Платиновый металл на о

Обновлено: 16.05.2024

Платиновые металлы

Пл а тиновые мет а ллы, платиноиды, химические элементы второй и третьей триад VIII группы периодической системы Менделеева. К ним принадлежат: рутений (Ruthenium) Ru, родий (Rhodium) Rh, палладий (Palladium) Pd (лёгкие платиновые металлы, плотность ~12 г/см 3 ); осмий (Osmium) Os, иридий (Iridium) lr, платина (Platinum) Pt (тяжёлые платиновые металлы, плотность ~22 г/см 3 ). Серебристо-белые тугоплавкие металлы; благодаря красивому внешнему виду и высокой химической стойкости платиновые металлы наряду с Ag и Au называют благородными металлами.

Историческая справка. Имеются указания, что самородная платина в древности была известна в Египте, Эфиопии, Греции и Южной Америке. В 16 в. исп. конкистадоры обнаружили в Южной Америке вместе с самородным золотом очень тяжёлый белый тусклый металл, который не удавалось расплавить. Испанцы назвали его платиной — уменьшительным от исп. plata — серебро. В 1744 исп. морские офицер Антонио де Ульоа привёз образцы Pt в Лондон. Они вызвали живой интерес учёных Европы. Самостоятельным металлом Pt, которую первоначально считали белым золотом, была признана в середине 18 в.

В 1803 английский учёный У. Х. Волластон обнаружил в самородной платине палладий, получивший это название от малой планеты Паллады (открытой в 1802), и родий, названный так по розовато-красному цвету его солей (от греч. rh ó don — роза). В 1804 английский химик Смитсон Теннант в остатке после растворения самородной Pt в царской водке открыл ещё 2 металла. Один из них получил название иридий вследствие разнообразия окраски его солей (от греч. í ris, род. падеж í ridos — радуга), другой был назван осмием по резкому запаху его четырёхокиси (от греч. osm á — запах). В 1844 К. К. Клаус при исследовании остатков от аффинажа (очистки) уральской самородной Pt в Петербургском монетном дворе открыл ещё один платиновый металл — рутений (от позднелат. Ruthenia — Россия).

Распространение в природе. Платиновые металлы принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре (кларки) точно не установлено, ориентировочные значения приведены в таблице. Самые редкие в земной коре — Rh и lr (1 × 10 -7 % по массе), наиболее распространён Os (5 × 10 -6 %). Содержание платиновых металлов повышено в ультраосновных и основных изверженных породах, происхождение которых связано с глубинными магматическими процессами. К этим породам приурочены месторождения платиновых металлов. Ещё выше среднее содержание платиновых металлов в каменных метеоритах, которые считаются аналогами средней мантии Земли (кларки платиновых металлов в каменных метеоритах составляют n × 10 -4 — n × 10 -5 % по массе). Для земной коры характерно самородное состояние платиновых металлов, а у Rh, Pd, Os и Pt известны также немногочисленные соединения с серой, мышьяком и сурьмой. Установлено около 30 минералов платиновых металлов, больше всего их у Pd (13) и Pt (9). Все минералы образовались на больших глубинах при высоких температурах и давлениях (см. Платиновые руды, Платина самородная). Платина и другие платиновые металлы встречаются в виде примеси во многих сульфидах и силикатах ультраосновных и основных пород. Геохимия платиновых металлов в биосфере почти не изучена, их содержание в гидросфере и живом веществе не установлено. Некоторые осадочные марганцевые руды обогащены Pt (до 1 × 10 -3 %), в углях наблюдалась концентрация Pt и Pd (1 × 10 -6 %); повышенное содержание платиновых металлов отмечалось в фосфоритах (вятских), в золе деревьев, растущих на месторождениях Pt.

Физические и химические свойства. Физические и механические свойства платиновых металлов сопоставлены в таблице. В дополнение необходимо указать, что Ru и Os очень тверды и хрупки (возможно вследствие присутствия примесей). Rh и lr обладают меньшими твёрдостью и хрупкостью, а Pd и Pt ковки, поддаются прокатке, волочению, штамповке при комнатной температуре. Интересна способность некоторых платиновых металлов (Ru, Pd, Pt) поглощать водород. Особенно это свойственно Pd, объём которого поглощает до 900 объёмов H₂. При этом Pd сохраняет металлический вид, но растрескивается и становится хрупким. Все платиновые металлы парамагнитны. Магнитная восприимчивость c _s × 10 -6 электро-магнитных единиц при 18 °С равна 0,05 у Os; 0,50 у Ru; 5,4 у Pd; у Rh, lr и Pt она несколько более 1,0.

