Платина група метали: Преглед, листа, својства и апликации

Металите на платинската група се шест благородни хемиски елементи кои се наоѓаат рамо до рамо во периодниот систем. Сите тие се преодни метали од 8-10 групи од 5-6 периодот.

Метали на платинската група: листа

Групата се состои од следните шест хемиски елементи наредени со цел зголемување на атомската тежина:

• Ru е рутениум.
• Rh е родиум.
• Pd е паладиум.
• Ос е осмиум.
• Ир е иридиум.
• Pt е платина.

Металите на платинската група имаат сребрена бела боја, со исклучок на осмиум, чија боја е сино-бела. Нивното хемиско однесување е парадоксално во тоа што тие се многу отпорни на повеќето реагенси, но се користат како катализатори кои лесно ја забрзуваат или контролираат стапката на оксидација, редукција и реакции на хидрогенизација.

Рутениум и осмиум се кристализираат во хексагонален тесен систем, додека други имаат кубична структура во центарот на центарот. Ова се изразува во поголемата тврдост на рутениум и осмиум.

Историја на откритието

Иако златните артефакти што содржат платина се датирани на 700 п.н.е. Е. Присуството на овој метал е поверојатно несреќен отколку регуларноста. Језуитите во XVI век споменале сиви густи камчиња поврзани со алувијални злато. Овие камења не можеше да се стопи, но тие формираа легура со злато, додека инготите станаа кршливи и веќе беа невозможни за чистење. Камките станале познати како платина дел Пинто, топче од сребрен материјал од реката Пинто, која се влева во реката Сан Хуан во Колумбија.

Фалсификувањето на платина, кое може да се добие само по целосно прочистување на металот, го изолира францускиот физичар Шабано во 1789 година. Од него беше направен пехар, презентиран на папата Пие VI. Откривањето на паладиум во 1802 година било објавено од англискиот хемичар Вилијам Воластон, кој го именувал. Елемент на платинската метална група во чест на астероидот. Воластон подоцна го најави откривањето на друга супстанција присутна во платинската руда. Тој го нарече родиум поради розовата боја на металните соли. Откритијата на иридиум (по името на божицата на божината на виножито Ириди поради разновидната боја на неговите соли) и осмиум (од грчкиот збор "мирис" поради мирис на хлор на неговиот испарлив оксид) ги направил англискиот хемичар Смитсон Теннант во 1803 година. Француските научници Ипполит-Виктор Коле-Дескоти, Антоан-Франсоа Фуркрои и Николас-Луи Ваукелин истовремено издвоиле два метали. Рутенија, последен изолиран и идентификуван елемент, го доби своето име од латинското име на Русија од рускиот хемичар Карл Карлович Клаус во 1844 година.

За разлика од таквите лесно изолирани супстанции во релативно чиста состојба со едноставно рафинирање на оган, како злато, сребро, метали на платина, потребна е комплексна водоочигледна обработка. Овие методи не беа достапни до крајот на 19 век, па идентификацијата и изолацијата на платинската група заостануваше зад среброто и златото илјадници години. Освен тоа, високиот степен на топење на овие метали ја ограничи нивната употреба, додека истражувачите во Велика Британија, Франција, Германија и Русија развија методи за конвертирање на платината во форма погодна за преработка. Како скапоцени метали на платина група почна да се користи во накит од 1900 година. Иако ваквата апликација останува релевантна денес, индустријата далеку го надмина. Паладиумот стана многу баран материјал за контакти во телефонски релеи и други жичени комуникациски системи, обезбедувајќи долг живот и голема сигурност, а платината, поради нејзината отпорност на искра ерозија, се користеше за време на Втората светска војна во свеќичките на борбени авиони.

По војната, проширувањето на методите на молекуларната конверзија за време на обработката на нафтата создаде огромна побарувачка за каталитичките својства што ги поседуваат металите на платинската група. До 1970-тите, потрошувачката се зголеми уште повеќе, кога стандардите за емисија на автомобили во САД и други земји доведоа до употреба на овие хемиски елементи во каталитичката конверзија на издувните гасови.

Руда

Со исклучок на мали алувијални депозити на платина, паладиум и осмиум иридиум (легура на ириум-осмиум), практично нема руда во која хемискиот елемент, метал на платинската група, би била главната компонента. Минералите обично се наоѓаат во сулфидните руди, особено во пентандитите (Ni, Fe) 9S8. Најчести се лаурит RuS ₂ , ирапсит, (Ir, Ru, Rh, Pt) AsS, осмиридиум (Ir, Os), купирите, (PtS) и braggite (Pt, Pd) S.

Најголемиот дел од светот на метали на платина е групата Бушвелд во Јужна Африка. Големи резерви на суровини се концентрирани во депозитите на Садбери во Канада и Норилск-Талнах во Сибир. Во САД, најголемите депозити на минерали од платина се наоѓаат во Stillwater, Montana, но тука тие се многу помалку отколку во Јужна Африка и Русија. Најголеми светски производители на платина се Јужна Африка, Русија, Зимбабве и Канада.

Екстракција и обработка

Главните јужноафрикански и канадски депозити се управувани од рудникот. Практично сите метали на платинската група се екстрахираат од бакар или никел сулфид минерали со флотација на одвојување. Топењето на концентратот произведува мешавина која е измиена од бакар и никел сулфиди во автоклав. Остатокот од цврста исцедок содржи од 15 до 20% од металите на платинската група.

Понекогаш гравитационото одвојување се користи пред флотација. Како резултат на тоа, се добива концентрат кој содржи до 50% платина метали, со што се елиминира потребата за топење.

Механички својства

Металите на платинската група се значително различни во механичките својства. Платинумот и паладиумот се прилично меки и многу податливи. Со овие метали и нивните легури е можно да се работи и во топла и ладна состојба. Родиумот прво се третира жешко, а подоцна може да се третира ладно со доста честа затоплување. Иридиум и рутениум мора да се загреваат, ладна обработка, тие не се позајмуваат.

Осмиумот е најтешко од групата и има највисока точка на топење, но неговата тенденција за оксидација ги наметнува своите ограничувања. Иридиум е најмногу отпорен на корозија на платина метали, а родиум е ценет за одржување на нејзините својства при високи температури.

Структурни примени

Бидејќи обложената платина е многу мека, таа е подложна на гребење и расипување. За да се зголеми тврдоста, таа е споена со многу други елементи. Платинумскиот накит е многу популарен во Јапонија, каде што се нарекува "хакин" и "бело злато". Легурите за накит содржат 90% Pt и 10% Pd, што е лесен за ракување и лемење. Додавањето на рутенија ја зголемува цврстината на легурата, додека ја одржува својата отпорност на оксидација. Легурите на платина, паладиум и бакар се користат во фалсификувани производи, бидејќи тие се потешки од платина-паладиум и поевтини.

Карамели кои се користат за производство на монокристали во индустријата за полупроводници бараат корозивна отпорност и стабилност при високи температури. За оваа апликација, платината, платината-родиум и иридиум се најпогодни. Платина-родиумските легури се користат во производството на термопарови, кои се дизајнирани да ги мерат покачените температури до 1800 ° C Паладиумот се користи во чиста и мешана форма во електрични уреди (50% од потрошувачката), во легури на заби (30%). Родиумот, рутениумот и осмиумот ретко се користат во чиста форма - тие служат како легирање додаток за други метали на платинската група.

Катализатори

Околу 42% од целата платина произведена на Запад се користи како катализатор. Од нив, 90% се користи во автомобилски издувни системи, каде што огноотпорни пелети или платинумирани саќе структури (како и паладиум и родиум) придонесуваат за конверзија на несогорени јаглеводороди, јаглерод моноксид и азотни оксиди во вода, јаглерод диоксид и азот.

Легура на платина и 10% од родиум во форма на црвено-топла метална мрежа служи како катализатор во реакцијата помеѓу амонијакот и воздухот за да се произведат азотни оксиди и азотна киселина. Кога се снабдува со мешавина од амонијак, метанот може да произведе цијанид. Во рафинирањето на маслото, платината на површината на пелетите на алуминиум оксид во реакторот е катализатор за конверзија на молекулите на масло со долг ланец во разгранети изопарафини, кои се пожелни во мешавина на високооктански бензини.

Галванизација

Сите метали на платинската група може да се применат галвански. Поради цврстината и сјајот на добиениот слој, најчесто се користи родиум. Иако цената е повисока од онаа на платината, помалата густина овозможува да се користи помала маса на материјал со споредлива дебелина.

Паладиум е метал на платинската група, што е најлесно да се користи за обложување. Поради ова, силата на материјалот е значително зголемена. Рутенија најде апликација во алатки наменети за третирање при низок притисок.

Хемиски соединенија

Органски комплекси на метали на платина, како што се алкилплатинум комплекси, се користат како катализатори во процесот на полимеризација на олефин, производство на полипропилен и полиетилен, а исто така и во оксидацијата на етилен до ацеталдехид.

Платинските соли се повеќе се користат во хемотерапијата за рак. На пример, тие се дел од лековите како "карбоплатин" и "цисплатин". Покриени со рутениум оксидни електроди се користат во производството на хлор и натриум хлорат. Родиум сулфат и фосфат се користат во бадовите за затоплување родиум .