Каталог
  

Платина химия


Химия платины - Химия

Главная > Химия > Химия платины

3

Введение

Платина - один из самых ценных благородных металлов, обладающий рядом важных свойств, благодаря которым используется не только в ювелирной промышленности, но и во многих отраслях промышленности. Использование платины во многих химических технологиях делает актуальным более глубокое исследование ее физических и химических свойств.

Платина - один из самых важных элементов из всего платинового ряда из-за максимальной среди них химической инертности, а также из-за ценнейших свойств платины как мощного катализатора многих химических процессов.

Происхождение названия

Название платине было дано испанскими конкистадорами, которые в середине XVI в. впервые познакомились в Южной Америке (на территории современной Колумбии) с новым металлом, внешне похожим на серебро (исп. plata). Слово исп. Platina буквально означает «маленькое серебро», «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро.

Поведение платины в обогатительных операциях

Формы нахождения платины в рудах.

Формы нахождения платины в рудах определяют ее поведение в последующих процессах обогащения. Поэтому их изучение имеет большое значение для выбора технологической схемы переработки платиносодержащих руд и концентратов.

Подсчеты содержания платины в земной коре были выполнены Кларком и Вашингтоном, а позднее И. и В. Ноддак. Первые принимали в расчет только ту платину, которая находится в россыпях и коренных ультраосновных породах, а вторые учитывали также платину, находящуюся в рассеянном состоянии. Иногда пользуются данными по распространенности платины, приводимыми Гольдшмидтом. Обобщение ряда исследований на основе многочисленных определений дано А. П. Виноградовым.

Таблица 7. Содержание платины в земной коре, %.

По Кларку и

Вашингтону

По И. и В. Ноддак

По

Гольдшмидту

По А. П.

Виноградову

1.2·10-8

5·10-6

1·10-8

5·10-7

Платину добывают в “первичных” и “вторичных” месторождениях. К первым относятся открытые в 1908 г. канадские медноникелевые магнитные колчеданы в округе Садбери, месторождения Норильска и южноафриканские медноникелевые колчеданы в Трансваале; здесь платина присутствует в виде сульфидов. Вторичные месторождения обязаны своим появлением выветриванию первичных месторождений и последующему смыванию выветренных пород, причем платиновые металлы, имеющие большую плотность, оседали в определенных местах. Вторичные месторождения находятся в Колумбии. Но они утратили свое значение в 20-х годах прошлого века, когда на западных и восточных склонах Уральского хребта были найдены большие залежи платиновых руд. В уральских месторождениях минералы платиновых металлов генетически связаны с глубинными ультраосновными породами, главным образом, с дунитами.

Таблица 8.

Средний состав уральской россыпной и коренной платины, %

Тип месторождения

Pt

Россыпная

77.5

Коренная

76.7

Средний состав аффинируемой платины

78.4

В канадских месторождениях платина встречается в виде сперилита PtAs2, куперита PtS и некоторых более редких минералов. Однако большая часть платиновых металлов находится в сульфидах в виде твердого раствора. Содержание платины в рудах достигает 1.5-2.0 г на 1 т руды.

Примерно такой же минералогический состав имеют южноафриканские руды, кроме того здесь найдена самородная платина и ферроплатина.

Каждому типу руд и их минеральным разновидностям свойственны свои особенности платиновой минерализации, обусловленные различной обогащенностью платиновыми металлами, различным соотношением платины, палладия, иридия, родия, рутения и осмия, а также различием форм нахождения металлов.

Многообразие типов руд и различие форм нахождения платиновых металлов в медно-никелевых рудах вызывает большие сложности с полнотой извлечения платиновых металлов в готовые концентраты, направляемые в металлургическую переработку.

Нахождение в природе

Платина принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре (кларки) точно не установлено, ориентировочное значение 5·10-7% по массе. Сырая платина - это смесь различных минералов платины. Минерал поликсен содержит 80...88% Pt и 9...10% Fe; купроплатина - 65...73% Pt, 12...17% Fe и 7,7...14% Cu; в никелистую платину вместе с элементом №78 входят железо, медь и никель. Известны также природные сплавы платины только с палладием или только с иридием - прочих платиноидов следы. Есть еще и немногочисленные минералы - соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой. К ним относятся сперрилит PtAs2, куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S.

Платина самородная, группа платиновых минералов, являющихся неупорядоченными природными твёрдыми растворами Fe, Cu, Ni, lr, Rh, Pd, Sn, Os, Ru, Au, Ag, Bi, Pb в платине. Обычно содержат 2--3 основных (минералообразующих) металла и различное количество металлов-примесей. Их главный элемент -- платина; в кристаллической структуре платиновых сплавов она является металлом-растворителем. Атомы второстепенных минералообразующих и примесных элементов статистически распределяются в унаследованной структуре платины, как бы растворяясь в ней. Подобными кристаллическими структурами обладают следующие минералы самородной платнины: твёрдые растворы Fe в Pt -- поликсен (2,5--11,9 весового % Fe) и ферроплатина (12,0--28,1% Fe); lr в Pt -- иридистая платина (10,4-- 37,5% lr); Pd в Pt -- палладистая платина (19,4--40,0% Pd); Sn и Pd в Pt -- палладистая станноплатина (16--23% Sn и 17,2--20,9% Pd). Содержание примесей в минералах самородной платины достигает: в поликсене -- 8,8% lr, 6,8% Rh, 6% Pd, 3,3% Cu и 2,3% Ru; в ферроплатине -- до 14,3% Ni, 14% Cu, 12,9% Pd, 7,5% lr, 5,8% Rh и 3% Bi; в иридистой платине -- до 11% Os, 4% Pd и 2,5% Ru; в палладистой платине -- до 3% Au; в палладистой станноплатине -- до 2,5% Bi. Поликсен и ферроплатина с содержанием Rh свыше 4% называется родистой платиной, ферроплатина с содержанием свыше 7% Cu -- медистой ферроплатиной или купроплатиной; ферроплатина, в которой более 3% Ni, называют иногда никелистой платиной. Ферроплатина и поликсен являются наиболее распространёнными минералами самородной платины.

Минералы самородной платины непрозрачные, серо-стального и серебряно-белого цвета, с жёлтым оттенком у палладистой платины и бронзовым -- у купроплатины; металлический блеск особенно сильный у иридистой платины. Выделения этих минералов (зёрна, сростки, кристаллы) часто покрыты с поверхности чёрной оксидной плёнкой, тонкой и хрупкой. Преобладающая часть выделений ферроплатины и поликсена и некоторые из выделений купроплатины обладают магнитными свойствами. Почти все минералы самородной платины ковкие, исключая слабохрупкую иридистую платину.

Платина в России

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Получение платины

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Применение

Основное применение платина, ее сплавы и соединения находят в автомобилестроении (30-65%), в качестве катализатора для дожигания выхлопных газов автомобилей. 7-12% платины используется в нефтеперерабатывающей промышленности и органическом синтезе (в процессах гидрирования углеводородов), 7-13% -- в электротехнике и электронике, 3-17% -- в стекольной и керамической промышленности, 2-35% -- для изготовления зубных протезов и ювелирных изделий. Сейчас около 90% потребляемой платины используется в промышленности и науке, доля ювелиров намного меньше. «Виной» тому - комплекс технически ценных свойств платины. Кислотостойкость, термостойкость и постоянство свойств при прокаливании давно сделали платину совершенно незаменимой в производстве лабораторного оборудования. Из платины делают тигли, чашки, стаканы, ложечки, лопатки, шпатели, наконечники, фильтры, электроды. В платиновых тиглях разлагают горные породы - чаще всего, сплавляя их с содой или обрабатывая плавиковой кислотой. Платиновой посудой пользуются при особо точных и ответственных аналитических операциях..Платина - лучший катализатор реакции окисления аммиака до окиси азота NO в одном из главных процессов производства азотной кислоты. Катализатор здесь предстает в виде сетки из платиновой проволоки диаметром 0,05...0,09 мм. В материал сеток введена добавка родия (5...10%). Используют и тройной сплав - 93% Pt, 3% Rh и 4% Pd. Добавка родия к платине повышает механическую прочность и увеличивает срок службы сетки, а палладий немного удешевляет катализатор и немного (на 1...2%) повышает его активность. Срок службы платиновых сеток - год-полтора. После этого старые сетки отправляют на аффинажный завод на регенерацию и устанавливают новые. Производство азотной кислоты потребляет значительные количества платины. Платиновые катализаторы ускоряют многие другие практически важные реакции: гидрирование жиров, циклических и ароматических углеводородов, олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов, окисление SO2 в SO3 в сернокислотном производстве. Их используют также при синтезе витаминов и некоторых фармацевтических препаратов. Известно, что в 1974 г. на нужды химической промышленности в США было израсходовано около 7,5 т платины. Не менее важны платиновые катализаторы в нефтеперерабатывающей промышленности. С их помощью на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти. Здесь платину обычно используют в виде мелкодисперсного порошка, нанесенного па окись алюминия, керамику, глину, уголь. В этой отрасли работают и другие катализаторы (алюминий, молибден), но у платиновых - неоспоримые преимущества: большая активность и долговечность, высокая эффективность. Нефтеперерабатывающая промышленность США закупила в 1974г. около 4 т платины. Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств платины плюс высочайшая коррозионная и термическая стойкость сделали этот металл незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. Из платины делают электроды топливных элементов. Такие элементы применены, например, на космических кораблях серии «Аполлон». Из сплава платины с 5...10% родия делают фильеры для производства стеклянного волокна. В платиновых тиглях плавят оптическое стекло, когда особенно важно ничуть не нарушить рецептуру. Очень незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготавливают хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки; это преимущество особенно ценно при работе в полевых условиях. Сплавы платины с палладием, серебром, медью, цинком, никелем служат также отличным материалом для зубных протезов. Очень много платины идет на украшения. Интересно, что львиную долю ювелирной платины потребляет сравнительно небольшая страна - Япония.

Заключение

Химия платины очень объемна, сложна и интересна. Пожалуй, наиболее общим свойством ее соединений является узкий температурный интервал их стабильности, связанный с высоким поляризующим действием платины и развивающимся при нагревании ее соединений дополнительным эффектом поляризации, приводящим к разрушению химических связей и восстановлению металлического состояния платины.

Список использованной литературы

ь “Металлургия благородных металлов”. Под редакцией Л. В. Чугаева. Издательство “Металлургия”. Москва, 1987 г.

ь “Краткий терминологический словарь по металлургии”. Под редакцией доц. В. П. Соловьева. Издательство МИСиС. Москва, 1988 г.

ь “Популярная библиотека химических элементов”. Под редакцией И. В. Петрянова-Соколова. Издательство “Наука”, 1977 г.

ь “Общая химия: Учебное пособие для вузов”. Н. Л. Глинка. Издательство “Химия”, 1977г.

ь “Открытие элементов и происхождение их названий”. Н. А. Фигуровский. Издательство “Наука”. Москва, 1970г.

ь “По следам элементов”. З. Энгельс, А. Новак. Издательство “Металлургия”. Москва, 1983 г.

ь “Рассказы о металлах”. С. И. Венецкий. Издательство “Металлургия”. Москва, 1985г.

ь “Творцы науки о металле”. А. С. Федоров. Издательство “Наука”. Москва, 1980 г.

ь Политехнический словарь.

ь Советский энциклопедический словарь. Издательство “Советская энциклопедия”. Москва, 1982 г.

ь Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ).

ь Финансовые известия №83 (212), 31 октября 1995 г.

ь Коммерсантъ-DAILY №221, 22 ноября 1994 г.

www.e-ng.ru

Все о химии - Платина

Pt 78
to кип. (oС) 3800 Степ.окис. +4 +3 +2 (+5 +6)
195,08 to плав.(oС) 1772 Плотность 21450
5d96s1 ОЭО 1,44 в зем. коре 0,0000005 %

В XVI и XVII веках испанские конкистадоры бесцеремонно расхищали богатства древних государств ацтеков и инков. Тонны золота, серебра, изумрудов заполняли трюмы галеонов, которые постоянно курсировали между Испанией и Южной Америкой. Однажды отряд завоевателей, передвигаясь вдоль реки Платино-дель-Пинто (Колумбия), обнаружил на берегах ее золото и крупицы неизвестного им тяжелого серебристого металла. Из-за исключительной тугоплавкости он оказался ни на что не пригодным и лишь затруднял очистку золота. Новый металл испанцы решили назвать платиной, что означает «серебрецо» («серебришко», «плохое серебро»), выразив тем самым свое недоброе к нему отношение.

Все же довольно большие количества платины были вывезены в Испанию, где ее продавали по цене, значительно более низкой, чем серебро. Вскоре испанские ювелиры обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, и те из них, кто был не чист на руку, стали примешивать ее к золоту при изготовлении ювелирных изделий и, главным образом, фальшивых монет. Об этой «проделке» ювелиров стало известно правительству, и король не нашел ничего лучшего, как издать приказ, требующий прекратить ввоз в Испанию никчемного металла, а заодно и уничтожить все его запасы, чтобы мошенники-ювелиры не могли больше морочить голову честным людям. Вся имевшаяся в стране платина была собрана и при свидетелях брошена в море. Этим печальным эпизодом завершился первый этап в биографии платины.

Прошло немало лет, прежде чем снова заговорили об этом металле. Сначала им заинтересовались ученые. Большой вклад в изучение платины внес в конце XVIII века замечательный русский химик вице-президент Горной коллегии в Петербурге -Аполос Аполосович Мусин-Пушкин, почетный член многих иностранных академий наук.

Исследование платины привело к открытию нескольких металлов, сопутствующих ей в природе и получивших общее название платиновых: в 1803 году были открыты палладий и родий, в 1804 году - осмий и иридий, а спустя сорок лет химикам стал известен и последний элемент этой группы - рутений. Как потом выяснилось, он оказался самым редким из платиновых металлов, и поэтому его появление на свет было несколько запоздалым.

Работам в этой области в немалой степени способствовал тот факт, что в 1819 году на Урале вблизи Екатеринбурга (ныне Свердловск) геологи обнаружили довольно солидные россыпные месторождения платины. Спустя пять лет на берегу небольшой уральской реки Баранчи начал действовать первый в России платиновый рудник. 11Примерно в эти же годы платину начали использовать как добавку к стали, «б фунтов стали расплавлены были с 8 золотниками очищенной платины в огнепостоянном глиняном горшке, охраняя металл от доступа воздуха,—писал тогда «Горный журнал».— Расплавленная масса была вылита в чугунную форму и скоро охлаждена в холодной воде. По разломе стального бруска сталь оказалась весьма однородной сыпи и столь мелкой, что простыми глазами невозможно было усмотреть зернистого ее сложения. Будучи выточена и закалена, без отпуска, она резала стекло, как алмаз, рубила чугун и железо, не притупляясь... Вообще платинистая сталь гораздо тверже всех доселе известных и выдерживает наибольшие удары, не ломаясь». За необыкновенно высокую твердость сталь получила название «алмазной». (В этой роли платина выступала довольно долго, но затем вынуждена была уступить свое место менее дорогому и к тому же еще более «способному» вольфраму.)

В 1828 году профессор Дерптского университета Г. В. Озанн, действуя «царской водкой» на некоторые самородные платиновые руды, добытые на Урале, пришел к заключению, что в них присутствуют три неизвестных науке элемента, по своим химическим свойствам относящиеся к группе платиновых металлов. Ученый назвал их полураном, полином и рутением. Это открытие поставил под сомнение шведский химик Берцелиус. Тогда Озанн решил повторить опыты. Поскольку результаты их не подтвердили первоначального предположения, ученый вынужден был от него отказаться.

К этому времени платина привлекла внимание уже не только ученых, но и финансовых деятелей царского правительства. В 1828 году министр финансов граф Е. Ф. Канкрин отдал распоряжение о чеканке платиновых монет достоинством в 3 рубля, 6 рублей и 12 рублей.

Однако воплотить в жизнь это распоряжение оказалось не так-то просто: ни одна из существовавших в то время печей не могла нагреть платину до температуры плавления, равной 1769°С. Да, было над чем поломать голову.

За решение этой проблемы взялся петербургский инженер, основатель «Соединенной лаборатории Департамента горных и соляных дел, Горного кадетского корпуса и Главной горной аптеки» П. Г. Соболевский. Если крепостью не удается овладеть штурмом, приходится искать другие пути. Так и поступил П. Г. Соболевский. Он взял платину в виде пористой «губки» (такой металл получался при химической обработке руд), заполнил ею форму для монет, спрессовал, а затем нагрел примерно до 1000°С. И неожиданно металл «поддался»: минуя плавление, губчатая платина превратилась в монеты, причем по внешнему виду их невозможно было отличить от литых. Так, впервые в истории мировой техники русский инженер создал и применил на практике оригинальный технологический процесс, который сохранил свое значение и по сей день. Лишь спустя три года аналогичный метод изготовления изделий из платины, названный позднее порошковой металлургией, был вторично «открыт» английским ученым Волластоном.

«В примерное вознаграждение» больших заслуг Соболевского министр финансов предложил ежегодно выдавать ему по 2500 рублей сверх его жалованья, «доколе на службе пребывает». Царь утвердил предложение министра.

Благодаря работам П. Г. Соболевского, Монетный двор начал полным ходом выпускать платиновые деньги. За сравнительно короткий срок был выпущен 1 миллион 400 тысяч платиновых монет, на которые пошло 899 пудов 30 фунтов (около 15 тонн) платины. Поскольку цена на этот металл росла, как говорится, не по дням, а по часам, правительство поняло, что совершило ошибку: платиновые деньги становились все дороже и дороже, в результате чего их истинная стоимость значительно превысила нарицательную и уже вскоре они фактически вышли из обращения. Этому, с одной стороны, способствовали меры, срочно принятые министерством финансов с целью возвращения платины в казну, а с другой стороны, инициатива частных лиц, которые предпочитали расплачиваться другими деньгами, оставляя платиновые себе «на добрую память». Сейчас эти монеты — большая редкость: их можно увидеть лишь в очень немногих крупных нумизматических коллекциях.

Выпуск платиновых монет неожиданно оказал пользу науке. В лаборатории Петербургского Монетного двора скопилось довольно много остатков платиновых руд—отходов от производства монет. В 1844 году профессор химии Казанского университета Карл Карлович Клаус, который очень интересовался работами Озанна, попросил Монетный двор прислать ему для исследования два фунта этих остатков. К своему удивлению ученый обнаружил в них до 10% платины и небольшие количества осмия, иридия, палладия и родия.

Никого до этого не волновавшие остатки сразу превратились по сути дела в богатейший клад. Клаус немедленно сообщил о полученных результатах в Горное управление. Спустя некоторое время он приехал в Петербург, где его принял граф Канкрин, тот самый, что в свое время санкционировал выпуск платиновых монет. Канкрин внимательно отнесся к сообщению химика и оказал ему содействие в получении 20 фунтов платиновых остатков для дальнейших исследований.

Упорный труд Клауса увенчался успехом: ему удалось доказать, что среди прочих, уже известных, элементов платиновые остатки содержат новый металл — рутений, о котором в свое время писал Озанн. Аргументация ученого оказалась настолько убедительной, что даже Берцелиус, вновь усомнившийся в рождении еще одного металла платиновой группы, в конце концов вынужден был публично признать ошибочность своих взглядов. За это открытие Клаус получил полную Демидовскую премию— 1000 рублей.

Добыча платины на Урале быстро росла. Показательно, что в 1915 году на долю России приходилось 95% от общего количества платины, добываемой в мире (остальные 5% получала Колумбия). В последнее время на мировой рынок начала поступать платина из Южной Африки, Канады, США, но СССР по-прежнему играет важную роль в добыче этого металла.

Любопытно, что если ежегодное мировое производство золота давно перевалило за тысячу тонн, то добыча платины и сейчас исчисляется лишь тоннами. Так, например, в 1960 году во всех капиталистических странах мира, вместе взятых, было добыто всего немногим более 16 тонн платины.

В этом нет ничего удивительного: слова поэта «в грамм добыча, в год труды» могут быть с полным правом отнесены к платине. Действительно, чтобы получить грамм этого металла, приходится порой перерабатывать сотни кубометров руды - целый железнодорожный вагон. Это объясняется чрезвычайной бедностью платиновых руд и отсутствием крупных месторождений платины. В самородном же состоянии она встречается крайне редко. Самый большой из когда-либо найденных самородков платины весил менее 10 килограммов.

Практическое применение этот металл начал находить еще в начале прошлого века, когда кому-то пришла в голову удачная мысль изготовить из него реторты для хранения концентрированной серной кислоты. С тех пор исключительно высокая стойкость платины по отношению к кислотам обеспечивает ей радушный прием в химических лабораториях, где она служит материалом для тиглей, чашей, сеток, трубок и других лабораторных атрибутов. Большое количество платины расходуется также на изготовление кислото- и жароупорной аппаратуры химических заводов.

Несмотря на то что платиновый винт, которым перемешивают стекломассу на знаменитых стекловаренных заводах Чехословакии, стоит три четверти миллиона крон, а платиновый тигель, где происходит этот процесс,—вдвое больше, «игра стоит свеч»: такое оборудование считается самым современным, позволяющим получать высококачественные стекла для микроскопов, биноклей и других оптических приборов.

Химики нашли платине еще одно важное применение: она оказалась активнейшим катализатором для многих химических процессов. Эта способность платины позволила венгерским изобретателям создать недавно зажигалку нового типа: в ней нет ни традиционного зубчатого колесика, ни«кремня». Стоит снять колпачок—тотчас же появляется пламя: выходящий из зажигалки газ вспыхивает от соприкосновения с воздухом. Но эта реакция протекает лишь в присутствии катализатора. Им служит платиновое колечко, через которое вытекает газ. Такой зажигалке не страшен ветер. Более того, чем он сильнее, тем энергичнее идет реакция, тем длиннее язычок пламени. Как только кольцо закрывается колпачком, пламя гаснет.

В качестве катализатора платина совершенно необходима для окисления аммиака при производстве азотной кислоты. Смесь аммиака и воздуха с большой скоростью продувают через тончайшую платиновую сетку (имеющую до пяти тысяч отверстий на каждый квадратный сантиметр), при этом образуются окислы азота и водяные пары. При растворении окислов азота в воде и получается азотная кислота.

В практику заводского производства азотной кислоты платина вошла благодаря работам пионера отечественной азотнокислотной промышленности И. И. Андреева, в течение долгого времени изучавшего влияние различных катализаторов на окисление аммиака. Произошло это в годы первой мировой войны, когда потребность в азотной кислоте, необходимой для получения взрывчатых веществ, резко возросла. Еще бы: ведь на каждый килограмм взрывчатки расходовалось более двух килограммов азотной кислоты. К концу 1916 года месячная потребность русской армии во взрывчатых веществах составляла около 6400 тонн. Естественное сырье для получения азотной кислоты имелось лишь в Чили, поэтому все участвовавшие в войне страны, испытывая острейший азотнокислотный «голод», лихорадочно искали пути его утоления.

Тогда-то И. И. Андреев и предложил использовать в качестве искомого сырья аммиак, содержащийся в отходах коксового производства. Проведенные им до этого исследования убедили его в высоких каталитических способностях платины и в том, что в ее присутствии аммиак окисляется очень энергично. По предложению и проекту И. И. Андреева в Донбассе, где были сосредоточены коксохимические предприятия, а следовательно, имелось достаточно аммиака, начали строить завод для производства азотной кислоты, который летом 1917 года уже дал свою первую продукцию. Азотнокислотная проблема была успешно решена.

О громадном значении, которое к этому времени придавалось платине, можно судить по такому факту: в грозном для нашей страны 1918 году в России был организован специальный институт по изучению этого металла, вошедший позднее в состав Института неорганической химии Академии наук СССР. Здесь и поныне ведется большая научно-исследовательская работа, связанная с химией и технологией элементов платиновой группы.

В платине сегодня нуждаются не только химики. Способность хорошо впаиваться в стекло делает ее незаменимой для изготовления многих стеклянных приборов.

Нанося тончайший слой этого металла на стекло, получают платиновые зеркала, обладающие удивительным свойством—так называемой односторонней прозрачностью: со стороны источника света зеркало непрозрачно и отражает находящиеся перед ним предметы, как и обычное зеркало. Но с теневой стороны оно прозрачно, как стекло, и, таким образом, вы можете видеть все, что находится по другую его сторону. Платиновые зеркала получили одно время широкое распространение в США. Их вставляли вместо стекол в окна нижних этажей различных контор и учреждений, а в жилых помещениях они с успехом заменяли занавеси.

Кстати, первые платиновые зеркала, но не стеклянные, а «цельнометаллические», представлявшие собой хорошо обработанный и отполированный до блеска лист платины, изготовляли еще древние ацтеки. Как они это делали, — до сих пор загадка: ведь платина сваривается и хорошо куется только при белом калении, т. е. при очень высокой температуре, недоступной металлургам того времени. Но, как бы то ни было, знаменитый вождь ацтеков Монтесума послал несколько таких зеркал в дар королю Испании. Монарх «не остался в долгу»: в 1520 году Монтесума был взят в плен конкистадорами, а затем казнен.

Свойство губчатой платины поглощать большие объемы газа лежит в основе удивительного явления: водород или кислород, заключенные в герметически закрытый платиновый сосуд, при нагревании «вытекают» из него, поскольку молекулы газа проходят сквозь платиновые стенки сосуда, как вода сквозь сито.

Плодотворно трудится платина и на поприще измерения высоких температур. В технике довольно широко применяют платиновые термометры сопротивления. Принцип их действия основан на том, что при нагревании электрическое сопротивление платины возрастает по очень строгой и постоянной зависимости от температуры. Подключенная к прибору, регистрирующему изменение сопротивления, платиновая проволочка без промедления сигнализирует ему о самых незначительных колебаниях температуры.

Еще более распространены так называемые термопары — несложные, но очень чуткие термоизмерительные приборы. Если спаять две проволочки из разных металлов, а затем нагреть место спая, то в цепи появится электрический ток. Чем выше температура нагрева, тем большая электродвижущая сила возникает в цепи термопары. Наиболее часто для изготовления этих приборов используют платину и ее сплав с родием или иридием.

Вместе с иридием платина уже довольно продолжительное время выполняет ответственнейшее «поручение» общества. В Ленинграде на Московском проспекте есть внешне ничем не примечательное здание, у входа в которое висят черные таблички, где на двух языках — по-русски и по-французски— написано: «Государственные эталоны СССР». Это - один из корпусов Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева. Здесь в сейфе за толстыми дверями хранится эталон килограмма, изготовленный еще в 1883 году из сплава платины (90%) с иридием (10%).

Войти в этот сейф, где поддерживают строго постоянную температуру и влажность, можно лишь в присутствии трех человек: директора института, ученого хранителя государственных эталонов и ученого хранителя данного эталона. Каждый из них имеет ключ только от одного из трех замков сейфа. Массивная дверь откроется лишь тогда, когда в замки вставлены все три ключа. Эталон, представляющий собой цилиндрик высотой и диаметром 39 миллиметров, покоится на подставке из горного хрусталя под двумя стеклянными колпаками.

Периодически на сверхчувствительных метрологических весах, реагирующих даже на дыхание человека, государственный эталон «экзаменует» вторичные эталоны. Чтобы избежать даже малейших толчков, вызванных движением на улице или работой каких-нибудь механизмов в самом здании, весы установлены на фундаменте глубиной 7 метров. Для сохранения в помещении постоянной температуры и влажности весами управляют дистанционно — из соседней комнаты.

За свое без малого столетнее существование государственный эталон килограмма, несмотря на тщательное хранение, все же изменил свой вес на 0,017 миллиграмма. Но это отклонение столь незначительно, что в апреле 1968 года платино-иридиевый цилиндрик вновь был утвержден Государственным эталоном килограмма СССР.

В том же самом сейфе в специальном футляре хранится и платино-иридиевый стержень, который еще недавно служил государственным эталоном метра. Эта линейная единица, равная одной сорокамиллионной части длины парижского меридиана, была установлена во Франции в 1793 году. Спустя

шесть лет был изготовлен первичный эталон метра, который и сейчас находится в Париже, в Международном бюро мер и весов. На нем начертаны пророческие слова: «Для всех времен, для всех народов». Метр действительно стал самой распространенной на нашей планете мерой длины. С 1889 года и до последнего времени точная копия парижского эталона, выполненная даже из металла той же самой плавки, служила «главным метром» нашей страны.

Ученые постоянно ищут новые пути повышения точности эталонов, и в 1960 году платино-иридиевому стержню пришлось подать в отставку. На смену ему пришел луч криптоновой лампы.. С тех пор эталоном метра считается длина, равная 1 650 763,73 длины волны оранжевого излучения криптона-86. Но как же пользоваться таким эталоном? Эти заботы переложены «на плечи» специального прибора—интерференционного компаратора, который определяет, укладывается ли длина волны необходимое число раз в сличаемой метровой мере.

Существует еще один эталон — световой, также непосредственно связанный с платиной. В качестве его используют свечение, исходящее из полости трубки (материалом для нее служит плавленая окись тория), погруженной в расплавленную платину. Измерения проводят во время затвердевания платины. Поскольку в это время температура ее не меняется, единица сил,ы света (свеча, или кандела) воспроизводится с очень высокой степенью точности.

Платина завоевывает прочные позиции в медицине. Специальные электроды из этого металла, вводимые в кровеносные сосуды, служат хирургам многих стран для диагностики различных, главным образом сердечных заболеваний. Такой метод называется платино-водородным, так как в основе его лежит электрохимическая реакция между этими элементами.

Интересное и важное применение нашли платине недавно американские врачи из штата Огайо. Они разработали принципиально новый метод анестезии, который заключается в следующем. Платиновой пластинкой длиной несколько сантиметров спинной мозг соединяют с электрическим стимулятором. При малейшем движении пациента аппарат посылает электрический сигнал в мозг, блокируя таким образом болевые ощущения.

Половина же добываемой в мире платины попадает сегодня в руки ювелиров, которые превращают ее в украшения и другие предметы роскоши. Но иногда этому ценнейшему металлу приходится по прихоти миллионеров играть малоприятную роль цепочек для их любимых болонок или служить клеткой для ученых попугайчиков.

himya.ucoz.ru

Химия платины (стр. 1 из 3)

Введение

Платина - один из самых ценных благородных металлов, обладающий рядом важных свойств, благодаря которым используется не только в ювелирной промышленности, но и во многих отраслях промышленности. Использование платины во многих химических технологиях делает актуальным более глубокое исследование ее физических и химических свойств.

Платина - один из самых важных элементов из всего платинового ряда из-за максимальной среди них химической инертности, а также из-за ценнейших свойств платины как мощного катализатора многих химических процессов.

Происхождение названия

Название платине было дано испанскими конкистадорами, которые в середине XVI в. впервые познакомились в Южной Америке (на территории современной Колумбии) с новым металлом, внешне похожим на серебро (исп. plata). Слово исп. Platina буквально означает «маленькое серебро», «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро.

Поведение платины в обогатительных операциях

Формы нахождения платины в рудах.

Формы нахождения платины в рудах определяют ее поведение в последующих процессах обогащения. Поэтому их изучение имеет большое значение для выбора технологической схемы переработки платиносодержащих руд и концентратов.

Подсчеты содержания платины в земной коре были выполнены Кларком и Вашингтоном, а позднее И. и В. Ноддак. Первые принимали в расчет только ту платину, которая находится в россыпях и коренных ультраосновных породах, а вторые учитывали также платину, находящуюся в рассеянном состоянии. Иногда пользуются данными по распространенности платины, приводимыми Гольдшмидтом. Обобщение ряда исследований на основе многочисленных определений дано А. П. Виноградовым.

Таблица 7 . Содержание платины в земной коре, %.

Платину добывают в “первичных” и “вторичных” месторождениях. К первым относятся открытые в 1908 г. канадские медноникелевые магнитные колчеданы в округе Садбери, месторождения Норильска и южноафриканские медноникелевые колчеданы в Трансваале; здесь платина присутствует в виде сульфидов. Вторичные месторождения обязаны своим появлением выветриванию первичных месторождений и последующему смыванию выветренных пород, причем платиновые металлы, имеющие большую плотность, оседали в определенных местах. Вторичные месторождения находятся в Колумбии. Но они утратили свое значение в 20-х годах прошлого века, когда на западных и восточных склонах Уральского хребта были найдены большие залежи платиновых руд. В уральских месторождениях минералы платиновых металлов генетически связаны с глубинными ультраосновными породами, главным образом, с дунитами.

Таблица 8.

Средний состав уральской россыпной и коренной платины, %

В канадских месторождениях платина встречается в виде сперилита PtAs2 , куперита PtS и некоторых более редких минералов. Однако большая часть платиновых металлов находится в сульфидах в виде твердого раствора. Содержание платины в рудах достигает 1.5-2.0 г на 1 т руды.

Примерно такой же минералогический состав имеют южноафриканские руды, кроме того здесь найдена самородная платина и ферроплатина.

Каждому типу руд и их минеральным разновидностям свойственны свои особенности платиновой минерализации, обусловленные различной обогащенностью платиновыми металлами, различным соотношением платины, палладия, иридия, родия, рутения и осмия, а также различием форм нахождения металлов.

Многообразие типов руд и различие форм нахождения платиновых металлов в медно-никелевых рудах вызывает большие сложности с полнотой извлечения платиновых металлов в готовые концентраты, направляемые в металлургическую переработку.

Нахождение в природе

Платина принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре (кларки) точно не установлено, ориентировочное значение 5·10-7 % по массе. Сырая платина – это смесь различных минералов платины. Минерал поликсен содержит 80...88% Pt и 9...10% Fe; купроплатина – 65...73% Pt, 12...17% Fe и 7,7...14% Cu; в никелистую платину вместе с элементом №78 входят железо, медь и никель. Известны также природные сплавы платины только с палладием или только с иридием – прочих платиноидов следы. Есть еще и немногочисленные минералы – соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой. К ним относятся сперрилит PtAs2 , куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S.

Платина самородная, группа платиновых минералов, являющихся неупорядоченными природными твёрдыми растворами Fe, Cu, Ni, lr, Rh, Pd, Sn, Os, Ru, Au, Ag, Bi, Pb в платине. Обычно содержат 2—3 основных (минералообразующих) металла и различное количество металлов-примесей. Их главный элемент — платина; в кристаллической структуре платиновых сплавов она является металлом-растворителем. Атомы второстепенных минералообразующих и примесных элементов статистически распределяются в унаследованной структуре платины, как бы растворяясь в ней. Подобными кристаллическими структурами обладают следующие минералы самородной платнины: твёрдые растворы Fe в Pt — поликсен (2,5—11,9 весового % Fe) и ферроплатина (12,0—28,1% Fe); lr в Pt — иридистая платина (10,4— 37,5% lr); Pd в Pt — палладистая платина (19,4—40,0% Pd); Sn и Pd в Pt — палладистая станноплатина (16—23% Sn и 17,2—20,9% Pd). Содержание примесей в минералах самородной платины достигает: в поликсене — 8,8% lr, 6,8% Rh, 6% Pd, 3,3% Cu и 2,3% Ru; в ферроплатине — до 14,3% Ni, 14% Cu, 12,9% Pd, 7,5% lr, 5,8% Rh и 3% Bi; в иридистой платине — до 11% Os, 4% Pd и 2,5% Ru; в палладистой платине — до 3% Au; в палладистой станноплатине — до 2,5% Bi. Поликсен и ферроплатина с содержанием Rh свыше 4% называется родистой платиной, ферроплатина с содержанием свыше 7% Cu — медистой ферроплатиной или купроплатиной; ферроплатина, в которой более 3% Ni, называют иногда никелистой платиной. Ферроплатина и поликсен являются наиболее распространёнными минералами самородной платины.

Минералы самородной платины непрозрачные, серо-стального и серебряно-белого цвета, с жёлтым оттенком у палладистой платины и бронзовым — у купроплатины; металлический блеск особенно сильный у иридистой платины. Выделения этих минералов (зёрна, сростки, кристаллы) часто покрыты с поверхности чёрной оксидной плёнкой, тонкой и хрупкой. Преобладающая часть выделений ферроплатины и поликсена и некоторые из выделений купроплатины обладают магнитными свойствами. Почти все минералы самородной платины ковкие, исключая слабохрупкую иридистую платину.

Платина в России

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

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

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

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

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

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

mirznanii.com

ПЛАТИНА

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

ПЛАТИНА (исп. platina, уменьшит. от plata-серебро; лат. Platinum) Pl, хим. элемент VIII гр. периодич. системы, ат. н. 78, ат. м. 195,08; относится к платиновым металлам. Природная платина состоит из четырех стабильных изотопов: 194Pt (32,9%), 195Pt (33.8%), 196Pt (25,2%), 198Pt (7,2%) и двух радиоактивных-190Pt (0,013%, Т1/2 6,9· 1011 лет), 192Pt (0,78%, T1/2 1015 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 8,8 · 10-28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 5d96s1; степени окисления 0, +2, +3, +4, редко +5, +6; энергия ионизации Pt0Pt+Pt2+ Pt3+соотв. 9,0, 18,56 и 23,6 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,2; атомный радиус 0,138 нм, ионные радиусы (в скобках даны координац. числа) Pt2 + 0,074 нм (4, квадрат) Pt2+ 0,094 нм (6), Pt4+ 0,077 нм (6), Pt5+ 0,071 нм (6).

Платина-один из наиб. редких элементов, его средняя концентрация в земной коре 5· 10-7 % по массе. Встречается в самородном виде, в виде сплавов и соединений. Наиб. важные минералы-самородная платина, поликсен (содержит 6-10% Fe), палладистая платина (60-90% платины, 7-39% Pd), ферро-платина (12-20% Fe), иридистая платина (55-60% платины, до 30% Ir), сперрилит PtAs2, куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S. Наиб. значит. месторождения платины сосредоточены в ЮАР и СССР (сульфидные руды Норильского района и Кольского п-ова).

Свойства. Платина-серовато-белый блестящий пластичный металл; кристаллизуется в гранецентрир. кубич. решетке, а = 0,392 нм, z = 4, пространств. группа Fт3т; т. пл. 1769 0C, т.кип. ок. 38000C; плотн. 21,45 г/см3; 25,85 Дж/(моль· К);20 кДж/моль, 510 кДж/моль; 41,6 Дж/(моль· К); температ.урный коэф. линейного расширения 9,1 · 10-6 К-1 (273-373 К); r 9,85 мкОм· см (00C); теплопроводность 74,1 Вт/(м·К); парамагнетик, уд. магн. восприимчивость +9,71 ·10-7 (200C); работа выхода электрона 5,23 эВ. Твердость по Бринеллю 390-420; модуль упругости 173 ГПа, твердость по Виккерсу 38-40. В горячем состоянии платина хорошо прокатывается и сваривается. Холодное деформирование упрочняет платину, относительное удлинение уменьшается от 30-50 до 1-2%, а твердость по Виккерсу увеличивается до 90-95. Отжиг платины приводит к восстановлению ее пластичности. Легирующие добавки обычно увеличивают прочность и твердость платины.

По хим. св-вам платина близка к Pd, но несколько превосходит его по хим. устойчивости. При нагр. на воздухе или в атмосфере O2 платина окисляется с образованием летучих оксидов. Один объем платиновой черни поглощает до 100 объемов O2. Платина медленно раств. в горячей h3SO4 и жидком Br2, раств. в царской водке. Не взаимод. с другими минер. и орг. к-тами. При нагр. реагирует со щелочами, Na2O2, галогенами, S, Se, Те, P, С, Si. Поглощает h3, хотя в этом отношении уступает Pd, Ir и Ru; удаление поглощенного h3 из платины нагреванием в вакууме затруднено.

С кислородом платина образует красновато-коричневый три-оксид PtO3 (м. б. пероксид), коричневый диоксид PtO2 и черный оксид PtO, разлагающиеся соотв. при комнатной т-ре, при 380-4000C и при 5600C. PtO3 окисляет HCl до Cl2; получают анодным окислением. PtO2 образует неск. гидратов; получают гидролизом PtCl4. PtO синтезируют окислением порошкообразной платины в O2 или термич. разложением Pt(OH)2, к-рый осаждают из р-ров при щелочном гидролизе хлороплатинатов(П). Окислением платины в разл. условиях получены также Pt2O3 и Pt3O4, гидролизом хлоропла-тинатов(IV) - Pt(OH)4.

Гексафторид PtF6 - темно-красные кристаллы; т. пл. 69,40C, т.возг. 690C; -676 кДж/моль (для газа); сильнейший окислитель, реагирует с Xe, O2 и NO, образуя соотв. XePtF6, O2PtF6, NOPtF6; получают фторированием платины при 950-1000 0C, под давлением-при 200 0C или с использованием атомного фтора. Темно-красный пентафторид PtF5 получают фторированием платины при 3500C, светло-коричневый тетрафторид PtF4 (разлагается выше 3000C, плотн. 7,07 г/см3, -410 кДж/моль)-фторированием платины при 2000C. Желтый трифторид состава PtII [PtIVF6] получают в смеси с др. фторидами при фторировании платины. Все фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой. Известны окси-фториды платины и фтороплатинаты(IV, V и VI).

Красновато-коричневый тетрахлорид PtCl4 разлагается при 370 0C даже в атмосфере Cl2; образует гидраты с 1, 4, 5 и 7 молекулами воды и платинохлористоводородные к-ты ( PtCl4·5h3O -1748 кДж/моль, H[PtCl5]· 2h3O -1013 кДж/моль, h3[PtCl6]· 6h3O -2363 кДж/моль); хорошо раств. в воде и ацетоне; получают хлорированием платины при 250-3000C, разложением h3PtCl6 · 6h3O при 3000C. Диxлорид PtCl 2 ( -107 к Дж/моль) существует в двух формах - нерастворимой в воде оливково-зеленой (a) и красноватой (b); разлагается при 580 0C в атмосфере Cl2; при растворении в слабой соляной к-те образует h3[PtCl4], в водных р-рах NН3-аммин [Pt(Nh4)2Сl2]. Известны также аддукты типа PtCl2· 2PCl3 (т.пл. 1600C), PtCl2· 2PF3 (т.пл. 1020C); получают PtCl2 хлорированием платины выше 5000C, разложением h3[PtCl6]· 6h3O при 360-3800C. Существуют многочисленные хлороплатинаты(IV и II): MI2[PtCl6] и MI2[PtCl4], напр. гексахлорплатинат (IV) аммония (Nh5)2 [PtCl6 ] - желтые кристаллы; — 984,1 кДж/моль; плохо раств. в воде, разлагается при нагр. до металла.

Коричневато-черный тетрабромид PtBr4 ( —159 кДж/моль) медленно разлагается при 1800C; его получают из простых в-в при 150 0C или выпариванием р-ра платины в смеси HNO3 и HBr. Коричневый дибромид PtBr2 ( -100 кДж/моль) разлагается при 2500C. Коричневато-черный тетраиодид PtI4 ( - 59,4 к Дж/моль) разлагается при 1300C; его получают из простых в-в или осаждают действием KI на р-р h3PtCl6. Черный дииодид PtI2 разлагается при 3600C.

Серовато-черные сульфид PtS ( —83,09 кДж/моль) и дисульфид PtS2 ( -112 кДж/моль, разлагается при 225-250 0C) не раств. в воде и м. б. получены взаимод. платины с S, дисульфид - также осаждением h3S из р-ров гексахлороплатинатов(IV). Близкими св-вами обладают селенид PtSe2 и теллуриды PtTe и PtTe2.

Сульфаты платины легко гидролизуются, в присут. хлорид-ионов легко переходят в хлориды и хлороплатинаты.

Платина в степени окисления +2 и +4 образует многочисл. комплексные соед., по составу близкие к соед. Pd. Наиб. многочисленны соед. [PtX4]2- и [PtX6]2- (X = F, Cl, Br, I). Получены комплексные соед. Pt0, напр. Pt(PF3)4 (т. пл. 15 0C, т. кип. ок. 870C). Известны также разл. аммины, разно-лигандные комплексы, соед. с орг. лигандами, моно- и полиядерные комплексы и т.д. См. также Платинаоргани-ческие соединения.

Получение. Шлиховую платину, лом или концентраты платиновых металлов растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO3 и восстановления иридия и палладия до Ir3+ и Pd2 + . Далее осаждают (Nh5)2PtCl6 действием Nh5Cl, осадок высушивают и прокаливают при постепенном повышении т-ры до 800-10000C с получением загрязненной губчатой платины. Чистую платину получают растворением этого продукта в царской водке, повторным осаждением и прокаливанием. Губчатую платину переплавляют. При восстановлении солей платины в р-рах образуется мелкодисперсная платина-платиновая чернь. Для получения платиновых покрытий (платинирование) используют фосфатные или цис-диамминонитритные электролиты.

Применение. Осн. области применения платины, ее сплавов и соед.- автомобилестроение (в развитых странах потребляется от 30 до 65% платины), электротехника и электроника (7-13%), нефтехимия и орг. синтез (7-12%), стекольная и керамич. пром-сть (3-17%), произ-во ювелирных изделий (2-35%). Применение катализаторов дожигания выхлопных газов автомобилей [сплав Pt-Pd (70-30%)] началось в сер. 70-х гг. и быстро расширялось в связи с ужесточением требований к охране атм. воздуха. В электротехнике и электронике платину используют как материал контактов электрич. приборов и печей сопротивления. Так, для контактов высоковольтных реле применяют сплавы платины с Ir и Ru. Платина и ее сплавы с Ir и Re в нефтехимии применяют для повышения октанового числа бензина, в орг. синтезе-как катализаторы гидрирования, изомеризации, циклизации, окисления. С помощью таких катализаторов производят, напр., бензол, толуол, ксилол.

Платину используют для каталитич. синтеза HNO3, h3SO4, ката-литич. очистки h3. Платиновые катализаторы используют в виде сеток, черней и нанесенными на носители.

В стекольной пром-сти платина с добавками Rh и Ir-осн. конструкц. материал стекловаренных печей для произ-ва оптич. стекла. Из сплавов с Rh и Au изготовляют фильеры для получения стекловолокна, а также футеровку для печей, краски для керамики и стекла. Платину применяют в качестве материала высокотемпературных термопар и термометров сопротивления, электродов при электролизе, для изготовления лаб. посуды и оборудования, в зубоврачебном деле. Сравнительно новые области применения платины-изготовление катализаторов для топливных элементов, создание противоопухолевых препаратов [цис-Pt(Nh4)2Cl2], произ-во контейнеров для радиоизотопных генераторов.

В сер. 80-х гг. ежегодная добыча платины в капиталистич. и развивающихся странах составляла 60-75 т, а извлечение из вторичных источников-ок. 5-10 т.

Лит.: Платина, ее сплавы и композиционные материалы, M., 1980. См. также лит. при ст. Платиновые металлы.

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

Еще по теме:

___

www.xumuk.ru


Смотрите также