Согласно давно установившейся традиции, платиновые металлы принято помещать в VIII группу периодической системы элементов. В соответствии с этим следовало ожидать, что все платиновые металлы должны иметь высшую степень окисления +8. Однако это наблюдается только у Ru и Os, прочие же платиновые металлы проявляют валентность не выше +6. Объясняется это тем, что у атомов Ru и Os остаются незаполненными соответственно внутренние подуровни 4f и 5f. Поэтому для атомов Ru и Os возможно возбуждение не только с подуровней 5s и 6s на подуровни 5p и 6p, но и с подуровней 4d и 5d на подуровни 4f и 5f. Вследствие этого в атомах Ru и Os появляется по 8 непарных электронов и валентность +8. Электронные конфигурации атомов Rh, lr, Pd, Pt такой возможности не допускают. Поэтому в некоторых вариантах таблицы Менделеева эти элементы (а также Со и Ni) выносят за пределы VIII группы. Все платиновые металлы легко образуют комплексные соединения, в которых имеют различные степени окисления и различные координационные числа. Комплексные соединения платиновых металлов, как правило, окрашены и очень прочны.

Химические свойства платиновых металлов имеют много общего. Все они в компактном виде (кроме Os) малоактивны. Однако в виде т. н. черни (мелкодисперсного порошка) платиновые металлы легко адсорбируют S, галогены и др. неметаллы. (Чернь обычно получают восстановлением платиновых металлов из водных растворов их соединений.) Компактные Ru, Rh, Os, lr, будучи сплавлены с Pt, Zn, Pb, Bi, переходят в раствор при действии царской водки, хотя она не действует на эти платиновые металлы, взятые отдельно.

Семейство платиновых металлов можно разделить на 3 диады (двойки), образованные двумя стоящими один под другим лёгким и тяжёлым платиновыми металлами, а именно: Ru, Os; Rh, lr; Pd, Pt.

При нагревании с O₂ и сильными окислителями Ru и Os образуют легкоплавкие кристаллы — четырёхокиси (тетроксиды) — оранжевую RuO₄ и желтоватую OsO₄. Оба соединения летучи, пары их имеют неприятный запах и весьма ядовиты. При действии восстановителей превращаются в низшие окислы RuO₂ и OsO₂ или в металлы. Со щелочами RuO₄ образует рутенаты, например рутенат калия K₂RuO по реакции:

При действии хлора K₂RuO₄ превращается в перрутенат калия:

Четырёхокись OsO₄ даёт с KOH комплексное соединение K₂[OsO₄(OH)₂]. С фтором и др. галогенами Ru и Os легко реагируют при нагревании, образуя соединения типа RuF₃, RuF₄, RuF₅, RuF₆. Осмий даёт подобные же соединения, кроме OsF₃; существование OsF₈ не подтверждено. Весьма интересны комплексные соединения Ru с ксеноном Xe [RuF₆] (канадский химик Н. Бартлетт, 1962), а также с молекулярным азотом — [(NO)(NH₃)₄ N₂Ru (NH₃)₄ NO] CI (советский химик Н. М. Синицын, 1962) и [Ru (NH₃)₅N₂] Cl₂ (канадский химик А. Аллен, 1965).

На компактные Rh и lr царская водка не действует. При прокаливании в O₂ образуются окислы Rh₂O₃ и Ir₂O₃, разлагающиеся при высоких температурах.

Pd легко растворяется при нагревании в HNO₃ и концентрированной H₂SO₄ с образованием нитрата Pd (NO₃)₂ и сульфата PdSO₄. На Pt эти кислоты не действуют. Царская водка растворяет Pd и Pt, причём образуются комплексные кислоты — тетрахлоропалладиевая кислота H₂[PdCl₄] и гексахлороплатиновая — коричнево-красные кристаллы состава H₂[PtCl₆] × 6H₂O Из её солей наибольшее значение для технологии платиновых металлов имеет хлороплатинат аммония (NH₄)₂[PtCl₆] — светло-жёлтые кристаллы, малорастворимые в воде и почти не растворимые в концентрированных растворах NH₄CI. При прокаливании они разлагаются по реакции:

При этом Pt получается в мелкораздробленном виде (т. н. платиновая губка, или губчатая платина).

Получение. Разделение платиновых металлов и получение их в чистом виде очень сложно вследствие большого сходства их химических свойств; это требует большой затраты труда, времени, дорогих реактивов. Для получения чистой Pt исходные материалы — самородную платину, платиновые шлихи (тяжёлые остатки от промывки платиноносных песков), лом (негодные для употребления изделия из Pt и её сплавов) обрабатывают царской водкой при подогревании. В раствор переходят: Pt, Pd, частично Rh, lr в виде комплексных соединений H₂[PtCl₆], H₂[PdCl₄], Н_з [RhCl₆] и H₂[IrCl₆], а также Fe и Cu в виде FeCl_з и CuCl₂. Нерастворимый в царской водке остаток состоит из осмистого иридия, хромистого железняка (FeCrO₂), кварца и др. минералов.

Из раствора осаждают Pt в виде (NH₄)₂[PtCl₆] хлористым аммонием. Но чтобы в осадок вместе с Pt не выпал lr в виде аналогичного нерастворимого соединения (NH₄)₂[lrCl₆] (остальные платиновые металлы NH₄Cl не осаждает), предварительно восстанавливают Ir (+4) до Ir (+3) (например, прибавлением сахара C₁₂H₂₂O₁₁ по способу И. И. Черняева). Соединение (NH₄)₃[IrCl₆] растворимо и не загрязняет осадка.

Хлороплатинат аммония отфильтровывают, промывают концентрированным раствором NH₄CI (в котором осадок практически не растворим), высушивают и прокаливают. Полученную губчатую платину спрессовывают, а затем оплавляют в кислородно-водородном пламени или в электрической печи высокой частоты. Из фильтрата, оставшегося после осаждения (NH₄)₂[PtCl₆], и из осмистого иридия извлекают прочие платиновые металлы путём сложных химических операций. В частности, для перевода в растворимое состояние нерастворимых в царской водке платиновых металлов и осмистого иридия используют спекание с перекисями BaO₂ или Na₂O₂. Применяют также хлорирование — нагревание смеси Pt-концентратов с NaCl и NaOH в струе хлора.

В результате аффинажа получают труднорастворимые комплексные соединения: гексахлорорутенат аммония (NH₄)₃[RuCl₆], дихлорид тетрамминдиоксоосмия [OsO₂(NH₃)₄] Cl₂, хлорпентамминдихлорид родия [Rh (NH₃)₅CI] Cl₂, гексахлороиридат аммония (NH₄)₂[lrCl₆] и дихлордиаммин палладия [Pd (NH₃)₂] Cl₂. Прокаливанием перечисленных соединений в атмосфере H₂ получают платиновые металлы в виде губки, например

Губчатые платиновые металлы сплавляют в вакуумной электрической печи высокой частоты.

Применяют и др. способы аффинажа, в частности основанные на использовании ионитов.

Основным источником получения платиновых металлов служат сульфидные медно-никелевые руды, месторождения которых находятся в СССР (Норильск, Красноярский край), Канаде (округ Садбери, провинция Онтарио), ЮАР и др. странах. В результате сложной металлургической переработки этих руд благородные металлы переходят в т. н. черновые металлы — нечистые никель и медь. Платиновые металлы собираются почти полностью в черновом Ni, a Ag и Au — в черновой Cu. При последующем электролитическом рафинировании Ag, Au и платиновые металлы осаждаются на дне электролитической ванны в виде шлама, который отправляют на аффинаж.

Платиновые металлы

платиноиды, химические элементы второй и третьей триад VIII группы периодической системы Менделеева. К ним принадлежат: рутений (Ruthenium) Ru, родий (Rhodium) Rh, палладий (Palladium) Pd (лёгкие П. м., плотность Платиновые металлы12 г/см 3 ); осмий (Osmium) Os, иридий (Iridium) lr, платина (Platinum) Pt (тяжёлые П. м., плотность Платиновые металлы22 г/см 3 ). Серебристо-белые тугоплавкие металлы; благодаря красивому внешнему виду и высокой химической стойкости П. м. наряду с Ag и Au называют благородными металлами (См. Благородные металлы).

В 1803 английский учёный У. Х. Волластон обнаружил в самородной платине палладий, получивший это название от малой планеты Паллады (открытой в 1802), и родий, названный так по розовато-красному цвету его солей (от греч. rhódon — роза). В 1804 английский химик Смитсон Теннант в остатке после растворения самородной Pt в царской водке открыл ещё 2 металла. Один из них получил название иридий вследствие разнообразия окраски его солей (от греч. íris, род. падеж íridos — радуга), другой был назван осмием по резкому запаху его четырёхокиси (от греч. osmá — запах). В 1844 К. К. Клаус при исследовании остатков от аффинажа (очистки) уральской самородной Pt в Петербургском монетном дворе открыл ещё один П. м. — рутений (от позднелат. Ruthenia — Россия).

Распространение в природе. П. м. принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре (кларки) точно не установлено, ориентировочные значения приведены в таблице. Самые редкие в земной коре — Rh и lr (1․10 -7 % по массе), наиболее распространён Os (5․10 -6 %). Содержание П. м. повышено в ультраосновных и основных изверженных породах, происхождение которых связано с глубинными магматическими процессами. К этим породам приурочены месторождения П. м. Ещё выше среднее содержание П. м. в каменных метеоритах, которые считаются аналогами средней мантии Земли (кларки П. м. в каменных метеоритах составляют n․10 -4 — n․10 -5 % по массе). Для земной коры характерно самородное состояние П. м., а у Rh, Pd, Os и Pt известны также немногочисленные соединения с серой, мышьяком и сурьмой. Установлено около 30 минералов П. м., больше всего их у Pd (13) и Pt (9). Все минералы образовались на больших глубинах при высоких температурах и давлениях (см. Платиновые руды, Платина самородная). Платина и другие П. м. встречаются в виде примеси во многих сульфидах и силикатах ультраосновных и основных пород. Геохимия П. м. в биосфере почти не изучена, их содержание в гидросфере и живом веществе не установлено. Некоторые осадочные марганцевые руды обогащены Pt (до 1․10 -3 %), в углях наблюдалась концентрация Pt и Pd (1․10 -6 %); повышенное содержание П. м. отмечалось в фосфоритах (вятских), в золе деревьев, растущих на месторождениях Pt.

Физические и химические свойства. Физические и механические свойства П. м. сопоставлены в таблице. В дополнение необходимо указать, что Ru и Os очень тверды и хрупки (возможно вследствие присутствия примесей). Rh и lr обладают меньшими твёрдостью и хрупкостью, а Pd и Pt ковки, поддаются прокатке, волочению, штамповке при комнатной температуре. Интересна способность некоторых П. м. (Ru, Pd, Pt) поглощать водород. Особенно это свойственно Pd, объём которого поглощает до 900 объёмов H₂. При этом Pd сохраняет металлический вид, но растрескивается и становится хрупким. Все П. м. парамагнитны. Магнитная восприимчивость χ_s․10 -6 электро-магнитных единиц при 18 °С равна 0,05 у Os; 0,50 у Ru; 5,4 у Pd; у Rh, lr и Pt она несколько более 1,0.

Согласно давно установившейся традиции, П. м. принято помещать в VIII группу периодической системы элементов (См. Периодическая система элементов). В соответствии с этим следовало ожидать, что все П. м. должны иметь высшую степень окисления +8. Однако это наблюдается только у Ru и Os, прочие же П. м. проявляют валентность не выше +6. Объясняется это тем, что у атомов Ru и Os остаются незаполненными соответственно внутренние подуровни 4f и 5f. Поэтому для атомов Ru и Os возможно возбуждение не только с подуровней 5s и 6s на подуровни 5p и 6p, но и с подуровней 4d и 5d на подуровни 4f и 5f. Вследствие этого в атомах Ru и Os появляется по 8 непарных электронов и валентность +8. Электронные конфигурации атомов Rh, lr, Pd, Pt такой возможности не допускают. Поэтому в некоторых вариантах таблицы Менделеева эти элементы (а также Со и Ni) выносят за пределы VIII группы. Все П. м. легко образуют Комплексные соединения, в которых имеют различные степени окисления и различные координационные числа. Комплексные соединения П. м., как правило, окрашены и очень прочны.

Химические свойства П. м. имеют много общего. Все они в компактном виде (кроме Os) малоактивны. Однако в виде т. н. черни (мелкодисперсного порошка) П. м. легко адсорбируют S, галогены и др. неметаллы. (Чернь обычно получают восстановлением П. м. из водных растворов их соединений.) Компактные Ru, Rh, Os, lr, будучи сплавлены с Pt, Zn, Pb, Bi, переходят в раствор при действии царской водки, хотя она не действует на эти П. м., взятые отдельно.

Семейство П. м. можно разделить на 3 диады (двойки), образованные двумя стоящими один под другим лёгким и тяжёлым П. м., а именно: Ru, Os; Rh, lr; Pd, Pt.

Pd легко растворяется при нагревании в HNO₃ и концентрированной H₂SO₄ с образованием нитрата Pd (NO₃)₂ и сульфата PdSO₄. На Pt эти кислоты не действуют. Царская водка растворяет Pd и Pt, причём образуются комплексные кислоты — тетрахлоропалладиевая кислота H₂[PdCl₄] и гексахлороплатиновая — коричнево-красные кристаллы состава H₂[PtCl₆]․6H₂O Из её солей наибольшее значение для технологии П. м. имеет хлороплатинат аммония (NH₄)₂[PtCl₆] — светло-жёлтые кристаллы, малорастворимые в воде и почти не растворимые в концентрированных растворах NH₄CI. При прокаливании они разлагаются по реакции:

Получение. Разделение П. м. и получение их в чистом виде очень сложно вследствие большого сходства их химических свойств; это требует большой затраты труда, времени, дорогих реактивов. Для получения чистой Pt исходные материалы — самородную платину, платиновые шлихи (тяжёлые остатки от промывки платиноносных песков), лом (негодные для употребления изделия из Pt и её сплавов) обрабатывают царской водкой при подогревании. В раствор переходят: Pt, Pd, частично Rh, lr в виде комплексных соединений H₂[PtCl₆], H₂[PdCl₄], Н_з [RhCl₆] и H₂[IrCl₆], а также Fe и Cu в виде FeCl_з и CuCl₂. Нерастворимый в царской водке остаток состоит из осмистого иридия, хромистого железняка (FeCrO₂), кварца и др. минералов.

Из раствора осаждают Pt в виде (NH₄)₂[PtCl₆] хлористым аммонием. Но чтобы в осадок вместе с Pt не выпал lr в виде аналогичного нерастворимого соединения (NH₄)₂[lrCl₆] (остальные П. м. NH₄Cl не осаждает), предварительно восстанавливают Ir (+4) до Ir (+3) (например, прибавлением сахара C₁₂H₂₂O₁₁ по способу И. И. Черняева). Соединение (NH₄)₃[IrCl₆] растворимо и не загрязняет осадка.

Хлороплатинат аммония отфильтровывают, промывают концентрированным раствором NH₄CI (в котором осадок практически не растворим), высушивают и прокаливают. Полученную губчатую платину спрессовывают, а затем оплавляют в кислородно-водородном пламени или в электрической печи высокой частоты. Из фильтрата, оставшегося после осаждения (NH₄)₂[PtCl₆], и из осмистого иридия извлекают прочие П. м. путём сложных химических операций. В частности, для перевода в растворимое состояние нерастворимых в царской водке П. м. и осмистого иридия используют спекание с перекисями BaO₂ или Na₂O₂. Применяют также хлорирование — нагревание смеси Pt-концентратов с NaCl и NaOH в струе хлора.

Основным источником получения П. м. служат сульфидные медно-никелевые руды, месторождения которых находятся в СССР (Норильск, Красноярский край), Канаде (округ Садбери, провинция Онтарио), ЮАР и др. странах. В результате сложной металлургической переработки этих руд благородные металлы переходят в т. н. черновые металлы — нечистые Никель и Медь. П. м. собираются почти полностью в черновом Ni, a Ag и Au — в черновой Cu. При последующем электролитическом рафинировании Ag, Au и П. м. осаждаются на дне электролитической ванны в виде шлама, который отправляют на аффинаж.

Металлы платиновой группы

Металлы платиновой группы (МПГ, Платиновая группа, Платиновые металлы, Платиноиды) — коллективное обозначение шести переходных металлических элементов (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина), имеющих схожие физические и химические свойства, и, как правило, встречающихся в одних и тех же месторождениях. В связи с этим, имеют схожую историю открытия и изучения, добычу, производство и применение. Металлы платиновой группы являются благородными и драгоценными металлами. В природе, чаще всего встречаются, в полиметаллических (медно-никелевых) рудах, а также в месторождениях золота и платины. Иногда, металлы платиновой группы подразделяют на две триады: рутений, родий и палладий — лёгкие платиновые металлы, а платина, иридий и осмий — тяжёлые платиновые металлы.

Содержание

История

В Старом Свете платина не была известна, однако цивилизации Анд (инки и чибча) добывали и использовали её с незапамятных времён.

В 1803 году английский учёный Уильям Хайд Волластон открыл палладий и родий.

В 1804 году английский учёный С. Теннант открыл иридий и осмий.

В 1808 году русский учёный А. Снядицкий, исследуя платиновую руду, привезённую из Южной Америки, извлёк новый химический элемент, названный им вестием. В 1844 году профессор Казанского университета К. К. Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь России рутением.

Нахождение в природе

Платина и металлы её группы встречаются в природе в весьма рассеянном состоянии. Геохимически все эти элементы связаны с ультраосновными и основными породами. Известно около полусотни минералов платиновой группы. Платина, иридий, палладий в горных породах и месторождениях развиты как в самородном виде, так и в виде твёрдых растворов и интерметаллических соединений с Fe, Ni, Cu, Sn, реже Au, Os, Pb, Zn, Ag. Наиболее распространёнными являются поликсен (Pt, Fe) где Pt 80 — 88 %, Fe 9 — 11 %, ферроплатина (Pt, Fe) (Fe 16 — 19 %), палладистая платина (Pt, Pd) (Pd 7 — 40 %), станнопалладинит Pd₃Sn₂Cu (Pd 40 — 45, Pt 15 — 20, Sn 28 — 33 %), гиверсит PtSb₂ (Pt 45, Sb 51,5 %), звягинцевит (Pd, Pt)₃(Pb, Sn).

Осмий, рутений и родий образуют твёрдые растворы. К ним относятся такие минералы как невьянскит (Ir, Os) (Ir 46,8 — 77,2 % Os 21 — 49,3 %), сысертскит (Os, Ir) (Os 67,9 %, Ir 17 %, Ru 8,9 %, Rh 4,5 %), родиевый невьянскит (Ir, Os, Rh) (Ir 69,9 — 70,4 %, Os 17,2 %, Rh 11,3 %). Кроме того, в природе известны арсениды, сульфоарсениды и сульфиды платины, рутения и палладия, а именно сперрилит PtAs₂ (Pt 56,2 %), куперит PtS (Pt 79,2 — 85,9 %), высоцкит (Pd, Ni)₅S (Pd 59,5 %, Ni 14,2 %, Pt 4,8 %), холлингвортит (Rh, Pt)AsS (Rh 25 %).

Генетические группы и промышленные типы месторождений

а. хромит-платиновые месторождения (уральский тип)

б. месторождения комплексных платина-хромит-медно-никелевых руд (бушвельдский тип)

в. ликвационные медь-никель-платиновые месторождения (норильский тип)

г. благороднометальные медно-титаномагнетитовые месторождения в интрузиях габбро (волковский тип)

Свойства

Свойства платиновых металлов [1]

Все платиновые металлы светло-серые и тугоплавкие, платина и палладий пластичны, осмий и рутений хрупкие. Красивый внешний вид благородных металлов обусловлен их инертностью.

Платиновые металлы обладают высокой каталитической активностью в реакциях гидрирования, что обусловлено высокой растворимостью в них водорода. Палладий способен растворить до 800—900 [2] объёмов водорода, платина — до 100 [2] .

Все платиновые металлы химически довольно инертны, особенно платина. Они растворяются лишь в «царской водке» с образованием хлоридных комплексов:

При окислении металлов кислородом воздуха образуются оксиды различного состава:

При нагревании все платиновые металлы реагируют с хлором и фтором:

В растворах платиновые металлы существуют только в виде комплексных соединений. Соединения платины используют в медицине в качестве препаратов, обладающих противоопухолевой активностью [3] .

Производство

Промышленное производство платины первоначально велось в Америке. Лишь в 1819 году платиновые россыпи были впервые обнаружены на Урале близ Екатеринбурга. С тех пор Россия становится ведущим производителем платины, а, с момента открытия, и платиноидов.

В настоящее время, почти 90 % всего объема производства металлов платиновой группы разделено между платиной и палладием, остальные добываются и продаются в небольших количествах. 95 % запасов и 90 % производства МПГ сосредоточены в двух крупных месторождениях — Бушвельдском комплексе, находящемся на территории Южно-Африканской Республики, и в Норильском рудном районе, расположенном в России. В рудах Бушвельда содержание платины втрое выше, чем палладия, в то время как в Норильске наблюдается обратное соотношение. Поэтому, ЮАР является крупнейшим мировым производителем платины, а Россия — палладия [4] .

Запасы

Содержание платиновых металлов в земной коре (кларк) оценивается, как 10 −8 % для платины, 10 −9 % для палладия и 10 −11 % для остальных платиновых металлов [5] .

Общие запасы металлов платиновой группы на начало 2009 года оцениваются в 100 млн кг. Причем распределены они, также неравномерно: ЮАР (63,00 млн кг разведанных запасов при 70,00 млн кг общих), Россия (6,20/6,60), США (0,90/2,00), Канада (0,31/0,39) [6] .

В России почти вся добыча металлов платиновой группы сосредоточена в разработке лицензионных участков «Норильским никелем» (15 % мирового производства платины и 55 % производства палладия) [4] . На металлы платиновой группы в окрестностях Норильска разрабатываются Октябрьское, Талнахское и Норильск-1 сульфидно-медно-никелевые месторождения (более 99% разведанных и более 94% оцененных российских запасов). Кроме того, крупными являются: сульфидно-медно-никелевое месторождение Фёдорова Тундра (участок Большой Ихтегипахк) в Мурманская области, а также россыпи Кондёр в Хабаровском крае, Левтыринываям в Камчатский крае, реки Лобва и Выйско-Исовское в Свердловской области [7] .

Применение

Когда платину стали завозить в Европу, её цена была вдвое ниже серебра. Ювелиры очень быстро обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, а так как плотность платины выше чем у золота, то незначительные добавки золота позволили изготавливать подделки, которые невозможно было отличить от золотых изделий. Такого рода подделки получили столь широкое распространение, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а оставшиеся запасы утопить в море. Однако, после отмены этого закона в 1778 году, платина постепенно завоёвывала популярность в ювелирной промышленности. В настоящее время практически все металлы платиновой группы тем или иным образом применяются при изготовлении ювелирных украшений.

Металлы платиновой группы иногда используют для изготовления монет. Например в России с 1828 по 1845 выпускались платиновые монеты номиналом 3, 6 и 12 рублей.

Платина и другие металлы платиновой группы используются частными лицами и компаниями в качестве накоплений.

Фьючерсы и опционы на металлы платиновой группы используются спекулянтами.

С середины 1970-х годов главной сферой применения платины и палладия стала автомобильная промышленность [4] .

В электротехнической промышленности из металлов платиновой группы изготовляют контакты с большой степенью надёжности (стойкость против коррозии, устойчивость к действию образующейся на контактах кратковременной электрической дуги). В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с платиной, золота с серебром и платиной. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5 % палладия). Магнитные сплавы металлов платиновой группы с высокой коэрцитивной силой употребляют при изготовлении малогабаритных электроприборов. Сопротивления (потенциометры) для автоматических приборов и тензометров делают из сплавов металлов платиновой группы (главным образом палладия с серебром, реже с другими металлами). У них малый температурный коэффициент электрического сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокое сопротивление износу, высокая температура плавления, они не окисляются.

Металлы платиновой группы идут на изготовление деталей, работающих в агрессивных средах — технологические аппараты, реакторы, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, аппаратуру для производства оптического стекла и стекловолокна, термопары, эталоны сопротивления и др.

При изготовлении инструментов металлы платиновой группы позволяют получить уникальные свойства по прочности, корозостойкости и долговечности.

Металлы платиновой группы используются в чистом виде, как биметалл и в сплавах (см. Платиновые сплавы). Химические реакторы и их части делают целиком или только покрывают фольгой из металлов платиновой группы. Покрытые платиной аппараты применяют при изготовлении чистых химических препаратов и в пищевой промышленности. Когда химической стойкости и тугоплавкости платины или палладия недостаточно, их заменяют сплавами платины с металлами, повышающими эти свойства: иридием (5—25 %), родием (3—10 %) и рутением (2—10 %). Примером использования металлов платиновой группы в этих областях техники является изготовление котлов и чаш для плавки щелочей или работы с соляной, уксусной и бензойной кислотами; автоклавов, дистилляторов, колб, мешалок и др.

Сплавы иридия с осмием, а также золота с платиной и палладием используют для изготовления компасных игл, напаек «вечных» перьев.

Высокие каталитические свойства некоторых металлов платиновой группы позволяют применять их в качестве катализаторов, например, платину применяют при производстве серной и азотной кислот.

В некоторых странах металлы платиновой группы используются в медицине, в том числе и в качестве небольших добавок к лекарственным препаратам.

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.

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.

Как определить подлинность платины?

Платина является благородным драгоценным металлом. Изделия из нее пользуются большой популярностью. Важно понять, чем она выделяется среди других металлов и по каким параметрам их превосходит.

Как отличить от серебра?

Стоимость серебра намного ниже в сравнении с платиной, по этой причине недобросовестные производители выдают за дорогостоящий благородный металл серебряные изделия.

Попытка продать массивную цепь по демократичной стоимости указывает на вероятность обмана.

Идентифицировать платину и отличить ее от серебряного металла можно по нескольким параметрам, таким как:

цвет;
масса;
стойкость к химическим воздействиям;
плотность;
стойкость к нагреву.

По внешнему виду эти металлы похожи, но если внимательно присмотреться, можно заметить разницу в оттенках. Серебро обладает серым отливом, а платина более светлая и сильнее блестит.

При наличии в доме весов взвесьте металлы. При определении массы изделий погрешность должна быть минимальной. Сравните вес серебряного и платинового украшений (их размеры должны быть примерно равными). Платина тяжелее, поэтому разница в массе с аналогичным серебряным образцом будет значительной.

Нельзя исключать вероятность того, что украшение выполнено из сплава серебра и другого тяжелого металла, к примеру, родия, но она минимальная. Такие вещества тоже довольно дорогие, их редко можно встретить в природе, и при производстве поддельных изделий подобные материалы не применяют.

Платину причисляют к категории твердых металлов, а серебряные украшения меняют форму даже при небольшом внешнем воздействии. Если поверхность изделия деформировалась после того, как к нему была приложена сила, вероятность того, что оно сделано не из платины, высока.

