Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Платина



План:


Введення

Для терміну "Платина" см. інші значення.

Платина ( ісп. Platina ) - 78 елемент періодичної таблиці, атомна маса 195,08; благородний метал сіро-сталевого кольору.


1. Історія

В Старому Світі платина не була відома, проте цивілізації Анд ( інки і чибча) добували і використовували її з незапам'ятних часів.

У Європі платина була невідома до XVIII століття.

В 1735 іспанський король видає указ, що повеліває платину надалі в Іспанію не ввозити. При розробці розсипів в Колумбії повелівалося ретельно відокремлювати її від золота і топити під наглядом королівських чиновників у глибоких місцях річки Ріо-дель-Пінто (притока Ріо-Сан-Хуан (Англ.) рос. ), Яку стали іменувати Платіні-дель-Пінто. А ту платину, яка вже привезена до Іспанії, повелівалося всенародно і урочисто втопити в морі. Справа в тому, що платина легко сплавляється з золотом і за щільністю від нього майже не відрізняється, чим не забарилися скористатися фальшивомонетники.

В 1748 іспанська математик і мореплавець А. де Ульоа перший привіз на європейський континент зразки самородної платини, знайденої в Перу. Вперше в чистому вигляді з руд платина була отримана англійським хіміком У. Волластоном в 1803. Італійська хімік Джіліус Скалігер в 1835 відкрив неразложимость платини і таким чином довів, що вона є незалежним хімічним елементом.

У Росії ще в 1819 в розсипному золоті, добутому на Уралі, був виявлений "новий сибірський метал", який cначала називали білим золотом. Платина зустрічалася на Верх-Ісетським, а потім і на Невьянськ і Білімбаевскіх копальнях. Багаті розсипи платини були відкриті в другій половині 1824, а на наступний рік у Росії почалася її видобуток. [2]


2. Походження назви

Назва платині була дана іспанськими конкістадорами, які в середині XVI ст. вперше познайомилися в Південній Америці (на території сучасної Колумбії) з новим металом, зовні схожим на срібло ( ісп. plata ). Слово буквально означає "маленьке срібло", "серебрішко" (платина проти срібла коштувала вдвічі дешевше). Пояснюється таке зневажливе назва винятковою тугоплавкостью платини, яка не піддавалася переплавки, довгий час не знаходила застосування і цінувалася удвічі нижче, ніж срібло.


3. Знаходження в природі

3.1. Родовища

Основна частина родовищ платини (більше 90%) укладена в надрах п'яти країн. До цих країн відноситься ПАР, США, Росія, Зімбабве, Китай [3].

У Росії основними родовищами металів платинової групи є: Жовтневе, Талнахское і Норильськ-1 сульфідно-мідно-нікелеві в Красноярському краї в районі Норильська (більше 99% розвіданих і більше 94% оцінених російських запасів), Федорова Тундра (ділянка Великий Іхтегіпахк) сульфідно-мідно-нікелеве в Мурманська області, а також розсипні Кондер в Хабаровському краї, Левтиріниваям в Камчатському краї, річки Лобва і Вийском-Ісовское в Свердловської області [4].


4. Отримання

Самородну платину здобувають на копальнях (див. докладніше в статті Благородні метали), менш багаті розсипні родовища платини. які розвідуються, в основному, способом шляхових випробування.

Виробництво платини у вигляді порошку почалося в 1805 англійським вченим У. Х. Волластоном з південноамериканської руди. Сьогодні платину отримують з концентрату платинових металів. Концентрат розчиняють в царській горілці, після чого додають етанол і цукровий сироп для видалення надлишку HNO 3. При цьому іридій і паладій відновлюються до Ir 3 + і Pd 2 +. Подальшим додаванням хлориду амонію виділяють (NH 4) 2 PtCl 6. Висушений осад прожарюють при 800-1000 C: 3 (NH 4) 2 [PtCl 6] = 2N 2 + 2NH 3 + 18HCl + 3Pt. Одержану таким чином губчасту платину піддають подальшому очищенню повторним розчиненням в царській горілці, осадженням (NH 4) 2 PtCl 6 і прожарюванням залишку. Потім очищену губчасту платину переплавляють в злитки. При відновленні платинових розчинів хімічним або електрохімічним способом отримують мелкодисперсную платину - платинову чернь.


5. Фізичні властивості

Сірувато-білий пластичний метал, температури плавлення і кипіння - 1769 C і 3800 C, питомий електричний опір - 0,098 мкОм м. Платина - один з найважчих (щільність 21,5 г / см ; атомна щільність 6.62 22 жовтня ат / см ) і найрідкісніших металів: середній вміст в земній корі 5 10 -7% за масою.

6. Хімічні властивості

За хімічними властивостями платина схожа на паладій, але проявляє велику хімічну стійкість. Реагує тільки з гарячою царської горілкою : 3Pt + 4HNO 3 + 18HCl = 3H 2 [PtCl 6] + 4NO + 8H 2 O

Платина повільно розчиняється у гарячій сірчаної кислоти і рідкому бромі. Вона не взаємодіє з іншими мінеральними і органічними кислотами. При нагріванні реагує з лугами і пероксидом натрію, галогенами (особливо в присутності галогенідів лужних металів): Pt + 2Cl 2 + 2NaCl = Na 2 [PtCl 6]. При нагріванні платина реагує з сіркою, селеном, телуром, вуглецем і кремнієм. Як і паладій, платина може розчиняти молекулярний водень, але обсяг поглинається водню менше і здатність його віддавати при нагріванні у платини менше.

При нагріванні платина реагує з киснем з утворенням летючих оксидів. Виділено наступні оксиди платини: чорний PtO, коричневий PtO 2, червонувато-коричневий PtO 3, а також Pt 2 O 3 та Pt 3 O 4.

Для платини відомі гідроксиди Pt (OH) 2 та Pt (OH) 4. Отримують їх при лужному гідролізі відповідних хлорплатінатов, наприклад: Na 2 PtCl 4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt (OH) 2, Na 2 PtCl 6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt (OH) 4. Ці гідроксиди проявляють амфотерні властивості: Pt (OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Pt (OH) 4], Pt (OH) 2 +4 HCl = H 2 [PtCl 4] + 2H 2 O, Pt (OH) 4 + 6HCl = H 2 [PtCl 6] + 4H 2 O, Pt (OH) 4 + 2NaOH = Na 2 [Pt (OH) 6].

Гексафторид платини PtF 6 є одним з найсильніших окисників серед всіх відомих хімічних сполук, здатний окислити молекули кисню, ксенону або NO: O 2 + PtF 6 = O 2 + [PtF 6] -. За допомогою нього, зокрема, канадський хімік Нейл Бартлетт в 1962 отримав перше справжнє хімічна сполука ксенону XePtF 6.

C виявленого Н. Бартлеттом взаємодії між Хе і PtF 6, що приводить до утворення XePtF 6, почалася хімія інертних газів. PtF 6 отримують фторированием платини при 1000 C під тиском. Фторування платини при нормальним тиску і температурі 350-400 C дає фторид Pt (IV): Pt + 2F 2 = PtF 4 Фториди платини гігроскопічні і розкладаються водою. Тетрахлорид платини (IV) з водою утворює гідрати PtCl 4 nH 2 O, де n = 1, 4, 5 і 7. Розчиненням PtCl 4 в соляній кислоті отримують платінохлорістоводородние кислоти H [PtCl 5] і H 2 [PtCl 6]. Синтезовано такі галогеніди платини як PtBr 4, PtCl 2, PtCl 2 2PtCl 3, PtBr 2 і PtI 2. Для платини характерне утворення комплексних сполук складу [PtX 4] 2 - і [PtX 6] 2 -. Вивчаючи комплекси платини, А. Вернер сформулював теорію комплексних сполук і пояснив природу виникнення ізомерів в комплексних сполуках.


6.1. Реакційна здатність

Монета 3 рубля, 1834

Платина є одним з найбільш інертних металів. Вона нерастворима в кислотах і лугах, за винятком царської горілки. Платина також безпосередньо реагує з бромом, розчиняючись в ньому.

При нагріванні платина стає більш реакційноздатні. Вона реагує з пероксидами, а при контакті з киснем повітря - з лугами. Тонка платинова дріт горить у фторі з виділенням великої кількості тепла. Реакції з іншими неметалами ( хлором, сірої, фосфором) відбуваються менш охоче. При більш сильному нагріванні платина реагує з вуглецем і кремнієм, утворюючи тверді розчини, аналогічно металам групи заліза.

У своїх з'єднаннях платина проявляє майже всі ступеня окислення від 0 до +6, з яких найбільш стійкі +2 і +4. Для платини характерне утворення численних комплексних сполук, яких відомо багато сотень. Багато хто з них носять імена вивчали їх хіміків (солі Косса, Магнуса, Пейроні, Цейзе, Чугаева і т. д.). Великий внесок у вивчення таких з'єднань вніс російський хімік Л. А. Чугаєв ( 1873 - 1922), перший директор створеного в 1918 Інституту по вивченню платини.


6.2. Каталізатор

Платина, особливо в дрібнодисперсному стані, є дуже активним каталізатором багатьох хімічних реакцій, у тому числі використовуваних в промислових масштабах. Наприклад, платина каталізує реакцію приєднання водню до ароматичним сполукам навіть при кімнатній температурі і атмосферному тиску водню. Ще в 1821 німецький хімік І. В. Деберейнер виявив, що платинова чернь сприяє протіканню ряду хімічних реакцій; при цьому сама платина не зазнавала змін. Так, платинова чернь окисляє пари винного спирту до оцетової кислоти вже при звичайній температурі. Через два роки Деберейнер відкрив здатність губчастої платини при кімнатній температурі запалювати водень. Якщо суміш водню і кисню (гримучий газ) ввести в зіткнення з платиновою черню або з губчастої платиною, то спочатку йде порівняно спокійна реакція горіння. Але так як ця реакція супроводжується виділенням великої кількості теплоти, платинова губка розжарюється, і гримучий газ вибухає. На підставі свого відкриття Деберейнер сконструював " водневе кресало "- прилад, широко застосовувався для отримання вогню до винаходу сірників.


7. Видобуток і виробництво

До 1748 р. платина видобувалася і проводилася тільки на території Америки, а в Старому Світі не була відома.

Коли платину стали завозити в Європу, її ціна була вдвічі нижче срібла. Ювеліри дуже швидко виявили, що платина добре сплавляється з золотом, а так як щільність платини вище ніж у золота, то незначні добавки срібла дозволили виготовляти підробки, які неможливо було відрізнити від золотих виробів. Такого роду підробки набули такого широкого поширення, що іспанський король наказав припинити ввезення платини, а решту запасів втопити в морі. Цей закон проіснував до 1778. Після скасування закону потреба в платині була невеликою, її використовували в основному для створення хімічного устаткування, пристосувань і в якості каталізаторів. Видобувається в Америці платини для цих цілей було достатньо. Ні про яке значимому промисловому виробництві говорити не доводилося.

В 1819 платину вперше виявили на Уралі поблизу Єкатеринбурга, а в 1824 р. були відкриті платинові розсипи в Нижнетагильском окрузі. Розвідані запаси платини були настільки великі, що Росія майже відразу зайняла перше місце в світі з видобутку цього металу. Тільки в 1828 в Росії було видобуто 1,5 т платини - більше, ніж за 100 років в Південній Америці. На Уралі з'явилися цілі платінодобивающіе райони, з яких найбільш важливими в промисловому відношенні стали Ісовской і Тагильский [5].

До кінця XIX століття в Росії видобувалося платини в 40 разів більше ніж у всіх інших країнах світу. Причому представлена ​​вона була і дуже важкими самородками. Наприклад, один із знайдених на Уралі самородків важив 9,639 кг, згодом він був переплавлений [6].

До середини XIX ст. в Англії і Франції були проведені великі дослідження з афінаж платини. В 1859 французький хімік Анрі Етьєн Сент-Клер Девіль вперше розробив промисловий спосіб отримання злитків чистої платини. З цього часу майже вся видобута на Уралі платина скуповувалася англійськими та французькими фірмами, зокрема, "Джонсон, Матт і К ". Пізніше до закупівель платини у Росії підключилися американські та німецькі компанії.

