Какой из этих металлов не относится к группе платиновых иридий цезий палладий рутений

Обновлено: 16.05.2024

Металлы платиновой группы, имеющие и иное название - платиноиды, это 6 химических элементов: платина; иридий; осмий; палладий; родий; рутений. У них схожие характеристики. Они относятся к металлам благородным, драгоценным. В природе основные их источники - природные месторождения, в том числе и на территории России (т.н. Норильская группа), которая в мире занимает 2-е место по разведанным запасам этих химических элементов.

Обычно платиноиды принято подразделять на две триады, а именно: тяжелые металлы – осмий (атомный - 77, латинское обозначение – Os), иридий (77, Ir), платина (78, Pt); лёгкие – рутений (44, Ru), родий (45, Rh), палладий (46, Pd).

Платиноиды - редкие металлы

Человечество за свою историю привыкло к тому, что к благородным металлам относятся серебро, золото и платина. Однако иные металлы платиновой группы таковыми являются. Сходны они по химико-физическим свойствам. Объединяет их и то, что в земной коре платиноиды очень редкие элементы.

Открытие всех металлов рассматриваемой группы произошло давно, в начале XIX века. Но доступными и часто встречающимися они от этого не стали. Их все также сложно найти. Некоторым платиноиды, такие как иридий, палладий, и платина периодически встречаются в самородках. Но другие платиноиды самородных структур не образуют никогда. Они содержатся как твердые растворы в иных минералах.

В геологии месторождения платиновой группы металлов обычно встречаются как россыпи, отложения солевых растворов, рудные и магматические залежи. В недрах Земли их концентрация очень мала. Однако стоит заметить - палладия и платины несколько больше, чем других «сородичей» по их группе. Современные геологические исследования констатируют, что из месторождений, которые в настоящее время известны, можно извлечь всего около 100 тысяч тонн этих металлов.

Свойства платиноидов

Платиноиды известны своей тугоплавкостью. Самая низкая у палладия - 1550 градусов по Цельсию. Осмий самый тугоплавкий, он переходит в жидкое состояние при температуре 3027 градусов Цельсия. Эти благородные драгоценные металлы друг на друга похожи. Их цвет обычно характеризуют как серо - светлый, с небольшими вариациями.

Платиноиды устойчивы к процессам окисления, оксидных пленок на своей поверхности не образуют. Эти материалы очень инертны, без серьезных последствий для себя переносят агрессивные среды. Лидер среди них - платина. По своим физическим характеристикам платиноиды различаются. Так платина, палладий – металлы пластичные, удобны в обработке. Рутений, осмий хрупкие элементы. Родий, иридий наиболее твердые металлы, но и они поддаются абразивной обработке.

У группы платиновых металлов есть способность быть катализатором в разнообразных реакциях в присутствии водорода. Без проблем в себе растворяют этот молекулярный газ. Лидером является палладий, который может включить в себя около 950 объемов водорода.

На первый взгляд кажется, что данному свойству платиноидов сложно найти применение. Однако это неверно. Такое качество позволяет использовать их в качестве аккумуляторов и фильтров чистого водорода, выделяющего газ на своей поверхности как горючее, а не взрывоопасное вещество. Такая способность открывает замечательные перспективы в создании двигателей на водородном топливе.

Области применения платиноидов

Металлы платиноиды нашли широкое применение в повседневном быте современного человека. Так они активно применяются в ювелирном производстве. В недалёком прошлом из платины чеканили монеты, которые ценились дешевле серебряных. Но со временем всё изменилось. Из-за высокой цены за 1 г, из отдельных платиноидов изготавливают лишь монеты инвестиционные.

Нашли свое применение соединения из палладия и платины в автомобилестроении. Двигатели, оснащенные катализаторами из этих металлов, позволяют пережигать продукты окисления бензина до безопасных для окружающей среды элементов. Промышленность до настоящего времени не нашла замены платиноидам в высоковольтной электротехнике. Только эти металлы наиболее устойчивы к разрушительным воздействием разрядных дугам.

Проводники, контакты, имеющие в качестве покрытия сплавы из группы платиновых металлов, отличаются долговечностью и качеством оборудования, которое работает на среднем вольтаже. А без сплавов серебра с палладием слаботочная электроника вообще обходиться не может. Нашли применение платиноиды и в качестве особого оборудования, инструментов, которые используются при работах в агрессивных условиях. В данном случае их отличают долговечность, высокая коррозийная устойчивость и прочность.

Не заменим палладий в авиастроительной и космической промышленности. Небольшие его добавки к титану значительно увеличивают устойчивость последнего к коррозии. Так же палладий активно применяется при изготовлении легированной стали. Фольга из платины – это наиболее эффективное покрытие поверхностей внутренних химических реакторов. Емкости, сделанные из сплавов 4-х металлов (рутений, платина, иридий, родий), являются главными деталями оборудования, предназначенного для производства щелочей и кислот. А соединения из осмия и иридия считается идеальными в изготовлении профессиональных компасов.

Электронная техника так же потребитель этих редких металлов, которые порой являются их основными составляющими. При этом стоит отметить, что данная область является и источником возврата платиноидов в промышленный оборот. Так, зачатую в местных СМИ практически всех областях России можно встретить объявления, население информируется о том, где сдать радиодетали в Зеленограде.

Палладий: где используется, сферы применения и свойства

— химический элемент с атомным номером 46. Принадлежит к 10-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 106,42(1) а. е. м.. Обозначается символом Pd (от лат. Palladium).

Элемент относится к переходным металлам и к благородным металлам платиновой группы (лёгкие платиноиды). Простое вещество палладий при нормальных условиях — пластичный металл серебристо-белого цвета.

История открытия

История палладия начинается с 1803 года. Тогда торговец минералами и драгоценными металлами Форстнер получил письмо с предложением продать небольшое количество нового химического элемента. Слиток палладия прилагался к письму.

