Металлы. Платина. Иванов То-17
Общие сведения об элементе. Название: Платина (platinum) Порядковый номер: 78 Группа: VIII Период: 6 Электронное строение: 5 d 9 6 s 1 Атомная масса: 195, 08 Электроотрицательность: 2, 28 Температура плавления: 1772° С Температура кипения: 3827° С Плотность (г/см 3): 21, 45 Характерные степени окисления: +2; +4 Цвет элемента: Серовато-белый Кристалическая структура: гранецентрированный куб
История открытия. Первое описание платины как металла весьма огнестойкого сделал итальянский врач Скалингер в 1557 г. Более подробно платину описал в 1748 г. де Уоллоа - испанский математик, мореплаватель и торговец. Начиная со второй половины XVIII в. платиной, ее свойствами, методами переработки и использования стали интересоваться многие химики-аналитики и технологи. 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 буквально означает «маленькое серебро» . Объясняется название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро.
Первоначальное использование платины. В 16 веке, побывав в Южной Америке, испанские путешественники впервые обнаружили для себя очень интересный металл. Он был серовато-белого оттенка, что очень напоминало на вид серебро. Конечно, для любопытства были проведены ряды опытов над физическими свойствами металла, и оказалось, что он мало куда пригоден из-за тугоплавкости. Вследствие чего платина не находила применения в практике и быту долгое время. По этой причине она ценилась вдвое ниже серебра. Ситуация немного изменилась, когда ювелиры обнаружили необычное свойство платины сплавляться с золотом. Это не могло не натолкнуть на мысль о заработке и получении прибыли от платины. Они сплавляли платину с золотом, что давало выгоду. Получались золотые изделия с меньшим процентным содержанием оного. Обнаружить подделку по плотности не удавалось по той причине, что платина тяжелее золота, а серебро легче, смешивая эти два металла, можно получить сплав платины с серебром, соответствующий плотности золота. Далее, подмешивая платиновый сплав в золотые изделия, получался отличный бизнес. Закончилась такая история приказом короля Испании о запрете ввоза платины в страну. Все запасы платины были утоплены в море. Данный закон отменили лишь в 1778 году.
■ Образец спериллита Нахождение в природе. Платина — один из наиболее редких элементов, ее содержание в земной коре 5· 10– 7% по массе. Она встречается в природе в сульфидных, медноникелевых и медномолибденовых рудах, в виде самородков и самородных сплавов с иридием или палладием. Минералы платины: Pt. As 2 (сперрилит), Pt. S (куперит), (Pt, Pd, Ni)S (брэггит).
Физические свойства. ■ ■ ■ Платина — тугоплавкий тяжелый (плотность при 20°C 21, 45 г/см 3) серебристо-белый металл. Имеет кубическую гранецентрированную решетку. Температура плавления 1769°C, температура кипения 4170°C. Проявляет свойства парамагнетика. Металлическая платина хорошо поддается прокату и сварке. Платина обладает большой плотностью и является одним из самых тяжелых драгоценных металлов, уступая лишь осмию и иридию. Изделия из платины немного тяжелее золотых и более чем в два раза тяжелее серебряных изделий такого же объёма. Что касается твёрдости как еще одного важного свойства этого драгоценного металла, платина тверже и устойчивее к механическим воздействиям, чем золото и серебро. Поэтому для изготовления ювелирных украшений может использоваться практически чистая платина, в то время как в золотые и серебряные сплавы для придания прочности добавляется значительное количество легирующих материалов.
Химические свойства. ■ ■ ■ Платина относится к благородным металлам – она не окисляется и не подвержена коррозии. Является одним из самых инертных металлов, не взаимодействует с какими-либо органическими и минеральными кислотами, щелочами. В обычных условиях растворяется только в «царской водке» (смеси концентрированных азотной и соляной кислот) и в жидком броме. Медленно растворяется в горячей серной кислоте. При нагревании способность платины к взаимодействию с другими веществами значительно увеличивается. Важнейшим химическим свойством платины (и металлов платиновой группы) является способность выступать в качестве катализатора реакций.
Получение платины ■ ■ 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%. Шлиховую платину, лом или концентраты платиновых металлов растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO 3 и восстановления иридия и палладия до Ir(3+) и Pd(2+). Далее осаждают (NH 4)2 Pt. Cl 6 действием NH 4 Cl, осадок высушивают и прокаливают при постепенном повышении температуры до 800 -10000 C 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 растворах образуется мелкодисперсная платина. Для получения платиновых покрытий (платинирование) используют фосфатные или цис-диамминонитритные электролиты.
Применение платины. Важнейшие области применения платины - химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В качестве катализаторов различных реакций используется около половины всей потребляемой платины. В химической промышленности платину используют в процессе производства азотной кислоты (по оценочным данным на эти цели ежегодно идет 10 -20 % мирового потребления платины). ■ В нефтеперерабатывающей промышленности с помощью платиновых катализаторов получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород. ■ В автомобильной промышленности также используют каталитические свойства этого металла - для дожигания и обезвреживания выхлопных газов, с целью оснащения автомобилей специальными устройствами по очистке выхлопных газов от вредных примесей. ■ Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств плюс высочайшая коррозионная и термическая стойкость сделали этот металл незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. ■ Незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготовляют хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки. Некоторые соединения платины используют против различных опухолей. По структуре большинство из этих веществ - это неэлектролиты, цис-изомеры, производные двухвалентной платины.
Применение платины для ювелирных изделий Для производства ювелирных изделий платина применяется в сплавах с другими металлами. Причём, свойства платины таковы, что позволяют получать сплавы с очень высоким содержанием платины. На территории нашей страны существуют такие пробы платиновых сплавов, как 850, 900 и 950. Для изготовления ювелирных украшений применяется, в основном, сплав 950 пробы. Главное отличительное свойство платины, кроме её удивительного блеска, – высокая прочность. Украшения из этого металла очень практичны, не боятся износа и механических повреждений, на протяжении очень длительного времени сохраняют свой блеск и цвет. Оправа из платины идеально подходит для закрепки драгоценных камней. Она очень крепко и надёжно удерживает камень – риск того, что самоцвет выпадет из изделия, минимален. Также платине не страшно взаимодействие со средствами бытовой химии, водой, воздухом, кислотами – для ювелирного дела это очень ценно. За её свойства платину называют вечным металлом.
~Конец~ _____ Спасибо за внимание.