Навіть після значних зарубіжних закупівель, велика частина видобутої Росією платини не знаходила гідного застосування. Тому, починаючи з 1828, за пропозицією міністра фінансів Єгора Канкріна, в Росії почали випускати платинові монети номіналом 3, 6 і 12 рублів. При цьому, 12-рублева платинова монета мала масу 41,41 г, а в рублевої срібній монеті було 18 г чистого срібла. Тобто за вартістю металу платинові монети були дорожчими срібних в 5,2 рази. З 1828 по 1845 рр.. було випущено 1372000 трирубльовою монет, 17582 шестирубльовою і 3303 дванадцятирубльовою загальною масою 14,7 т. Основну вигоду від видобутку отримували власники копалень - Демідови. Тільки в 1840 було видобуто 3,4 т платини. В 1845, за наполяганням міністра фінансів Федора Вронченко випуск платинових монет був припинений, і всі вони були терміново вилучені з обігу. Основною версією настільки поспішного кроку вважається підвищення європейських цін на платину, в результаті якого монети стали коштувати дорожче номіналу. Після припинення карбування монет виробництво платини в Росії впало в 20 разів, і до 1915 на частку Росії припадало 95% від світового виробництва платини. Що залишилися 5% виробляла Колумбія. Причому майже вся російська платина надходила на експорт. Наприклад, в 1867 Англія скупила весь запас російської платини - більше 16 т.

До кінця XIX в. Росія виробляла 4,5 тонни платини на рік.

До Першої світової війни другою після Росії країною за обсягами видобутку платини була Колумбія; з 1930 -х рр.. стала Канада, а після Другої світової війни - Південна Африка.

В 1952 Колумбія видобула 0,75 т платини, США - 0,88 т, в Канада - 3,75 т, а Південно-Африканський Союз - 7,2 т. У СРСР дані з видобутку платини були засекречені.

В 2007 в світі було видобуто 213 т платини, а в 2008 - 200 т. Лідерами видобутку були:

  • Південно-Африканська Республіка ПАР (в 2007 році видобуто 166,0 т, а в 2008 році - 153,0 т),
  • Росія Росія (у 2007 році - 27,0 т., в 2008 році - 25,0 т),
  • Канада Канада (у 2007 році - 6,2 т., в 2008 році - 7,2 т),
  • Зімбабве Зімбабве (у 2007 році - 5,3 т., в 2008 році - 5,6 т),
  • Сполучені Штати Америки США (у 2007 році - 3,9 т., в 2008 році - 3,7 т),
  • Колумбія Колумбія (у 2007 році - 1,4 т., в 2008 році - 1,7 т) [7].

Лідером видобутку платини в Росії є ГМК "Норільський нікель".

Розвідані світові запаси металів платинової групи становлять близько 80 000 т і розподілені, в основному, між ПАР (87,5%), Росією (8,3%) і США (2,5%).


8. Застосування

8.1. У техніці

  • З першої чверті XIX століття застосовувалася в Росії як легуючої добавки для виробництва високоміцних сталей [8]
  • Платина застосовується як каталізатор (найчастіше в сплаві з родием, а также в виде платиновой черни - тонкого порошка платины, получаемой восстановлением ее соединений).
  • Платина применяется в ювелирном и зубоврачебном деле, а также в медицине.
  • Изготовление стойкой химически и к нагреванию лабораторной посуды.
  • Изготовление миниатюрных магнитов огромной силы (сплав платина- кобальт, ПлК-78).
  • Специальные зеркала для лазерной техники.
  • Чрезвычайно долговечные и стабильные электроконтакты и сплавы для радиотехники (ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30 (платина- иридий).
  • Гальванические покрытия.
  • Перегонные реторты для производства плавиковой кислоты.
  • Электроды для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты (фактически на платине держится все мировое производство перекиси водорода : электролиз серной кислоты - пероксодвусерная кислота - гидролиз - отгонка перекиси водорода).
  • Нерастворимые аноды в гальванотехнике.
  • Анодные штанги для защиты от коррозии корпусов подводных лодок.
  • Нагревательные элементы печей сопротивления.
  • Изготовление термометров сопротивления.
  • Покрытия для элементов СВЧ -техники (волноводы, аттенюаторы, элементы резонаторов).

8.2. В медицине

Соединения платины (преимущественно, тетрахлорплатинаты) применяются, как цитостатики ("цис-платина"). Однако в настоящее время имеются более эффективные противораковые лекарственные средства.