Торговец выставил металл на продажу. Он быстро привлек внимание покупателей. Первыми, кто заинтересовался новым товаром, стали английские химики. Они начали спорить насчет того, является ли металл новым химическим элементом или продавец выдает его за новинку, а на самом деле это известный науки сплав.

Один из ученых, химик Ричард Ченевикс выкупил слиток, чтобы попытаться разоблачить продавца. После нескольких экспериментов он написал доклад, который представил Лондонскому Королевскому Сообществу. В нем он написал, что данный слиток — не новый химический элемент, а обычное соединение ртути с платиной. Секретарь данного сообщества не поверил словам Ченивикса, высказал мнение о том, что ни один из ученых Королевского Сообщества не смог выделить похожий вид металла из платины или ртути. Споры вновь усилились. Появились предложения награды человеку, который сможет получить данный вид металла.

Ученый Уильям Волластон в 1804 году выступил на заседании Лондонского Королевского Сообщества с собственным докладом. Он утверждал, что смог обнаружить два новых элемента в платиновой руде, которая была добыта в Южной Америке. Это были родий и палладий. Через некоторое время ученый признался, что именно он устроил шумиху вокруг нового химического элемента, чтобы привлечь к нему внимание, сделать открытие значимым.

Палладий в пробирке (Фото: Instagram / chemical_elements)

Нахождение в природе

Один из наиболее редких элементов в земной коре; его кларковое число составляет 1·10−6 %. Встречается в самородном виде (аллопалладий), в виде интерметаллических минералов (палладистая платина, станнопалладинит Pd3Sn2 и др.) и других соединений (палладит PdO, брэггит (Pd, Pt, Ni)S и др.). Известно около 30 минералов палладия. Сопровождает другие платиновые металлы, его содержание в смеси платиноидов в различных месторождениях колеблется от 25 до 60 %. По Гольшмидтовской геохимической классификации элементов, как и все платиноиды, относится к сидерофилам, то есть обладает сродством к железу и концентрируется в ядре Земли. В настоящее время крупнейшее (не разрабатываемое) месторождение палладия в России находится в Мурманской области (Федорово-Панский интрузивный массив).

Получение

Палладий получают главным образом при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди. Некоторую часть мирового производства (около 10 %) составляет восстановление из вторичного сырья.

Из раствора смеси благородных металлов в царской водке после осаждения золота и платины осаждают дихлородиамминпалладий Pd(NH3)2Cl2, очищают его перекристаллизацией из аммиачного раствора HCl, разлагают до порошкообразного палладия прокаливанием в восстановительной атмосфере, порошок палладия переплавляют.

Восстанавливая растворы солей палладия, получают палладиевую чернь — мелкокристаллический порошок палладия.

Компактный металлический палладий получают также электроосаждением из нитритных и фосфатных кислых электролитов, например, используя Na2[Pd(NO2)4].

Показатели производства

Основные районы добычи палладия
Крупнейшее месторождение палладия находится в России (Норильск, Талнах). Также известны месторождения в Трансваале (Африка), Канаде, Аляске, Австралии, Колумбии.

Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в том числе Россия — 141 тонна, ЮАР — 86 тонн, США и Канада — 31 тонна, прочие страны — 9 тонн). Потребление палладия в 2007 году составило в автомобильной промышленности 107 тонн, в производстве электроники — 40 тонн, в химической промышленности — 12 тонн.

По оценке лондонской исследовательской компании GFMS, в 2009 году РФ продала приблизительно 1,1 млн унций палладия, в 2010—800 тысяч унций, в 2011 году объём экспорта будет аналогичным.

Запасы и месторождения

В чистом виде, самородки палладия в природе найти невозможно. Частицы этого металла извлекаются вместе с другими минералами. Всего таких соединений может быть более 30. По виду крупицы палладия можно легко спутать с платиной. Некоторые месторождения содержат одновременно два этих металла, которые добываются совместно. Изредка жилы палладия пересекаются с золотом.

Главный источник появления этого металла на планете Земля — космические обломки метеоритов. Именно в них обнаруживается большое количество кристаллов этого драгоценного металла.

Самородок золота (Фото: Instagram / in_sochi)

Происхождение названия

Назван по имени астероида Паллада, открытого немецким астрономом Ольберсом в 1802 году, то есть незадолго до открытия палладия. В свою очередь, астероид назван в честь Афины Паллады из древнегреческой мифологии. Палладий, или Палладиум, — упавшее с неба легендарное деревянное изображение Афины Паллады; согласно прорицанию Гелена (сына Приама), Троя останется несокрушимой, пока в её стенах хранится этот талисман. По легенде, лишь после того, как любимцы богини — Одиссей и Диомед — во время ночной вылазки выкрали Палладий, эта твердыня пала.

Добыча и промышленное получение

Получение чистого металла выполняется в несколько этапов:

Подготовка расходного сырья. Его нагревают в специальных фарфоровых котлах. В процессе нагревания котлы заполняются царской водкой.
Переведение платины в осадок с использованием специальных фильтров. От основы отделяются присадки, сторонние компоненты, которые интересны для получения палладия.
Обработка фильтрата. Проводится процедура аффинажа, в ходе которой получается труднорастворимое соединение, которое называется дихлордиаммином палладия.
Очищение нужного металла от примесей.
Прокаливание. Проводится в герметичных камерах, заполненных водородом.

Полученный губчатый палладий переплавляется в заготовки требуемых размеров и формы.

Добыча руды (Фото: Instagram / khabkrai)

Сравнение с другими металлами

Разницу между металлами часто ищут как в группах, получаемых из одной руды, так и в неродственных видах. Особенно часто это делается при выборе ювелирных изделий, когда нужно отличить палладий от серебра, белого золота или платины, определить, какой вариант сплава лучше. О том, что стоит учесть при сравнении палладия с другими металлами, лучше поговорить подробнее.

Внешне палладий практически неотличим от серебра. При этом разница в цене у них существенная: 1 г палладия стоит как 100 г серебра. При этом со временем серебро темнеет, а палладий нет.
С платиной основная разница состоит в удельном весе. Палладий легче, менее плотный (почти вдвое), растворяется в нагретой азотной кислоте. При проверке реагентом из царской водки и 10%-ной концентрации калия йодида у палладия будет реакция, а у платины нет.
С золотом сравнение палладия сегодня происходит разве что в инвестиционной сфере. Здесь этот редкий металл уверенно опережает более широко известного конкурента. При наличии палладиевой лигатуры золото не теряет в цене.

Все эти факторы стоит учитывать при выборе металла для инвестиций. При покупке в слитках наиболее прибыльными по динамике цен сегодня считаются именно золото и палладий.

Марки

Пд99.8.
Пд99.9.
ПдА-0.
ПдА-1.
ПдА-2.
ПдАП-0.
ПдАП-1.
ПдАП-2.
ПдВ-20.
ПдИ-10.
ПдИ-18.
ПдМ850.
ПдСр-20.
ПдСр-30.
ПдСр-40.
ПдСрК-35-5.
ПдСрМ-36-4.

ПдСрН850-130, ПдСрН500-450 — марки, которые указываются на ювелирном палладии.

Палладий (Фото: Instagram / radio_detali30)

Свойства и характеристики

Палладий применяется при изготовлении ювелирных украшений, деталей для радиоэлектроники. Он используется в разных сферах деятельности.

Физические

Атомный номер в периодической таблице Менделеева — 46.
Плотность — 12,6 г/см3.
Удельная теплоемкость — 20 °C 0,0586 кал/ (г.град).
Температура плавления — 1554°C.
Показатель удельного электросопротивления — 25 °C 9,96 мкОм см.
Температура кипения — 2940°C.
Твердость по шкале Бринелля — 49 кгс/мм2.
Показатель теплопроводности — 0,161 кал/(см.сек.град).
Максимальное удлинение на разрыв — до 30%.
Коэффициент теплового расширения — 11,67•10-6.
Максимум прочности на растяжение — 18,5 кгс/мм2.

Чтобы повысить твердость палладия, нужно выполнить холодную обработку. Показатель повысится в 2,5 раза. Если провести отжиг, твердость будет снижена.

Слитки палладия (Фото: Instagram / den.electro)

Химические

Не вступает в реакцию с водой, щелочами, разбавленными кислотами, гидратом аммиака.
Начинает окисляться после нагревания до 350°C. Поверхности покрываются плотной оксидной пленкой. После нагревания до 850°C она распадается на кислород и металл.
При нагревании свыше 500 градусов вступает в реакции с сильными окислителями.

Палладий повышает устойчивость разных сплавов к образованию ржавчины. После добавления 1% палладия повышается сопротивление разрушительному воздействию соляной, серной кислоты.

Серная кислота (Фото: Instagram / lina_malina_artist)

Как отличить подделку

На глаз отличить палладий от других металлов практически невозможно.

При возникновении сомнений в подлинности металла его рекомендуется показать независимому оценщику-ювелиру. Убедиться в том, что в ваших руках находятся настоящие драгоценности, можно, если со временем они не потеряли привлекательности и блеска. Если же украшения начали темнеть, перед вами однозначно подделка.

Где используется палладий?

Водородные технологии. Из этого металла изготавливаются мембраны, которые нужны для получения сверхчистого водорода.
Медицина. Из палладия изготавливаются медицинские инструменты, зубные протезы, кардиостимуляторы, цитостатические препараты.
Производство химической посуды, деталей для сборки высокоточных измерительных приборов.
Изготовление прецизионных механических инструментов.
Производство химического оборудования, использующегося для получения плавиковой кислоты.
Изготовление электрических контактов, керамических конденсаторов.
Хлорид палладия применяется в гальванотехнике.
Использование металла в качестве катализатора в научных опытах. Его хлорид нужен, чтобы определить нахождение небольшого количества угарного газа в воздухе.
В ювелирном деле палладий — легирующий компонент для изготовления белого золота. Также в продаже можно найти ювелирные украшения, в которых этот драгоценный металл является основным компонентом. Он часто соединяется с серебром в пропорции 50х50 и с платиной в соотношении 85 к 15.

Поскольку палладий относится к драгоценным металлам, его используют в качестве валюты при торгах на внебиржевых, биржевых рынках. Во многих странах можно открыть «металлический» счет в банке, на котором будет храниться этот металл.

Кольцо из палладия (Фото: Instagram / asyaair)

Содержание

1 История
2 Происхождение названия
3 Нахождение в природе 3.1 Получение
3.2 Показатели производства

4.1 Изотопы

6.1 Катализаторы

Сплавы

Палладий часто смешивается с другими металлами для изменения их физических или химических свойств. В качестве дополнительных компонентов обычно выступают:

иридий;
платина;
титан;
чистое серебро;
кобальт;
медь.

До 11% этого металла содержится в белом золоте. Оно нужен, чтобы придать последнему светло-серебристый оттенок.

Ювелирные украшения из палладия постепенно набирают популярность, но это направление не самое актуальное. Он был известен научному сообществу многие десятки лет в других сферах деятельности.

Влияние на организм

Поскольку чистый палладий абсолютно безвреден для организма, из него изготавливают посуду, ювелирные украшения. Хлорид этого металла является очень ядовитым химическим веществом, которое при длительном контакте вызывает сильную интоксикацию организма.

Изотопы и воздействие на человека

Химия у многих людей вызывает негативные ассоциации, поэтому нелишним будет заострить внимание на том, обладает металл вредным воздействием на человека или является безопасным.

Натуральный, созданный природой элемент образуют шесть изотопов:

106Pd (27,34%);
108Pd (25,46%);
105Pd (22,34%);
110Pd (11,72%);
104Pd (11,14%);
102Pd (1%).

Изотопы стабильны, поэтому природный палладий безвреден. Но существует и разновидность, созданная искусственным путем. Это 107Pd — самый долгоживущий изотоп элемента. Он радиоактивен и, соответственно, опасен. Период его полураспада превышает семь миллионов лет.

Преимущественная часть изотопов имеет естественное природное происхождение. Но немало их формируется и в реакторах при процессе деления ядер плутония и урана. Образование палладия таким способом происходит постепенно. В современных ядерных установках размещается примерно 1,5 кг палладия на 1 тонну ядерного топлива (при условии 3%-ой степени выгорания).

Металлы платиновой группы (МПГ)

Платина.
Палладий.
Родий.
Рутений.
Иридий.
Осмий.

Главными особенностями металлов платиновой группы, являются:

серебристо-серый оттенок, кроме осмия (бело-голубой);
кристаллические свойства, способствующие ускорению химических процессов;
катализаторы, контролирующие скорость окисления, реакции гидрирования;
химически стойкие металлы по отношению к действию многих реагентов;
обладают высокой электропроводностью;
выдерживают высокие температуры;
тугоплавкость.

Основными источниками платиновых металлов являются минералы редких элементов. Сегодня драгоценные платиновые металлы используют в ювелирном производстве, но в разной степени, а биологически активные соединения платиновых металлов в медицине.

Платина

Платина известна издревле, а название произошло с испанского языка: «маленькое серебро». Конкистадоры, это первые европейцы, которые познакомились с платиной в середине 16 века в Южной Америке. А в 1735 году король Испании издал указ, по которому следовало топить платину в реке и не ввозить в страну. Позже речку назвали Платино-дель-Пинто. Указ был отменен только через сорок лет, для фальсифицирования золотых и серебряных монет мадридскими властями. Позже с платиной познакомились алхимики, но посчитали ее непригодной. Но во Франции она все же нашла свое применение в виде эталона метра, а затем килограмма. В России металл назвали белым золотом, найдя его в россыпном золоте.

Платина, это один из редчайших металлов, ведь в земной коре ее содержания невелико. Главными месторождениями платины являются: Россия, США (2 крупных рудника: Stillwater, East Bouder), Китай, Зимбабве (9 тонн), ЮАР (Бушвельский комплекс).

В России данный металл МПГ обладает уникальной базой, с огромным количеством месторождений, основной из которых расположен в Зареченске (Мурманской области).

Добыча платины это трудоемкий процесс, двух видов:

Открытый способ добычи: на вторичных россыпных месторождениях. Там платина концентрируется в результате разрушений первичной породы.
Закрытый способ добычи: на первичных месторождениях, с постройкой шахт, просверливанием отверстий в породах, закладке взрывчатки и самого взрыва.

Платина это драгоценный металл, который используют в ювелирном деле и промышленности. Свойства платины широки:

тяжелее, чем золото и серебро;
не окисляется;
не вступает в реакции с другими элементами при нагреве;
пластичный металл;
обладает хорошей электропроводностью;
не растворяется под воздействием кислот;
высокая температура плавления;
хорошая ковкость.

Область применения платины достаточно широкое и не ограничивается ювелирным производством, ведь она обладает уникальной красотой и благородством. В настоящее время рост на металл растет, так как используют ее и в промышленности. Итак, применения платины:

ювелирное производство, для изготовления разного вида украшений;
медицина;
химическая индустрия;
судостроение;
авиастроение;
космическая сфера;
стекольная отрасль;
банковское дело.

Палладий

На сегодня, палладий самый дорогой металл платиновой группы, который используется в промышленности.

В конце 17 века бразильские горнодобывающие рабочие нашли сплав, похожий на содержание золота или платины. Химик У. Волластон проработал взаимодействие неочищенной платиной с соляной и азотной кислотами, и добавкой цианида ртути. После выпал желтый осадок, который он нагрел с серой и бурой. Получив шарики из металла и, назвав металл - палладий.

Название металл получил в честь астероида. Этот металл платиновой группы встречается в природе очень редко в чистом в виде. А чаще в комплексе с другими металлами (золото, серебро, платина).

Добывают металл также двумя способами:

на коренных (первичных) месторождениях;
на россыпи, в виде самородка и составляют всего 2% от всей добычи металла.

Главные месторождения палладия:

В России также происходит добыча палладия, сконцентрированная на Урале. Главными свойствами палладия являются:

низкая плотность;
химическая инертность;
внешне напоминает серебро;
высокая ковкость;
эластичность, что позволяет использовать в изготовлении украшений;
температура плавления 1555 градусов;
поддается обработке;
непрочный металл при механическом воздействии;
растворяется при воздействии смеси серной и азотной кислот;
может образовывать соединения с иными химическими элементами ( бор, хлор, сера, кремний);
не вступает в реакции;
не окисляется в природе.

Области применения палладия

Ювелирная сфера, добавляя металл в сплавы;
производство катализаторов для автомобилей, для дожигания выхлопных газов по нормам ЕС;
медицина: изготовление элементов для кардиостимуляторов, инструментов, посуды;
химическая отрасль: изготавливают колбы и емкости, а также для очищения водорода;
электронная сфера: военно-аэрокосмическая техника;
инвестиционная деятельность: покупка слитков.

Родий

Следом за открытием палладия, Волластон открыл еще один металл платиновой группы - родий, путем растворения неочищенной платины в царской водке (смесь соляной и азотной кислот) и нейтрализации избытка кислоты едким натром. Осадив платину хлористым аммонием, палладий - цианистой ртутью. Полученный фильтрат был обработан соляной кислотой (чтобы удалить избыток цианистой ртути) и выпарен до сухого состояния. А осадок, обработанный алкоголем, выглядел как темно-красный порошок двойной натриевородиевой соли соляной кислоты. А уже в свою очередь при прокаливании порошка в токе водорода, получил металл.

Родий получил свое название с греческого языка: роза. Добыча родия производится вместе с платиной/золотом. Основными источниками родия являются золотые месторождения Мексики, залежи родиевого Невьянскита.

Родий представляет собой металл серебристо-белого оттенка и относится к благородным металлам платиновой группы.

Свойства родия

Растворяется в перекиси водорода, серной кислоте;
растворяется при кипячении в смеси соляной и азотной кислот;
высокая химическая устойчивость;
взаимодействует с неметаллами лишь при температуре красного каления;
окисление происходит при высокой температуре;
стойкий металл к коррозийным средам.

Так как родий, это драгоценный и уникальный металл, то и область его применения различна:

в качестве катализатора (каталитических фильтрах для нейтрализации выхлопных газов);
является конструкционным материалом, для изготовления зеркал, стекол;
при сплаве родия с платиной, получается эффективный катализатор при производстве азотной кислоты по средствам окисления аммиака воздухом;
производство термопаров (при сплаве с иридием или платиной);
придают износостойкость и устойчивость к коррозии ювелирным изделиям.

Рутений

Рутений был открыт в Казани в 1844 году К. Клаусом. Он анализировал заводские платиновые осадки из Петербургского монетного двора. Он извлек из руды платину и некоторые платиновые металлы, после чего сплавил остатки с селитрой, извлекая растворимую в воде часть. А нерастворимый в воде осадок, взаимодействовал с царской водкой и высушил. К. Клаус обработал сухой остаток после дистилляции кипящей водой, добавил избыток поташа. Отделив осадок гидроокиси железа, он обнаружил элемент неизвестного происхождения темно-пурпурного оттенка раствора осадка в соляной кислоте. Рутений был назван в честь России (Ruthenia - Россия).

Добыча рутения всегда сопровождает добычу платины на россыпных и коренных месторождениях. Присутствует в качестве примесей в составе никелевой руды, медной руды. Также существуют искусственные источники добычи рутения, т.е. отходы ядерной промышленности. Основное месторождение данного металла платиновой группы, это ЮАР, Канада, Россия, Зимбабве.

Основные характеристики рутения:

серебристо-белый блестящий или матовый цвет;
обладает твердостью;
тугоплавок;
при сильном прокаливании на воздухе переходит в газовую фазу;
растворяется медленно соляной кислотой при обычной температуре, при высокой температуре - быстро;
газопоглотительная способность.

Область применения металла

Производство катализаторов;
защитные покрытия;
декоративные покрытия;
в виде добавок к украшениям;
добавка в элитные эмали и другое.

Иридий

В начале 19 века химики были заинтересованы неочищенной платиной и всеми возможными элементами содержащиеся в ней. Тогда Дескотиль, Фуркруа и Вокелен стали изучать сырой металл, сплавив его с едким кали, получив частично растворимые в воде соединения неизвестных металлов. Теннант пошел этим же способом, и смог выделит два новых металла: иридий и осмий.

Иридий получил свое название с греческого: радуга, благодаря тому, что соединения данного металла были окрашены в разные цвета. Осмий же в связи с растворение щелочного сплава осмиридия в кислоте (или в воде) сопровождался сильным запахом. С греческого языка, получив название: запах.

Иридий очень редкий металл платиновой группы, который добыть практически невозможно. Добыча его сопровождается попутчиками: платиной или осмием и рутением или палладием. Он встречается в медных и никелевых рудах. Место добывания иридия: Канада (Британская Колумбия), США (Калифорния), ЮАР (Трансвааль), Остров Тасмания, Новая Гвинея, остров Калимантан.

красивый металл бело-серебристого оттенка;
твердый и долговечный металл;
высокая плотность и прочность;
воздействия осуществляются за счет нагревания металла;
укрепляет любой состав, делая его износоустойчивым;
химическая стойкость;
стойкий к коррозиям;
стойкость к окислению и всяческому разрушению, даже под воздействием температуры.

химическая промышленность;
ювелирное дело;
вместе с иными металлами является компонентом для автомобильных свечей;
сплавы с иридием используют в медицине, для производства инструментов;
в научной деятельности, металл не очень востребован.

Осмий

Чистого осмия в природе нет, он находится в комплексе с родием. Месторождения осмия сконцентрированы в: Африке (юг), Тасмании, Австралии, США, Канаде, Россие, Колумбия, ЮАР (самые большие запасы).

серебристо-голубые кристаллы;
резкий запах, при взаимодействии с веществами;
не растворяется в щелочах и кислотах, смеси соляной и азотной кислот;
химическая инертность;
порошковый осмий - сырье для продукции, медленно подвержен к растворению;
твердый и хрупкий;
тугоплавкий;
высокая плотность: самый тяжелый металл.

Область применения

Медицина: кардиостимуляторы, импланты;
промышленность: для измерительной техники, часовые механизмы;
тетра оксид осмия используют в электронной микроскопии.

Металлы платиновой группы, редкие и уникальные металлы, которые не так часто встречаются в природе, но широко и активно применяются в разных сферах жизни, тем самым помогая человечеству.

Все о платиновых металлах

Практически каждый человек знает о существовании драгоценных металлов. К их числу относят серебро, золото и платину. При этом далеко не каждому известно о существовании платиновой группы. Ее представителей также относят к числу благородных.

Особенности

Платиновые металлы – это группа из 6 элементов, которые расположены рядом друг с другом в периодической химической таблице. Каждый их элементов группы по праву считается благородным. Это связано со следующими химическими и физическими свойствами.

Специалисты отмечают низкую концентрацию платиновых металлов. Количество месторождений невелико. Данная характеристика также относится к химическим элементам, которые традиционно считаются редкими и дорогостоящими.
Представители вышеуказанной группы обладают свойствами следующих металлов: родий, осмий, палладий, рутений.
В процессе изучения платиноидов было отменно сходство в атомном строении с элементами, указными выше.

Ученые, работающие в области химии, поделили все платиновые металлы на две группы, называемые триадами.

Разделение производится по весу.

Группа №1. Это самые легкие представители. К ним относится палладий, рутений и родий.
Группа №2. Оставшиеся 6 металлов – иридий, осмий и сама платина. Это уже тяжелые металлы.

Металлы и их свойства

У металлов вышеуказанной группы имеются свои обозначения. Список такой.

Рутений – Ru.
Родий – Rh.
Палладий – Pd.
Осмий – Os.
Иридий – Ir.
Платина – Pt.

Заметка: все обозначения расположены в определенном порядке, согласно атомному весу.

От наименьшего значения к большему. Все платиновые металлы обладают схожими характеристиками.

Первое сходство заключается во внешнем виде. Практически все элементы, кроме осмия, имеют светлый оттенок (сочетание белого и серебристого цветов). Осмий отличается легким голубоватым тоном.
Металлы имеют высокую устойчивость по отношению к множеству реагентов. При этом платиноиды являются эффективными катализаторами.
С их помощью контролируют различные химические процессы, управляют скоростью окисления, а также следят за другими реакциями. Такое поведение металлов считается удивительным и парадоксальным.

Свойства

На поверхности не образуется окисление. Таким образом, наглядно демонстрируется инертность. По мнению специалистов, она особенно заметна у платины. При изучении представителей платиновой группы нельзя было обойти стороной температуру плавления. Самое низкое значение у палладия и составляет 1554 градуса. Самое высокое значение у осмия. Его температура насчитывает 3 тысячи 27 градусов по Цельсию.

Следующее одинаковое свойства – тугоплавкость. Данная характеристика говорит о замечательной износостойкости. Несмотря на внешнее сходство, физические качества отличаются. В зависимости от этих показателей, при обработке используются специальные методики. Рутений и осмий – очень хрупкие металлы и требуют особо бережного отношения.

Высокая пластичность – показатель палладия и платины.

Где добываются?

Месторождения платиновых металлов обычно рассеяны на территории Канады и Южной Африки. В этих регионах получение полезного ископаемого происходит стандартным шахтным способом. Как показывает практика, большинство платиноидов добывается путем извлечения элементов из никелевых сульфидных минералов или же медных руд. В работе используют флотационную сепарацию. В процессе обработки металла выполняется плавка полученного концентрата, в результате этого получается специальная смесь. Объем платиновых металлов – от 15 до 20% от сухого остатка.

В некоторых случаях процесс добычи и обработки может отличаться. Иногда на заводах используется гравитационное разделение. В этом случае количество необходимых химических элементов возрастает до 50%. Такой вариант обработки исключает выплавку. Несмотря на то что богатые залежи МПГ встречаются редко, некоторые месторождения также находятся на территории Канады, Китая, Австралии и Финляндии.

Существуют и другие источники, однако, доля их добычи насчитывает всего 0,3% от общей массы, добываемой на планете.

Где используются?

Платиноиды нашли свое применение в различных сферах. Универсальные свойства металлов данной группы активно используются на сегодняшний день. Чистая платина само по себе очень мягкая и податливая. В таком состоянии она очень восприимчива и различным повреждениям и дефектам. Чтобы повысить твердость и износостойкость драгоценного металла, используются различные элементы. Платину сплавляют с другими химическими элементами.

Ювелирные украшения из платины высоко ценятся и стоят дороже золота. Особую популярность они обрели в Японии. Жители Страны восходящего солнца называют такие изделия «хаккин». Основной ювелирного сплава является платина и составляет 90% от общей массы. Оставшиеся 10% – это палладий. С ним легко работать, включая пайку и другую обработку.

Также для увеличения твердости, драгоценный белый металл соединяют с рутением. Добавление этого элемента увеличивает стойкость к процессу окисления. МПГ нашли свое применение в изготовлении кованых изделий. В этом случае используется сплав, состоящий из меди, платины и палладия. Такой вариант более доступный по цене, по сравнению с составом из двух элементов: платины и палладия.

Специальные сплавы, которые делаются с использованием платиноидов, широко используются при изготовлении термопар. Это специальное устройство с широким спектром применения. Его основное предназначение заключается в изменении высоких температур (максимальное значение – до 1800 градусов по Цельсию выше нуля). Некоторые представители применяются в чистом виде. Как правило, они выступают в качестве добавок к остальным металлам из платиновой группы. Палладий нашел свое применение в сфере производства электрического оборудования, а также в современных стоматологических сплавах.

Катализаторы

Более 40% всей полученной платины, которая изготавливается за границей, используется как катализатор. Это удивительное и полезное свойство было обозначено еще в первой части статьи. Практически весь металл (примерно 90%) нашел свое применение в сфере производства выхлопных систем для автомобилей. Драгоценный материал, а также родий и палладий, выступает в качестве защитного покрытия для сотовых конструкций и других элементов. Слой металла защищает от процессов окисления, сохраняя оборудование целым и невредимым. Вступая в химическую реакцию, агрессивные компоненты преобразовываются в безопасные соединения и вещества.

Химические элементы могут выполнять задачу эффективного катализатора не только в качестве покрытия, но и в виде раскаленной сетки из металла. В этом случае происходит реакция между воздухом и ядовитым веществом – аммиаком. В результате получается азотная кислота и оксид азота. Для получения других веществ добавляют различные компоненты.

Еще одна сфера, которая не обходится без использования МПГ – добыча нефти. Это глобальная отрасль, которая указывает на ценность платиноидов и их важность в промышленности.

Другие варианты использования металлов такие.

На территории России из палладия изготавливаются инвестиционные монеты. Делать это начали после того, как во времена СССР была выпущена монета из чистого палладия. Номинал – 25 рублей.
Высоковольтное оборудование также не обходится без использования МПГ. При изготовлении электроники данного типа нужны износостойкие и надежные контакты, которые будут устойчивы к негативному воздействию со стороны. Несмотря на развитие новых технологий, в настоящее время нет действующей альтернативы платиноидам.
В процессе изготовления инструментов и устройств для работы в сложных условиях также активно используются такие металлы. Чтобы трудиться в агрессивной среде, оборудование должно быть прочным, износостойким и долговечным. Именно эти характеристики оно получает от платиновых металлов.
Чтобы значительно повысить стойкость титана к коррозии, к нему добавляют немного палладия. Также данный элемент платиновой группы часто подмешивают к стали.
В области медицины активные соединения также активно используются. Данная практика применялась ранее и сохраняет актуальность на сегодняшний день.
Не стоит забывать о платиновой фольге. Этот материал используется, чтобы защищать устройство химических реакторов.
Сплав из серебра и палладия активно применяется в слаботочной электронике.

О том, как ещё используется этот драгоценный металл, смотрите в следующем видео.

Все об иридии

Сразу стоит сказать, что иридий — это металл. Потому он имеет все те свойства, которые типичны и для иных металлов. Такой химический элемент обозначается сочетанием латинских символов Ir. В таблице Менделеева он занимает 77 клетку. Открытие иридия произошло в 1803 году, в рамках того же исследования, при котором английский ученый Теннант выделил и осмий.

Исходным сырьем для получения таких элементов послужила руда платины, доставленная из Южной Америки. Первоначально металлы выделили в виде осадка, который «не брала» «царская водка». Исследование показало наличие нескольких ранее неизвестных веществ. Свое словесное обозначение элемент получил потому, что его соли выглядят, как будто переливающиеся радугой.

Содержание иридия в природе исключительно мало, и это одно из самых редких веществ на Земле.

Химически чистый иридий не имеет никакого радужного окраса. Зато для него характерен довольно привлекательный серебристо-белый цвет. Токсические свойства не подтверждены. Однако отдельные соединения иридия могут представлять опасность для человека. Особенно ядовит фторид этого элемента.

Производством и аффинажем иридия занимается ряд российских и зарубежных предприятий. Почти весь выпуск этого металла — продукт побочной обработки платинового сырья. Хотя иридий и не пурпурный, он содержит в природном виде 2 изотопа. 191-й и 193-й элементы стабильны. Но выраженные радиоактивные свойства зато имеет ряд искусственно получаемых изотопов, их период полураспада невелик.

Прочность и твердость иридия очень велики. Механически обрабатывать этот металл практически невозможно. Тугоплавкость этого элемента серебристо-белого цвета достаточно велика. Специалисты относят иридий к платиновой группе. Твердость по шкале Мооса составляет 6,5. Температура плавления в градусах достигает 2466 градусов. Кипеть иридий, однако, начинает только при 4428 градусах. Теплота плавления равна 27610 Дж/моль. Теплота кипения — 604000 Дж/моль. Молярный объем специалисты определили на уровне 8,54 куб. см. на моль.

Кристаллическая решетка этого элемента — кубическая, вершинами куба выступают грани кристаллов. На долю 191-го изотопа приходится 37,3% атомов иридия. Остальные 62,3% представлены 193-м изотопом. Плотность этого элемента (или иначе, удельный вес) достигает 22400 кг на 1 м3.

В чистом виде металл не магнитится, а степень окисления атомов в различных соединениях колеблется от 1 до 6.

Но сами атомы иридия редко вступают в какие-либо реакции. Этот элемент отличается выдающейся химической пассивностью. Он совершенно не растворяется в воде и не меняется каким-то образом даже при длительном контакте с воздухом. Если температура вещества менее 100 градусов, то оно не будет вступать в реакцию даже с «царской водкой», не говоря уже о других кислотах и их комбинациях. Реакция с фтором возможна при 400 градусах, для реакции с хлором или серой придется прогревать иридий до красного каления.

Известны 4 хлорида, в которых число атомов хлора варьируется от 1 до 4. Воздействие кислорода ощутимо при температуре не ниже 1000 градусов. Продуктом такого взаимодействия оказывается диоксид иридия — вещество, практически нерастворимое в воде. Повысить растворимость можно путем окисления с использованием комплексообразователя. Высшая степень окисления в нормальных условиях может быть достигнута лишь в гексафториде иридия.

При экстремально низких температурах появляются соединения с валентностью 7 и 8. Возможно образование комплексных солей (как катионового, так и анионового типа). Отмечают, что сильно разогретый металл может разъедать соляная кислота, насыщенная кислородом. Важную роль химики придают:

гидроксидам;
хлоридам;
галогенидам;
оксиду;
карбонилам иридия.

Как добывают?

Получение иридия в природе сильно затруднено его большой редкостью. В естественной среде этот металл всегда смешан с сопутствующими веществами. Если обнаруживают где-либо этот элемент, то поблизости обязательно находятся платина либо металлы из ее группы. Некоторые руды, содержащие никель и медь, включают иридий в рассеянной форме. Основная часть этого элемента извлекается из косной материи в:

ЮАР;
Канаде;
североамериканском штате Калифорния;
месторождениях на острове Тасмания (принадлежащем Австралийскому Союзу);
Индонезии (на острове Калимантан);
различных районах острова Новая Гвинея.

Перемешанный с осмием иридий добывают в старых горных складчатостях, находящихся в тех же странах. Главенствующую роль на мировом рынке занимают компании из ЮАР. Недаром именно выработка в этой стране прямо влияет на баланс спроса и предложения, чего нельзя сказать про продукцию из иных регионов планеты. По существующим научным представлениям, редкость иридия связана с тем, что он попадал на нашу планету только в метеоритах, и потому на его долю приходится миллионная доля процента от массы земной коры.

Однако часть экспертов с этим не согласна. Они настаивают, что лишь небольшая часть всех иридиевых залежей разведана и пригодна для освоения на уровне современных технологий. Отложения, появившиеся в глубокой геологической древности, содержат в отдельных слоях иридия в сотни раз больше, чем уже разрабатываемые породы.

Такие аномалии обнаружены на всем земном шаре. Однако извлечение материала из глубинных разрезов под материками и на дне океанов пока что экономически иррационально.

Сегодня иридий добывают только после окончания добычи главных ископаемых. Это золото, никель, платина или медь. Когда месторождение близко к исчерпанию, руду начинают обрабатывать специальными реактивами, которые высвобождают рутений, осмий, палладий. Лишь после них приходит очередь получения «радужного» элемента. Далее:

очищают руду;
дробят ее в порошок;
прессуют этот порошок;
переплавляют спрессованные заготовки в электрических печах, при непрерывном движении аргоновой струи.

Достаточно большое количество металла извлекают из анодных шламов, оставляемых медно-никелевым производством. Первоначально шламы обогащают. Перевод в раствор платины и других металлов, включая иридий, происходит под действием горячей царской водки. Осмий оказывается в нерастворенном осадке. Из раствора под действием хлорида аммония последовательно осаждаются комплексы платины, иридия и рутения

Применение

Около 66% добываемого иридия используется в химической отрасли. Все прочие сферы экономики делят остаток. В последние десятилетия неуклонно растет ювелирное значение «пурпурного металла». С конца 1990-х годов из него эпизодически начали вырабатывать кольца, инкрустацию золотых украшений. Важно: ювелирные изделия делают не столько из чистого иридия, сколько из его сплава с платиной. Достаточно 10% добавки, чтобы без существенного роста себестоимости повысить прочность заготовки и готового продукта до 3 раз.

В иных отраслях иридиевые сплавы также однозначно опережают чистый металл. Возможность повысить твердость и прочность изделий путем незначительной добавки очень ценится технологами. Так, иридиевые присадки используют для повышения износостойкости проволоки для электронных ламп. Твердый металл попросту накладывают поверх молибдена или вольфрама. Последующее спекание происходит под прессом, при высокой температуре.

И тут надо особо сказать об использовании иридия в химической отрасли. Там его сплавы нужны, чтобы получать стойкую к различным реактивам и высокой температуре посуду. Также иридий оказывается превосходным катализатором. Повышение реакционной способности особенно проявляется при производстве азотной кислоты. А если нужно растворять золото в царской водке, то технологи почти гарантированно выберут именно чаши, изготовленные из платино-иридиевого сплава.

Там, где готовят кристаллы для лазерных приборов, часто можно встретить платино-иридиевые тигли. Полностью чистый металл пригоден для деталей особо точных промышленных и лабораторных приборов. Мундштук из иридия применяют и стекольщики, когда им надо делать тугоплавкие сорта стекла. Но это только небольшая часть применений удивительного элемента.

Его довольно часто используют при изготовлении свечей зажигания для автомашин.

Эксперты давно отметили, что такие свечи служат дольше. В самом начале их использовали преимущественно для спортивных автомобилей. Сегодня они стали дешевле и оказались доступны практически всем автовладельцам. Иридиевые сплавы нужны также создателям хирургических инструментов. Все чаще их применяют и при производстве отдельных частей кардиостимулятора.

Любопытно, что монета «10 франков» производства Руанды делается из ювелирно чистого (999 проба) иридия. Находит этот металл применение и в автомобильных катализаторах. Как и платина, он помогает ускоренно очищать выхлопные газы. Но найти иридий можно и в самой обычной перьевой ручке. Там иногда можно увидеть шарик необычного цвета, находящийся на наконечнике пера или чернильного стержня.

В радиодеталях иридий применяли в основном несколько десятилетий назад. Из него делали чаще контактные группы, а также компоненты, которые могут сильно нагреваться. Такое решение позволяет обеспечить долговечность изделий. Изотоп иридий-192 относится к числу искусственных радионуклидов. Его производят для дефектоскопического использования, чтобы проверять характеристики сварных швов, стальных и алюминиевых сплавов.

Сплав осмия с иридием применяют, чтобы сделать компасные иглы. А термопары, в которых сочетаются иридиевые и обычные электроды, используются для физических исследований. Только они могут напрямую зарегистрировать температуру около 3000 градусов. Цена таких конструкций очень велика. Использовать их в обычной промышленности пока экономически нецелесообразно.

Иридиево-титановый электрод — одна из сравнительно новых разработок в области электролиза. Тугоплавкое вещество напыляют на основу из титановой фольги. В рабочей камере при этом находится только аргон. Электроды могут выглядеть и как сетка, и как пластина. Такие электроды:

устойчивы к высокой температуре;
устойчивы к значительному напряжению, плотности и силе тока;
не корродируют;
экономичнее электродов с добавкой платины (за счет существенно большего ресурса).

Малоразмерные контейнеры с радиоактивными изотопами иридия востребованы в металлургии. Гамма-лучи частично поглощаются шихтой. Потому можно определять, каков уровень шихты внутри печи.

Еще можно указать на такие применения 77-го элемента, как:

получение сплавов молибдена и вольфрама, более крепких при высокой температуре;
повышение стойкости титана и хрома к кислотам;
производство термоэлектрических генераторов;
изготовление термоэмиссионных катодов (вместе с лантаном и церием);
создание топливных баков для космических ракет (в сплаве с гафнием);
выработка пропилена на базе метана и ацетилена;
добавка к платиновым катализаторам для выработки окислов азота (предшественников азотной кислоты) — но этот технологический процесс уже не слишком актуален;
получение эталонных единиц измерения (точнее, для этого нужен платиново-иридиевый сплав).

Интересные факты

Соли иридия очень разнообразны по окраске. Так, в зависимости от числа присоединившихся атомов хлора, соединение может иметь медно-красный, темный зеленый, оливковый или коричневый цвета. Дифторид иридия окрашен в желтый тон. Соединения с озоном и бромом имеют синюю окраску. У чистого иридия коррозионная стойкость очень велика даже при нагреве до 2000 градусов.

В породах земного происхождения концентрация иридиевых соединений очень невелика. Серьезно повышается она только в породах метеоритного происхождения. Такой критерий позволяет исследователям установить важные факты о различных геологических структурах. Всего на земле производится лишь несколько тонн иридия.

Модуль Юнга (он же модуль продольной упругости) у этого металла — на втором месте среди известных веществ (больше — только у графена).

О других свойствах и сферах применения иридия смотрите в следующем видео.

Читайте также: