогащение
Основные южноафриканские и канадские месторождения эксплуатируются шахтным способом. Практически все металлы платиновой группы извлекаются из медных или никелевых сульфидных минералов с помощью флотационной сепарации. Плавка концентрата производит смесь, которая вымывается из меди и сульфидов никеля в автоклаве. Твердый остаток выщелачивания содержит от 15 до 20% металлов платиновой группы.
Иногда до флотации используется гравитационное разделение. В результате получается концентрат, содержащий до 50% платиновых металлов, что избавляет от необходимости выплавки.
Механические свойства
Металлы платиновой группы значительно отличаются механическими свойствами. Платина и палладий довольно мягкие и очень ковкие. С этими металлами и их сплавами можно работать как в горячем, так и в холодном состоянии. Родий сначала обрабатывают горячим, а позже его можно обрабатывать холодным с довольно частым отжигом. Иридий и рутений должны быть нагреты, холодной обработке они не поддаются.
Осмий - самый твердый из группы и имеет наиболее высокую температуру плавления, но его склонность к окислению накладывает свои ограничения. Иридий наиболее коррозионностойкий из платиновых металлов, а родий ценится за сохранение своих свойств при высоких температурах.
Структурные применения
Поскольку дочиста отожженная платина очень мягкая, она восприимчива к царапинам и порче. Для увеличения твердости ее сплавляют со множеством других элементов. Платиновые драгоценности очень популярны в Японии, где ее называется «хаккин» и «белое золото». Сплавы для ювелирных изделий содержат 90% Pt и 10% Pd, который легко обрабатывать и паять. Добавление рутения повышает твердость сплава, сохраняя стойкость к окислению. Сплавы платины, палладия и меди используются в кованых изделиях, так как они тверже платино-палладиевых и менее затратны.
Тигли, используемые для производства монокристаллов в полупроводниковой промышленности, требуют коррозионной устойчивости и стабильности при высоких температурах. Для этого применения лучше всего подходят и иридий. Платинородиевые сплавы используются в производстве термопар, которые предназначены для измерения повышенных температур до 1800 °C. Палладий применяют как в чистом, так и в смешанном виде в электрических устройствах (50% потребления), в стоматологических сплавах (30%). Родий, рутений и осмий редко используются в чистом виде - они служат легирующей добавкой для других металлов платиновой группы.
Катализаторы
Около 42% всей платины, произведенной на Западе, используется в качестве катализатора. Из них 90% применяется в автомобильных выхлопных системах, где тугоплавкие гранулы или сотовые конструкции с платиновым покрытием (а также палладиевым и родиевым) содействуют преобразованию несгоревших углеводородов, окиси углерода и окислов азота в воду, углекислый газ и азот.
Сплав платины и 10% родия в виде раскаленной докрасна металлической сетки служит катализатором в реакции между аммиаком и воздухом для получения окислов азота и азотной кислоты. При подаче вместе со смесью аммиака метана можно получить синильную кислоту. При переработке нефти платина на поверхности гранул оксида алюминия в реакторе является катализатором преобразования длинноцепочечных молекул нефти в разветвленные изопарафины, которые желательны в смеси высокооктановых бензинов.
Гальваника
Все металлы платиновой группы можно наносить гальванически. Из-за твердости и блеска получаемого покрытия наиболее часто применяется родий. Хотя его стоимость выше, чем платины, меньшая плотность позволяет использовать меньшую массу материала при сопоставимой толщине.
Палладий - металл платиновой группы, который проще всего использовать для нанесения покрытий. Благодаря этому прочность материала значительно повышается. Рутений нашел применение в инструментах, предназначенных для обработки трением при низком давлении.
Химические соединения
Органические комплексы металлов платиновой группы, такие как комплексы алкилплатины, используются в качестве катализаторов в процессе полимеризации олефинов, производстве полипропилена и полиэтилена, а также при окислении этилена в ацетальдегид.
Соли платины находят все более широкое применение в химиотерапии рака. Например, они входят в состав таких лекарств, как "Карбоплатин" и "Цисплатин". Покрытые оксидом рутения электроды используются в производстве хлора и хлората натрия. Сульфат и фосфат родия применяются в родиевых
Синонимы: белое золото, гнилое золото, лягушачье золото. поликсен
Происхождение названия. Происходит от испанского слова platina - уменьшительное от plata (серебро). Название "платина" можно перевести как серебришко или сребрецо.
В экзогенных условиях в процессе разрушения коренных месторождений и пород образуются платиноносные россыпи. Большинство минералов подгруппы в этих условиях химически стойко.
Месторождения
Крупные месторождения первого типа известны вблизи Нижнего Тагила на Урале. Здесь помимо коренных месторождений имеются также богатые элювиальные и аллювиальные россыпи. Примером месторождений второго типа являются магматический комплекс Бушвелд в Южной Африке и Садбери в Канаде.
На Урале первые находки самородной платины, обратившие на себя внимание, относятся к 1819 г. Там она была открыта в виде примеси к россыпному золоту . Самостоятельные богатейшие платиноносные россыпи, пользующиеся мировой известностью, были открыты позднее. Они распространены на Среднем и Северном Урале и все пространственно приурочены к выходам массивов ультраосновных пород (дунитов и пироксенитов). Многочисленные небольшие коренные месторождения были установлены в Нижне Тагильском дунитовом массиве. Скопления самородной платины (поликсена) приурочены главным образом к хромитовым рудным телам, состоящим преимущественно из хромшпинелидов с примесью силикатов (оливина и серпентина). Из гетерогенного ультраосновного массива Кондер в Хабаровском крае поступают кубического габитуса кристаллы платины около 1–2 см в ребре. Большое количество палладистой платины добывается из ликвационных сульфидных медноникелевых руд месторождений Норильской группы (Север Центральной Сибири). Платина может также извлекаться из связанных с основными породами позднемагматических титаномагнетитовых руд таких месторождений, как, например, Гусевогорское и Качканарское (Ср. Урал).
Крупное значение в платинодобывающей промышленности имеет аналог Норильска - известное месторождение Садбери в Канаде, из медноникелевых руд которого платиновые металлы добываются попутно с никелем, медью и кобальтом .
Практическое применение
В первый период добычи самородная платина не находила надлежащего применения и даже считалась вредной примесью к россыпному золоту, с которым она улавливалась попутно. Вначале ее просто выбрасывали в отвал при промывке золота или применяли вместо дроби при стрельбе. Затем производились попытки фальсификации ее путем золочения и сдачи в таком виде скупщикам. В числе самых первых изделий из уральской самородной платины, хранившихся в Санкт-Петербургском горном музее, были цепи, кольца, обручи для бочек и пр. Замечательные свойства металлов платиновой группы были открыты несколько позднее.
Главнейшими ценными свойствами платиновых металлов являются трудноплавкость, электропроводность и химическая стойкость. Эти свой ства обусловливают использование металлов этой группы в химической промышленности (для изготовления лабораторной посуды, в производстве серной кислоты и пр.), электротехнике и других отраслях промышленности. Значительные количества платины расходуются в ювелирном и зубоврачебном деле. Важнейшую роль платина играет в качестве материала поверхности катализаторов в переработке нефти. Добываемая «сырая» платина поступает на аффинажные заводы, где производятся сложные химические процессы разделения ее на составляющие чистые металлы.
Добыча
Платина - один из самых дорогих металлов, цена ее в 3-4 раза выше, чем золота, и примерно в 100 раз выше, чем серебра
Добыча платины составляет около 36 тонн в год. Наибольшее количество платины в добывается в России, Южно-Африканской республике, Каиаде, США и Колумбии.
В России платина была впервые найдена на Урале в Верх-Исетском округе в 1819 году. При промывке золотоносных пород в золоте заметили белые блестящие зерна, которые не растворялись даже в сильных кислотах. Бергпробирер лаборатории Петербургского горного корпуса В. В. Любарский в 1823 году исследовал эти зерна и установил, что «загадочный сибирский металл принадлежит к особому роду сырой платины, содержащей знатное количество иридия и осмия». В этом же году последовало высочайшее повеление всем горным начальникам искать платину, отделять ее от золота и представлять в Петербург. В 1824-1825 годах в Горно- Благодатском и Нижне-Тагильском округах были открыты чисто платиновые россыпи. И 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 году 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.
Платина. Истории и легенды
Человечество знакомо с платиной больше двух веков. Впервые на него обратили внимание члены экспедиции Фрацузской академии наук, посланные королем в Перу. Дон Антонио де Уллоа, испанский математик, находясь в этой экспедиции первым его упомянул в записках о путешествии изданных в Мадриде в 1748 году: "Сей металл с начала света до сих времен совершенно оставался неизвестным, что без сомнения весьма удивительно".
Под названиями "Белое золото", "гнилое золото" платина фигурирует в литературе XVIII века. Этот металл известен давно, его белые тяжелые зерна иногда находили при добыче золота. Предполагали, что это не особенный металл, а смесь из двух известных металлов. Но их никак не могли обработать, и оттого долгое время платина не находила применения. Вплоть до XVIII века этот ценнейший металл вместе с пустой породой выбрасывали в отвалы. На Урале и в Сибири зерна самородной платины использовали как дробь при стрельбе. А в Европе первыми воспользовались платиной нечистые на руку ювелиры и фальшивомонетчики.
Во второй половине XVIII века платина ценилась в два раза ниже, чем серебро. С золотом и серебром она хорошо сплавляется. Пользуясь этим, платину стали подмешивать к золоту и серебру, сначала в украшениях, а затем и в монетах. Дознавшись об этом, испанское правительство объявило войну платиновой "порче". Был издан кополевский указ, которым предписывалось уничтожать всю платину, добываемую попутно с золотом. В соотьетствии 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 году этот закон был отменен, и испанское правительство стало само подмешивать платину к золоту монет.
Полагают, что первым чистую платину получил англичанин Р. Уотсон в 1750 году. В 1752 году после исследований Г. Т. Шеффера она была признана новым металлом
Вверх
Является одним из химических элементов. Металл, представляющий большую ценность. Вот лаконичный ответ на то, что такое платина. В естественных условиях Pt встречается в виде самородков, она может быть «чистой» или с примесями.
Если окунуться в историю, то выясняется, что свое название платина получила благодаря испанским конкистадорам, в то время они завоевывали Южную Америку. Тогда они добывали серебро и обнаружили металл, имеющий сходство с серебром, который оказался тугоплавким.
Никто не знал, как эксплуатировать данный металл – испанцы не придумали ничего другого, как просто выбрасывать Pt.
Долгое время применение металла не было известно. Все дело в том, что это тугоплавкий элемент. Антуан Лавуазье – первый, кому удалось расплавить его в 1782 году. Для этого он использовал созданный им прибор для подачи горящего кислорода, положив туда маленькую часть Pt, которая была в древесном угле. Ученые были в восторге.
Академия наук в Париже могла лично понаблюдать за данным опытом, так как он был повторен. Сделать это было непросто, ведь аппарат ученого нужно было транспортировать, а это требовало денежных средств.
Это увидели многие. Одним из счастливчиков был граф Ду Норд. Но на самом деле это был Павел 1 (сын Екатерины Великой).
Запасы
Россия тоже имела свои запасы платины, которые обнаружились на Урале в 1819 году возле Екатеринбурга. Позже, в 1854 году, нашли залежи в Нижнетагильском округе, и началась промышленная добыча. Россия заняла лидирующие позиции по добыче данного металла во всем мире.
На платину Урала был большой спрос от иностранных фирм. После того как в промышленности принялись извлекать «чистый» металл, эта тенденция только возросла. Особый интерес сначала проявляли Англия и Франция, а потом подключилась Германия, также присоединились Соединенные Штаты Америки.
На Урале добывалось много металла, но не весь его удавалось эксплуатировать. Именно поэтому было решено создавать платиновые монеты в 1826 году. К тому же начали изготавливать и другие изделия отменного качества. Сейчас одна монета 19 века может стоить до 5000 долларов США. В России начали чеканить монеты из белого элемента в 1828 году.
На данный момент запасы Pt имеются в следующих странах:
- Зимбабве;
- Китай;
- Россия;
- Соединенные Штаты Америки.
В этих 5 странах сосредоточено около 90% мировых запасов.
Это интересно! Металл активно эксплуатировали в Древнем Египте при создании различных украшений.
История
Любопытно, что древние инки добывали и эксплуатировали металл. Но Старый Свет не знал о Pt ничего. В 1557 году появились первые известия о платине. Но мошенники, которые подделывали деньги, узнали интересное свойство Pt – она отлично сплавляется с золотом.
За этим последовало невероятное: испанский король в 1735 году остановил ввоз металла в страну. А все его запасы по решению правителя должны были быть утоплены в море.
Не только фальшивомонетчики пытались схитрить, но и ювелиры. Они добавляли элемент в сплав с золотом, снижая цену на изделие. К данному процессу подходили ответственно – выявить обман было практически невозможно. Платина способствовала увеличению веса, чтобы это как-то возместить, добавляли немного серебра. Все же выявить обман удалось. Поэтому ввоз платины в Европу запретили на определенный период.
Открытые свойства
В химической таблице платина носит наименование Pt, ее автономный номер 78. Простой химический элемент является тяжелым, но мягким металлом, его атомная масса равна 195,084 а. е. м. Цвет платины имеет серебристо-белый оттенок. Это редкий ценный элемент. Химические свойства платины уникальны, это инертный металл.
Платины физические свойства феноменальны. Чтобы расплавить платину, необходимо поместить ее туда, где температура будет достигать 1769 градусов по Цельсию. А чтобы металл закипел, необходимо 3800 градусов. Становится ясно, что у элемента низкая удельная теплопроводность.
Самородки платины имеют внешнее сходство с серебром. Но вот только свойства серебра ниже: оно легче, подвержено повреждениям, растворяется в азотной кислоте. Мастера, для создания изделий, похожих на платину, используют сплавы, включающие железо, никель, хром.
Вот более точные характеристики:
Известно, что платина не встречается абсолютно без примесей. Поэтому ее необходимо отделять от других металлов. Для этого пригодится соляная и азотная кислота. Из полученного металла можно изготовить множество продуктов:
- ювелирные изделия;
- слитки;
- анодные электроды;
- лабораторную посуду;
- химическую аппаратуру.
Pt применяется во многих сферах. Это может быть и химическая, и электронная промышленность, а также медицина. Например, нефтеперерабатывающие организации эксплуатируют .
С помощью нее изготавливают лабораторную посуду. Улучшенные датчики, термометры – все это не может существовать без платины. А в медицине платина заслужила особое призвание. Ее используют в лекарственных препаратах, направленных на борьбу с онкологическими заболеваниями.
Основные преимущества платины:
- имеет пластичность и ковкость;
- электропроводность;
- большая температура плавления;
- превосходит по нескольким критериям золото и серебро (тверже, тяжелее);
- не окисляется, не вступает в реакцию с иными веществами.
Неплохой способ инвестиций – платиновые монеты. На данный момент особой ценностью и уникальностью отличаются монеты из этого элемента. Их номинал равен 12 рублям. Реальная цена намного выше. Это монеты 1832 года, они очень редки и имеют большой вес.
Также привлекают инвестиции в слитки. Купить их можно в Банке России. Лицевая сторона отражает маркировку:
- страна производитель («Россия» в овале);
- масса;
- название элемента;
- весовая доля/метрическая проба;
- товарный знак производителя.
Применяют две технологии нанесения надписи: выпуклая, вдавленная.
Платина завоевала сердца многих женщин и мужчин. Великий Луи-Франсуа Картье, основатель известной фирмы Cartier, способствовал тому, что металл разглядели многие. Именно он утверждал, что этот элемент не имеет аналогов и весьма полезен в ювелирном искусстве, так как обладает множеством положительных свойств.
Но не один Франсуа восторгался металлом. Еще одним его поклонником был Карл Фаберже. Мастер создавал авторские изделия. Любопытно, что многие идеи Луи Франсуа Картье перенял у Фаберже. К таковым относятся цветочные композиции и животные мотивы.
Ювелирное дело
Металл отличается необычайной красотой, поэтому делать ювелирные украшения из него особенно выгодно. Они стоят дорого и требуют бережного ухода. Платина отличается высокой прочностью, поэтому сделанные из нее крепления практически не видны. Платиновой вещью можно покорить девушку.
Украшения 950 пробы делают из «чистого» металла, не менее 95%. Уход не занимает много времени, нужно лишь 1 раз в неделю чистить изделия. Есть множество моющих средств, позволяющих чистить металл. А если появились царапины, стоит отдать изделие мастеру, чтобы он привел его в новый вид (полировка).
Пользуются популярностью платиновые свечи для авто (Pt контакты). Металл используют в качестве электропровода. Высокая термостойкость, стойкость к коррозии и долговечность – это главные преимущества данных свеч.
Этот металл даже фигурировал в известном фильме «Платиновая блондинка». Именно эта кинолента вознесла его на пик популярности.
Незатейливый легкий сюжет понравился многим, как и оригинальные украшения. Этот фильм появился в 1930 годах в Америке. Прошло много лет, но с тех пор популярность металла только возросла.
Магические свойства платины заключаются в ее целебных воздействиях. Есть мнение, что благодаря мощнейшей энергетике, она благоприятно влияет на здоровье человека.
Препараты с этим металлом используют в медицине, так как его молекулы способны на многое. Но не все могут себе позволить такие препараты.
Становится понятно, из-за чего Pt смогла завоевать любовь людей по всему миру. Все дело в специфике характеристик. Этот металл можно использовать в производстве, или же украсить им руку прекрасной девушки. Инвесторы тоже не могут устоять перед платиной, ведь вклад в нее – дорога в будущее.
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.
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.
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 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 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 завод
Самый недооцененный из тройки всем известных благородных металлов – это платина
. Ничего удивительного в этом нет: платиновый самородок черен и неказист, и всякий нашедший его – перешагнет и пойдет дальше.
В рудах платина и золото частенько сопутствуют друг другу. Однако золотодобытчики прошлого, выплавляя золото, попросту выбрасывали кусочки невзрачного металла. Вместе с золотом и серебром платина не плавилась; под молотом на наковальне становилась тверже; по виду слегка напоминала серебро – но грязное, негодное...
Словом, ненужная примесь шла в отходы. Да и было-то ее совсем немного! Настолько немного, что европейские литейщики благородных металлов даже о существовании платины как отдельного элемента Вселенной не догадывались вплоть до середины ΧVΙΙΙ века. В отличие от инков...
Запутанная история драгоценного металла
О происхождении платины и металлов платиновой группы современным ученым известно из спектрографических наблюдений масштабных космических катастроф. Тяжелые металлы, в том числе серебро, золото, платина и платиноиды – , и , - появляются в межзвездном пространстве в результате реакций синтеза, сопровождающих взрывы сверхновых и столкновения массивных старых звезд.Распыленная звездная субстанция конденсируется в пыль. Гравитационные флуктуации формируют более или менее массивные комки материи. Разными путями межзвездное вещество, некоторую часть которого составляют благородные металлы, попадает на поверхность планет. Где и рассеивается в толще коры...
Процессы эрозионного разрушения коренных пород планеты с переформированием осадочных и метаморфических наслоений позволяют тяжелым металлам сконцентрироваться в месторождения. Редкие и немногочисленные – если говорить о платине и металлах платиновой группы.
Платина и платиноиды на Земле
В земной коре платины немного. Всего-то 0,0000005% (пять десятимиллионных процента) от массы Земли. Что не мешает заинтересованным в платине промышленникам добывать по 200 тонн благородного металла ежегодно.Разведанные запасы платины оцениваются в 80 тысяч тонн, причем основные месторождения располагаются на территории пяти государств. ЮАР и Зимбабве, Россия и Китай, США сосредотачивают примерно девять десятых мирового запаса платины. Канада, Южная Америка и прочие страны владеют мелкими месторождениями.
Впрочем, имеются оценки, позволяющие 90% сырой платины относить к южноафриканским копям. Что, конечно же, указывает не столько на исключительность южной Африки, сколько на недостаточность геологической разведки недр остальной части Земли.
Природные соединения платины
Чистая платина в природе встречается нечасто. Самородная платина – это, как правило, смесь нескольких металлов с преобладанием собственно платины. Наиболее типичные из соединений определяются как минералы.В поликсене – от 80 до 88% платины и около 10% железа. Купроплатина, помимо благородного металла, содержит до 14% меди и примерно столько же железа. Хорошо известна никелистая платина (находящаяся в жильных залежах в смеси с железом, медью и никелем).
Случается платине соединяться и с серой (минерал куперит), и с мышьяком (сперрилит), и с сурьмой. Однако гораздо чаще природная платина встречается в соединении с палладием или иридием. Остальные металлы платиновой группы присутствуют в рудах в незначительных, как правило, концентрациях.
Особо крупных самородков платины в природе не обнаружено. Не слишком впечатляющие внешне, в Алмазном фоне России хранятся платиновые самородки массой в 5918 г и 7860 г. Найдены они на рассыпных месторождениях Кондер (Хабаровский край) и Исовский прииск (Урал).
История освоения богатства
Встречавшаяся в россыпях издревле, платина не интересовала европейцев. Наиболее практично поступали народы северной Азии, использовавшие платиновую зернь в качестве дроби или картечи. Однако южноамериканские племена инка и чибча, добывавшие в Андах немало золота и серебра, к платине относились с большим пиететом. Не умея толком обработать тугоплавкий металл, они хранили платину как дар богов, и использовали ее в культовых ритуалах.Испанцы, презрительно обозвавшие новый для себя металл «серебришком», сообразили как при помощи платины фальсифицировать золото. Очень выгодно взять по бросовой (вдвое дешевле серебра) цене платину, и добавить ее в золотой сплав. Примешанная к золоту в относительно небольших количествах, платина не меняет цвета сплава. Зато позволяет сэкономить дорогой материал!
Вот почему испанские власти платину приказали топить: частью прямо в Колумбии, частью уже в Испании. И топили, пока мадридский двор сам не решил подзаработать фальшивомонетчеством. Глядя на фокусы власть предержащих, естествоиспытатели заинтересовались новым металлом, и, проведя ряд исследовательских опытов, сначала в 1750-м, и повторно аж в 1803-му году выделили из разрозненных образцов чистую платину.
Понадобилось еще 30 лет, чтобы Джулиус Скалигер, химик из Италии, привел неопровержимые доказательства: платина – химический элемент, а не грязное золото или испорченное примесями серебро. Впрочем, у Скалигера были предшественники, утверждавшие то же самое за 80 лет до него – но наука тех лет большой спешностью не отличалась. Фактически признание к платине пришло лишь в ΧΙΧ веке.
Английский инженер Уильям Уолластон (открывший родий и палладий) предложил изготавливать из платины сосуды для производства концентрированных кислот. Предложение оказалось дельным, и спрос на металл возрос.
Россия, обладавшая на тот момент сравнительно богатыми месторождениями платины, через десять лет после начала добычи благородного металла стала чеканить из него монету. Практического применения драгоценному металлу в России долго не находилось, и все припасы (более 16-ти тонн очищенной платины) в 1867-м году были проданы Англии.
Как это случалось и раньше, и позже, и не с одними только российскими правителями, потенциала своей «синицы в руках» они просто не рассмотрели.
Физико-химические свойства платины
По внешнему виду платина напоминает серебро, однако темнее и тусклее него. Цвет платины характеризуется как серовато-белый, в соединениях чистота окраски снижается. Температура плавления высока: 1768,3°C. Твердость не превышает трех с половиной единиц по Моосу. Кристаллическая структура платины – кубическая. В природе кристаллы платины встречаются в жильных месторождениях и самородках.Платина химически устойчива, однако реагирует с горячей царской водкой. Растворяется в броме. При нагревании вступает в реакцию с немногочисленными металлами и неметаллами. Растворяет в себе молекулярный водород. Известна как активный катализатор процессов окисления и присоединения водорода. В частности, губчатая платина способна спровоцировать возгорание смеси водорода и кислорода при низкой температуре газов. До изобретения спичек широко выпускались зажигалки, использующие этот принцип.
Применение платины
В современных условиях спрос на платину растет, а ее использование интенсифицируется. До середины прошлого века не менее половины добываемой платины потреблялось ювелирами, еще несколько процентов – зубопротезистами и медиками.Ювелирная платина (в особенности обработанная родием) – прекрасный материал для создания оправ бесцветных и белых камней, жемчугов, топазов, самоцветов с трудноуловимой окраской.
Главным потребителем ювелирной платины до последнего времени оставалась Япония (теперь ее сменил Китай): там кольца из платины столь же обычны, как и украшения из золота. В Китае ежегодно распродается до 25 тонн ювелирных изделий, выполненных из платины.
Рост спроса на ювелирную платину и металлы платиновой группы наблюдается и в Европе. Однако в России украшения из платины непопулярны: у нас находит сбыт лишь 0,1% общемирового объема платиновых изделий.
Львиная доля (не менее 90%) добываемого металла уходит в промышленность. Из платины производятся приспособления для химической индустрии: лабораторная посуда и оборудование, фильтры, электроды. Не менее половины технической платины идет на производство всевозможных катализаторов, в том числе и автомобильных.
Не обходится без платины и электротехника, и стекольное производство. Платиновые или платинированные контакты не боятся разрядных дуг. Фильеры из платины используются для получения стекловолокна.
Космическая отрасль без стабильности платины как электропроводящего, коррозиеустойчивого и термостойкого материала вряд ли бы достигла современных высот. Один из эталонов массы изготовлен из сплава платины с иридием: это – цилиндр высотой в 39 и диаметром тоже в 39 миллиметров.
Используется платина и как металл банковский: стоимость платины стабильно высока, прирост цены постоянен; как объект инвестирования этот благородный металл весьма выгоден!
Не находившая применения в прошлом, сегодня платина востребована как никогда. И если за гипотетическими золотыми астероидами посылать космические тягачи человечество то ли хочет, то ли не хочет, то за небесным телом из платины экспедицию снарядят без раздумий: настолько полезны уникальные свойства благородного металла.