8.3. В ювелирном деле

Платина и её сплавы широко используются для производства ювелирных изделий.

Ежегодно мировая ювелирная промышленность потребляет около 50 тонн платины. До 2001 года большая часть ювелирных изделий из платины потреблялась в Японии. С 2001 года на долю Китая приходится примерно 50 % мировых продаж. В 1980 г. Китай потреблял около 1 % ювелирных изделий из платины. В настоящее время в Китае ежегодно продаётся около 10 млн изделий из платины общей массой около 25 тонн.

Российский спрос на ювелирную платину составляет 0,1 % от мирового уровня.


8.4. Монетарная функция

Платиновая монета 1835 года номиналом 12 рублей.

Платина, золото и серебро - основные металлы, выполняющие монетарную функцию. Однако платину стали использовать для изготовления монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра.

Перші в світі платинові монети були випущені і знаходилися в обігу в Російської імперії з 1828 по 1845. Карбування почалася з трирубльовиків. У 1829 р. "були засновані платинові дуплонів" (шестирубльовиків), а в 1830 р. - "квадруплі" (двенадцатірублевікі). Були викарбувані такі номінали монет: гідністю 3, 6 і 12 рублів. Трирубльовиків було викарбовано 1371691 шт., Шестирубльовиків - 14 847 шт. і двенадцатірублевіков - 3474 шт [2].

У 1846 р. карбування платинової монети було припинено, хоча до цього року видобуток уральської платини склало близько 2000 пудів або 32 000 кг, з яких у монету було перекарбовано 14 669 кг. Величезна кількість платини, накопичене на Петербурзькому монетному дворі частково у вигляді монети, а частиною в необробленому вигляді (за різними даними від 720 до 2000 пудів), було продано англійській фірмі Джонсон, Матте і Ко. В результаті Англія, яка не видобувала жодного грама платини, довго була в цій галузі монополістом. [9]

Після 1846 жодна країна не дозволяла собі "розкоші" вводити в обіг платинові монети. Випускаються різними країнами в даний час платинові монети є інвестиційними монетами. У період з 1992 по 1995 рік інвестиційні платинові монети номіналами 25, 50 і 150 рублів випускав Банк Росії.


9. Біологічна роль

10. Цікаві факти

  • Найбільшим існуючим зараз платиновим самородком є ​​"Уральський гігант" вагою 7 кг 860,5 г. Був виявлений в 1904 р. на Ісовском копальні. Нині зберігається в Алмазному фонді Московського Кремля.
  • У Південній Америці в XVII столітті платину вважали "підробленим сріблом" і одного разу її запаси для запобігання фальшивомонетництва втопили в океані.
  • У циклі оповідань Айзека Азімова " Я, робот "та інших його творах позитронний мозок роботів зроблений з губчастої платини (точніше - сплаву платини та іридію).

Примітки

  1. Редкол.: Кнунянц І. Л. (гл. ред.) Хімічна енциклопедія: у 5 т. - Київ: Радянська енциклопедія, 1992. - Т. 3. - С. 568. - 639 с. - 50 000 прим . - ISBN 5-85270-039-8.
  2. 1 2 Максимов М. М. Уральське золото / / Нарис про золото - bibliotekar.ru/zoloto/58.htm - М .: Надра, 1977. - С. 83. - 128 с.
  3. Родовище платини - kosmopark.com / poleznie-iskopaemie / mestorozhdenie-platini
  4. Метали платинової групи. Інформаційно-аналітичний центр "Мінерал" - www.mineral.ru/Facts/russia/131/286/index.html
  5. Всоцкій Н. К. Родовища платини Ісовского і Нижньо-Тагильского районів на Уралі. Вип. I. Спб., 1913; Пушкарьов Е. В. Історія відкриття і видобутку платини на Уралі. - uralgold.ru / pt_histural.html
  6. Кравчук, П. А. Рекорди природи - Любешів: Ерудит, 1993. - С. 85. - 216 с. - ISBN 5-7707-2044-1.
  7. MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2009 - minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2009/mcs2009.pdf
  8. Дивись: Семен Бадаєв
  9. Висоцький Н.К. Ч. 1 / / Платина і райони видобутку - Петроград, 1923. - 344 с.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru