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
Платина относится к благородным металлам. Химики называют ее царицей платиноидов, т.е. самым ценным из благородных металлов. Платина – химический элемент под номером 78, один из самых тяжелых металлов (плотность платины составляет приблизительно 21 г/см³), обладающий высокой пластичностью и большой химической устойчивостью.
Высокая инертность платины, а также ее способность служить в качестве электропроводника и катализатора химических реакций сделали этот металл ценным сырьем для множества отраслей деятельности – ее применяют для изготовления технических устройств, в медицинской практике, и, конечно, в ювелирном деле.
Что такое платина?
Элемент платина (Pt) имеет молярную массу, равную 195 г/моль при радиусе атома в 139 пм. Металл плавится при температуре 1768,3 °C, а начинает закипать при 3825 °C. Химический элемент платина может принимать различные степени окисления (валентности) – чаще всего это значения +2, +4, +6. Реже (в реакциях с катализаторами или особыми условиями) платина принимает валентности +1 и +3. Малая инертность и высокая плотность металла делают его трудно поддающимся окислению, коррозии и различного рода повреждениям.
Добыча платины – относительно молодая отрасль. Если ценность золота была известна людям с древних времен, то неказистые слитки платины в природном варианте никого не интересовали. Добывали этот металл до XVIII века в основном в Америке, где его стоимость была даже ниже, чем у серебра. В Старом Свете какое-то время добыча платины была даже под запретом, т.к. этот металл при сплавлении с золотом, позволял подпольным ювелирам отливать поддельные монеты, неотличимые по весу от настоящих.
На сегодняшний день добыча платины широко распространена, и лидерами в этой отрасти являются ЮАР, Россия и Зимбабве. Большие запасы также обнаружены в США и Канаде. Добыча платины в России ведется такими компаниями, как «Норильский никель», «Амур» и другими крупными промышленными предприятиями.
Многим наверняка известно широкое применение платины для изготовления украшений, а также высокая стоимость таких изделий относительно золота. Но как выглядит платина и чем она отличается от других благородных металлов? Цвет платины такой же белый и блестящий, как у серебра. Однако при сравнении серебряного и платинового слитков можно заметить, что блеск платины гораздо более сдержанный и приглушенный, а в цвете прослеживается сероватый подтон.
В России, платина использовалась для чеканки монет, которые находились в обороте в середине XIX века.
Однако довольно скоро выпуск таких монет прекратился и неиспользованные запасы платины были проданы Англии, которая, никогда не добывая этого металла, в один момент заняла место монополиста по его обработке и продаже. Сейчас платиновые монеты выпускаются в различных странах банками, и такие изделия являются инвестиционными, т.е. не включены в оборот.
Платина или белое золото?
Нередко в обиходе путаются понятия «платина» и «белое золото». Многие считают, что белым золотом и называют платину, однако это неверно. Так что такое белое золото и чем оно отличается? Мы выяснили, что платина – это самостоятельный металл, существующий в природе в виде слитков и обладающий собственными уникальными свойствами.
Белое золото же – это сплав обычного золота с другими металлами.
Состав сплава может меняться, однако главным образом такая смесь металлов содержит в себе более половины чистого золота, серебро, медь и родий. Может туда добавляться и платина, т.к. она отлично сплавляется с золотом.
Внешне платина и белое золото действительно похожи. Если на белое золото был нанесен слой родия, то цвет сплава может быть и неотличим от платины. Но иногда в нем проглядывается желтоватый оттенок, который и выдает различие.
Также платина обычно имеет более приглушенный блеск, однако это не всегда можно различить на первый взгляд.
Отличить платину от золота можно несколькими способами:
Как ухаживать за украшениями из платины?
По сравнению с белым золотом, платина обладает некоторыми преимуществами. Как уже упоминалось, она трудно плавится, практически не царапается, не реагирует с агрессивными растворами, почти не тускнеет, и, помимо прочего, гипоаллергенна. Платиновые украшения долговечны и практичны при ежедневной носке. Именно платине отдают предпочтение при создании фамильных ценностей и выборе обручальных колец.
Несмотря на то, что платина обладает рядом преимуществ, к ней все же стоит относиться аккуратно, как и к другим ювелирным украшениям, для поддержания внешнего вида.
Прежде всего, следует хранить платиновые украшения отдельно, т.к. из-за их высокой плотности они могут оцарапать или повредить другие металлы.
Платиновые украшения подходят для ежедневной носки, однако их все равно нужно время от времени чистить, чтобы в них не скапливалась грязь и бактерии. Производите чистку при помощи концентрированного мыльного раствора. Украшение можно оставить в нем на несколько часов или даже на ночь, а затем вынуть и протереть мягкой ветошью.
Не используйте жестких щеток для чистки и сильных отбеливателей – это может изменить цвет металла и опасно для драгоценных камней в изделии.
Раз или два в год украшения нужно отдавать на чистку в ювелирную мастерскую, т.к. в деталях изделия (в гравировке или декоративных украшениях) может скапливаться грязь. Чистка проводится специальными ультразвуковыми приборами, так что украшение не повредится.
В заключение следует отметить, что, несмотря на дороговизну и редкость платины, украшения из нее обладают даже большими преимуществами, чем украшения из традиционных материалов – золота и серебра.
Кольца из платины могут служить хоть целую вечность при осторожном обращении. Кроме того, платина незаменима при обрамлении драгоценных камней прозрачных, нейтральных и холодных оттенков – их цвета заиграют всеми оттенками в благородной белой оправе.
Случается, когда человек долго хранит какую-то семейную реликвию, считая ее настоящей драгоценностью. Например, он мог получить в наследство платиновое колечко от близкого родственника. В какой-то момент закономерно возникает желание проверить благородность его происхождения. Далее будут приведены несложные способы проверки подлинности платины в .
Вес платины
Чтобы убедиться в подлинности платины, взвесьте изделие и сравните этот вес с весом украшения аналогичного размера из золота или серебра. Платина значительно тяжелее своих благородных собратьев. Если посмотреть по столбцу плотности металлов, то вы увидите, что тяжелее платины бывает только иридий и осмий. Также близкую плотность имеет рений и уран.
Ювелирные изделия из платины делают из сплава 850, 900 и 950 пробы, то есть, они на 85, 90 и 95% состоят из чистого сплава платины. Те же золотые и серебряные изделия имеют намного меньшее содержание чистого сплава, что в очередной раз увеличивает разницу в весе между ними и платиной. Утяжеления платины схожими по весу сплавами металлов бессмысленны, так как на практике ирий, осмий и уран не дешевле платины, а по распространенности едва встречаются реже.
Устойчивость платины
Платина устойчива к воздействию любыми бытовыми веществами. Это значит, что на платиновом изделии невозможно оставить следов ни уксусной кислотой, ни раствором йода, ни перекисью водорода.
Платина не окисляется при контакте с воздухом и водой, так как она исключительно инертна и абсолютно не реагирует на воздействие какими-либо кислотами или щелочами (если только ее не нагреть). Ее медленно растворяет только концентрированные азотная и соляная кислоты или жидкий бром.
Платину невозможно расплавить используемыми в быту горелками, зажигалками, пламенем под обычной или на костре. При любом подобном нагреве платина не меняет свой цвет. Этот сплав вообще характеризуется чрезвычайной тугоплавкостью. Это одна из причин того, почему платина так долго оставалась недоступной роскошью, как для массовой промышленности, так и ювелирной индустрии.
Самый приемлемый способ определить подлинность платины – это измерить ее плотность. Просто измерьте вес предмета в граммах и определите, какое количество воды оно вытесняет при погружении (воду измеряйте кубическими сантиметрами). После этого измерьте вес изделия в граммах и поделите на полученное от предыдущего измерения значение. Если вы получите цифру близкую к 21,45, значит изделие подлинное.
Платина - очень пластичный металл светло-сероватого цвета с металлическим блеском, который является одним из самых тяжелых металлов. Платина по своим химическим свойствам очень схожа с палладием. Отличием является большая химическая устойчивость первого металла.
Платина не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах, только в горячей царской водке и в броме. Этот драгоценный металл называют еще «белым золотом». Он имеет высокую температуру плавления, хорошую электропроводность.
Этот благородный металл активно используют в различной промышленности: химической, нефтеперерабатывающей, медицинской, ювелирной, автомобильной.
Название «платина» происходит от испанского слова plata, что означает серебро, серебришко, сребрецо. Металл соотносят с планетой Нептун .
Легенды о платине
Платину до 1748 года добывали только в Америке. В других странах про этот благородный металл даже не знали. В те времена его цена была в два раза ниже серебра . Мастера - ювелиры очень быстро обнаружили тот факт, что платина очень хорошо создает сплавы с золотом . Это позволило им изготавливать подделки, добавляя платину в золотые украшения. Про это прознал испанский король и издал указ о запрете ввоза этого драгоценного металла. Через некоторое время король отменил свой приказ и в Испании золотые монеты стали делать с примесью платины.
В середине 16 века испанский конкистадор открыл в Южной Америке новый металл и дал ему название plata, так металл был очень похож на серебро.
В некоторых древних индейских племенах был обычай поклоняться слиткам платины. Люди верили в то, что через этот металл их слышит сам Нептун.
Платина по своим магическим свойствам - самый чистый и светлый металл. Он не способен хранить негативную память, в отличие от золота. Он не поддается программированию, поэтому защитные амулеты из платины не делают. Единственным моментом является то, что платина смягчает действие драгоценных камней . Некоторые камни способны очень сильно воздействовать на своего хозяина. И, чтобы этого не произошло, камень необходимо вставить в платиновую оправу.
Платина помогает тем людям, которые хотят встать на путь духовного преображения, хотят обратиться к религии или к мудрым оккультным учениям. Во время молитвы, медитаций маги советуют надевать платиновые кольца на указательные или безымянные пальцы.
Платина станет союзником только спокойным людям, которые склонны к созерцательности. Металл не выносит сплетников и завистников, наказывает воров, лицемеров, предателей.
Еще одним магическим свойством платины является ее прочность. Считается, если на свадьбе молодожены обменяются платиновыми кольцами, то влюбленная пара навсегда будут вместе, и ничто не сможет их разлучить.
Платина - единственный «металлический» антиоксидант, который ведет активную борьбу со свободными радикалами. Этот благородный металл выводит лишний активный кислород, таким образом, не дает ему «захватывать» электроны в здоровых клетках. Таким образом, платина приводит к нормализации антиоксидантного статуса организма человека.
Платина также способствует регенерации кожных покровов. Этот металл благотворно действует на кожу, оказывая антимикробное и противовоспалительное действие. Платина успешно лечит прыщи, фурункулы, убирает пигментацию, сокращает морщины.
Связь платины с астрологическими знаками зодиака
Так как платина соотносится с планетой Нептун, этот металл показан таким знакам зодиака, как Рак и Рыбы . Представителям этих зодиакальных знаков платину можно носить постоянно.
Быстрый поиск по тексту
Самый ценный из металлов
История открытия металла отсылает нас на несколько тысяч лет назад. Мнения о том, когда была открыта платина разделяются. Некоторые ученые утверждают, что этот металл был известен и активно использовался такими древними цивилизациями, как инки, ацтеки и племена майя. Однако, эти цивилизации существовали так давно, что достоверных данных об этом не осталось.
Более вероятно звучит версия других исследователей. Платина была обнаружена человеком в 18 веке, на территории Южной Америки. Тогда людям была неизвестна ее огромная ценность и относились к платине с пренебрежением. Из-за ее сходства с серебром и из-за отсутствия возможности ее расплавить.
Сегодня ценность платины человеку хорошо известна. По данным ЦБ РФ цена платины составляет 1743,75 руб./грамм.
Химический состав платины
В чистом виде, как и другие драгоценные металлы, платина встречается редко. Чаще всего встречаются самородки, в которых большую часть (80%-88%) составляет платина, а остальное – железо. Такая разновидность называется поликсен. Также существуют разновидности с содержанием никель (около 3% никеля), палладия (от 7% до 40% палладия), иридия, родия (до 5% родия).
В таблице Менделеева называется Platina, имеет обозначение Pt. Группа – 10, период – 6, атомный номер – 78, атомная масса – 195,084 г/моль. Платина не вступает во взаимодействие с большинством элементов. Однако, под влиянием высоких температур реакция может проявляться.
Платина вступает в реакцию с:
- «царской водкой» — растворяется в ней в обычном температурном режиме;
- серной кислотой – растворяется в концентрате, при повышенных температурах;
- жидким бромом – растворяется в концентрате, при повышенных температурах;
При воздействии высоких температур:
- щелочи;
- пероксид натрия;
- галогены;
- сера;
- углерод (образует твердый раствор);
- селен;
- кремний (образует твердый раствор);
- кислород (образует летучие оксиды).
Металл является хорошим катализатором. Как катализатор она незаменима в промышленности.
Имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку
В свободном состоянии металл представляет собой одноатомную молекулу
Физические свойства
В природе чаще всего встречается в виде самородков серо-белого цвета размером от мелких зерен до камней весом в 8 кг.
Основные физические характеристики:
- ρ = 21,09-21,45 г/см3;
- Т плавления – 1768,3 ᵒС;
- Т кипения – 3825 ᵒС;
- Теплопроводность – 71,6 Вт/м×К;
- Твердость по шкале Мооса – 3,5.
Платина без примесей является диамагнетиком. Однако, чаще в природе она встречается в виде поликсена, который магнитится. Обладает высокой электропроводностью и дуктильностью (ковкостью и тягучестью).
Наиболее активно металл применяется в химической промышленности. Благодаря своей дуктильности и электропроводности она пригодна для изготовления серной кислоты, а также лабораторной химической посуды, которая подвергается высоким температурам.
Широкое применение металлу найдено в электротехнической промышленности, при необходимости гальванического покрытия, как покрытие различных элементов электрических приспособлений.
Платина, как катализатор незаменима в нефтеперерабатывающей промышленности.
Кроме того, ценность металла велика в автомобильной, стекольной, монетарной промышленностях, в ювелирном деле, медицине (в особенности в стоматологии).
Добыча платины
Первенство в добыче драгоценного металла принадлежит России, ЮАР, Канаде, США, Колумбии. Ежегодная добыча составляет 36 тонн металла.
Самыми первыми платину стали добывать американцы. Россия открыла для себя платину многим позже, в 1819 году на Урале. Впоследствии открыто еще несколько месторождений ценного металла. Уже в 1828 году в России добыча составляла 1,5 тонны. Что значительно превышало результаты Южной Америки. В конце 19 века Россия стала неоспоримым лидером и получала в 40 раз больше ценного металла, чем все остальные страны.
Современным лидером является ЮАР. Россия находится на втором месте и добывает примерно 25 тонн в год. Мировые запасы платины на сегодняшний день составляют примерно 80 тыс. тонн и поделены между ЮАР, Россией и Америкой.
Искусственная платина
Платина считается редким, драгоценным металлом. Его добыча и последующая достаточно сложный и трудоемкий процесс. Тем не менее она широко применяется практически во всех сферах промышленности и жизни человека. Ее цена достаточно высока и понижения не предвидится. Спрос на металл растет, а его количество в природе только уменьшается. Чтобы сделать металл более доступным и несколько удешевить его стоимость, Всемирным советом по инвестициям было принято решение об искусственном синтезе данного металла. Активное участие в этом вопросе принимает и российский научный центр «Синтезтех». Для производства искусственной платины применяется метод холодной трансмутации.