Платиновые украшения более плотные, чем серебряные. Если поместить образец в емкость с водой и измерить количество жидкости, которую он вытесняет, а потом поделить на полученное значение массу изделия, цифра должна быть около 21,45. Такой плотностью обладает чистый платиновый металл, лишенный примесей.

Не помешает попробовать платиновые и серебряные украшения на зуб. На платине не останется отпечатка, а на серебре он будет. Это связано с более высокой плотностью платинового металла.

Еще один тест на определение разницы проводят при помощи протухшего яйца. К нему поочередно прикладывают украшения из разных металлов. Серебряное под влиянием сероводорода почернеет, а с платиновым ничего не случится.

Платине свойственна тугоплавкость, ее можно без опасения держать над печкой. Если контакт с огнем будет недолгим, она даже не успеет как следует разогреться. О такое украшение не обожжешься. Прогрев серебра происходит быстро, поэтому риск получить ожог высокий.

Отличия от золота и других металлов

Золото относится к категории мягких металлов. В отличие от него платина гораздо прочнее и плотнее, устойчивее к износу. И весит она больше. Золото легче поддается деформации, платиновые изделия практичнее. Платина светлее, золотые слитки и украшения обладают серым или серо-желтым отливом.

Для придания изделиям из белого золота характерной белизны и блеска, дополнительной прочности, их нередко покрывают родиевым слоем серебристо-белого оттенка.

Его свойства максимально приближены к свойствам платины.

Родий привлекательно смотрится и не тускнеет, не изменяет окраски с течением времени. Он более устойчив к царапинам, чем мягкое золото. Единственный недостаток такого покрытия связан с его истиранием, что ведет к пожелтению изделия. Подобное напыление рекомендуется обновлять раз в несколько лет у ювелира. Платина не требует дополнительной обработки, она и так обладает серебристо-белым отливом.

Еще одно различие состоит в цене. Раньше платиновые изделия стоили дешевле серебряных. Сегодня украшение из этого металла обойдется гораздо дороже, чем аналог из золота.

Платину от других металлов, в том числе от палладия, отличает чистый белый блеск. Она характеризуется тугоплавкостью и невосприимчива к высоким температурам.

Если поднести платиновое изделие к отрытому огню, ничего не изменится, цвет останется прежним, даже сильного нагрева не произойдет.

Как определить подлинность в домашних условиях?

За чистую платину иногда выдают различные сплавы, содержащие ее в минимальном количестве, поэтому каждый покупатель должен знать, как не допустить ошибку при выборе платинового изделия и распознать подделку. Есть ряд методик, позволяющих определить подлинность платины. При наличии сомнений стоит провести тест при помощи специальных составов.

Проверьте, как образец реагирует на йод. Если цвет капли медицинского средства после нанесения на поверхность останется неизменным (темным), значит, проба высокая. Причем чем насыщеннее колер, тем она выше.

Для проверки подлинности используют и «царскую водку». Концентрированную соляную кислоту соединяют с азотной в пропорции 3:1. Такая смесь способствует растворению металлов, но это не относится к платине. Опущенное в раствор платиновое украшение не изменит своего вида.

Подделку «царская водка» растворит с лёгкостью. Но раствор нужно применять в холодном виде, горячий растворит и платиновое изделие.

Проверку подлинности выполняют и при помощи жидкого аммиака. Контактируя с металлами, он провоцирует почернение их поверхности, с платиной же такого не случается.

Устойчива она и к магнитному воздействию. Если магнит притянет изделие, значит, количество в нем драгоценного металла низкое или вовсе отсутствует. Большинство производителей ювелирных украшений комплектуют их замками, конструкция которых предусматривает стальную пружинку. Такой механизм есть в цепочках и браслетах. При его наличии магнит притягивает исключительно замочек.

В домашних условиях можно выполнить еще один безопасный тест, направленный на установление подлинности изделия. Налейте в металлическую тару воду с растворенной в ней солью и поместите в раствор проверяемый образец. Подключите к минусу обычной батарейки жестяную банку, а к плюсу – тестируемое изделие.

В случае с подделкой в растворе образуется осадок, вызывающий его помутнение. Если изделие действительно выполнено из драгоценного металла, раствор не утратит своей прозрачности, но начнет синтезировать хлор. О его появлении свидетельствует резкий запах.

Перечисленные методы не гарантируют 100%-ного результата, их желательно применять как дополнение к профессиональной консультации. Для проверки подлинности металла лучше задействовать специальное оборудование, которое есть у ювелиров.

Еще больше информации о платине и определении ее подлинности смотрите в следующем видео.

Читайте также: