платина

Платина ( Германия : [ ˈplaːtiːn ], Австрия : [ plaˈtiːn ]) представляет собой химический элемент с символом элемента Pt и атомным номером 78. Он имеет высокую плотность и представляет собой драгоценный, ковкий, пластичный серо-белый переходный металл . Он обладает замечательной устойчивостью к коррозии и считается драгоценным металлом . В периодической таблице он находится в группе 10, в старой счетной части 8-й подгруппы или группе никеля .

Платина используется в производстве ювелирных изделий , автомобильных катализаторов , лабораторного оборудования и контактных материалов. Из-за его редкости ежегодно добываются лишь небольшие количества. Это малоактивный металл, и его часто можно найти в металлической форме. Некоторые платиносодержащие комплексы, такие как цисплатин, используются в химиотерапии при определенных типах рака.

история

Название происходит от испанского слова platina , уменьшительного от plata «серебро» с негативным подтекстом . Первое европейское упоминание принадлежит итальянскому гуманисту Юлию Цезарю Скалигеру . Он описывает загадочный белый металл, который не пытался расплавить. Более подробное описание собственности можно найти в отчете Антонио де Уллоа, опубликованном в 1748 году .

Платина, вероятно , был впервые использован в древнем Египте около 3000 г. до н.э. . Британский исследователь сэр Уильям Мэтью Флиндерс Петри (1853–1942) обнаружил древние египетские украшения в 1895 году и обнаружил, что также использовались небольшие количества платины.

Платину также использовали индейцы Южной Америки. Он был обнаружен как дополнение к извлечению золотой пыли из промытого золота и не мог быть явно отделен. Кузнецы в то время бессознательно использовали тот факт, что зерна самородной платины с золотой пылью можно хорошо сваривать в углях угольного костра, раздуваемого сильфонами, причем золото действует как припой и, благодаря повторяющейся ковке и нагреванию, дает относительно однородный свет. Цвет в плавке ковки позволяет производить деформируемый металлический сплав. Его нельзя было переплавить снова, и он был таким же прочным, как золото, но имел беловато-серебристый цвет. Уже при содержании платины около 15 процентов получается светло-серый цвет. Однако чистая платина все еще оставалась неизвестной.

В 17 веке платина стала серьезной проблемой в испанских колониях как раздражающий материал при поисках золота. Считалось, что это «незрелое» золото, и его снова бросили в реки Эквадора . Поскольку он имеет удельный вес, подобный удельному весу золота, и не тускнеет даже в огне, его использовали для подделки того же самого. Затем испанское правительство ввело запрет на экспорт. Она даже подумала о том, чтобы сбросить всю полученную к тому времени платину в море, чтобы предотвратить и предотвратить контрабанду и подделку платины.

Алхимия 18-го века была востребована, потому что дифференциация от чистого золота и его извлечение оказались чрезвычайно трудными при использовании техник того времени. Но интерес возник. В 1748 году Антонио де Уллоа опубликовал подробный отчет о свойствах этого металла. В 1750 году английский врач Уильям Браунригг изготовил очищенный платиновый порошок. В 1783 году Луи Бернар Гайтон де Морво нашел простой способ промышленного извлечения платины.

В 1856 году фармацевту и химику Вильгельму Карлу Хереусу впервые удалось произвести значительные количества чистой платины для (ювелирной) промышленности с помощью специально разработанного кислородно-водородного нагнетателя («Первый немецкий расплав платины»).

Цена на платину достигла исторического максимума 4 марта 2008 г. и составила 2308,80 долларов за тройскую унцию, и на тот момент была более чем в два раза выше, чем на золото (989,80 долларов за тройскую унцию). По состоянию на 31 декабря 2018 года тройская унция платины котировалась на уровне 794 доллара США, что значительно ниже цены на золото .

Платина как минерал и месторождение

Самородок платины, рудник Кондер, Хабаровский край .

Некоторые самородки платины из Калифорнии (США) и Сьерра-Леоне

Платина встречается в природе , то есть в элементарной форме, и поэтому признана минералом Международной минералогической ассоциацией (IMA) . В систематике минералов по Струнцу (9-е издание) он находится в минеральном классе «элементы» и в отделе «металлы и интерметаллические соединения», где назван в честь подразделения «элементы платиновой группы» вместе с иридием , палладием. а родий образует безымянную группу 1.AF.10 . В устаревшем, но все еще используемом 8-м издании платина имела системный номер. I / A.14-70 (элементы - металлы, сплавы, интерметаллиды).

Так называемый Merensky Риф , обнаружил на Hans Меренского в 1924 году, сделал коммерческую добычу платины экономична.

Самыми крупными добывающими странами платины в 2011 году были Южная Африка с 139 тоннами (91 процент мирового производства из 192 тонн составлял 91 процент), Россия с 26 тоннами и Канада с 10 тоннами ( см. Также: Производство по странам - платина ).

На данный момент (по состоянию на 2011 год) платина была обнаружена примерно на 380 объектах по всему миру, в том числе в нескольких регионах Эфиопии , Австралии , Бразилии , Болгарии , Китая , Демократической Республики Конго , Германии , Франции , Гвинеи , Индонезии , Ирландии , Италии. , Япония , Колумбия , Мадагаскар , Мексика , Мьянма , Новая Зеландия , Норвегия , Папуа-Новая Гвинея , Филиппины , Сьерра-Леоне , Зимбабве , Словакия , Испания , Чешская Республика , Турция , Великобритания и Соединенные Штаты Америки (США).

Платина также находится в форме химических соединений во многих минералах. На сегодняшний день известно около 50 минералов платины (по состоянию на 2011 г.).

Добыча и производство

Кристаллы платины, полученные в результате химических транспортных реакций в газовой фазе.

Металлическая платина (платиновые мыла) сегодня практически не добывается. Существует обширная добыча платины только в Южноафриканском комплексе Бушвельд , а также на Большой дамбе в Зимбабве и в комплексе Стиллуотер в Монтане . Южноафриканские шахты принадлежат, например, Б. Лонмин , Anglo American Platinum или Impala Platinum .

Источниками платины также являются производство цветных металлов (меди и никеля) в Большом Садбери (Онтарио) и Норильске (Россия). Металлы платиновой группы здесь получают как побочный продукт рафинирования никеля . Платиновый металл - это название, данное пяти металлам, химическое поведение которых настолько похоже на платину, что разделение и чистое представление создавали большие трудности. В 1803 году были открыты иридий , осмий , палладий и родий ; Рутений последовал в 1844 году .

Платиновая губка образуется при отжиге гексахлороплатината (IV) (NH ₄ ) ₂ [PtCl ₆ ] аммония или при нагревании бумаги, пропитанной растворами солей платины.

Для рециркуляции платины ее либо окислительно растворяют в царской водке , смеси азотной и соляной кислот, либо в смеси серной кислоты и перекиси водорода . В этих растворах платина присутствует в виде комплексных соединений (например, в случае царской водки в виде гексахлорплатиновой кислоты ) и может быть извлечена из нее восстановлением . Исследователи из Национального университета Чжун Сян (Тайвань) разработали новый процесс, в котором платина электрохимически растворяется в смеси хлорида цинка и специальной ионной жидкости . Под ионной жидкостью понимается органическая соль, которая уже расплавляется при температурах ниже 100 ° C и имеет высокую проводимость. Использованная платина используется в виде электрода, который подключается как анод , а окружающая ионная жидкость нагревается примерно до 100 ° C. При этом платина растворяется окислительно. Затем растворенную платину можно снова нанести в виде чистого металла на электрод-носитель.

характеристики

Физические свойства

Платина - коррозионно-стойкий , ковкий и мягкий тяжелый металл.

Благодаря своей высокой прочности, устойчивости к потускнению и редкости , платина особенно подходит для производства высококачественных ювелирных изделий.

В форме порошка, в зависимости от размера зерна, платина бывает серой (зависит от производства после разложения (NH ₄ ) ₂ [PtCl ₆ ]) до черного (платиновая чернь), без запаха и легковоспламеняющаяся. Металл в компактном виде не горюч.

Химические свойства

Как и другие металлы платиновой группы, платина демонстрирует противоречивое поведение. С одной стороны, он химически инертен, как это типично для благородных металлов , с другой стороны, он обладает высокой реакционной способностью, каталитически селективным по отношению к определенным веществам и условиям реакции. Платина показывает стабильное поведение даже при высоких температурах. Поэтому он представляет интерес для многих промышленных приложений.

Платина растворяется в горячей царской водке.

Он нерастворим только в соляной и азотной кислотах . В горячей царской водке , смеси соляной и азотной кислот, она подвергается атаке с образованием красно-коричневой гексахлорплатиновой кислоты . Растворим в серной кислоте посредством электролиза на переменном токе. Однако платина также сильно разрушается соляной кислотой в присутствии кислорода и горячей дымящейся азотной кислотой. Платина также подвержена действию щелочей, пероксидов, нитратов, сульфидов, цианидов и других расплавленных солей. Многие металлы образуют сплавы с платиной , например железо , никель , медь , кобальт , золото , вольфрам , галлий , олово и т. Д. Следует подчеркнуть, что платина иногда вступает в реакцию с образованием соединений с горячей серой , фосфором , бором , кремнием , углеродом в любых форма, то есть также в горячих газах пламени. Многие оксиды также вступают в реакцию с платиной, поэтому в качестве материала для тиглей можно использовать только определенные материалы. Поэтому при плавлении металла, например, в пропан- кислородном пламени, необходимо использовать пламя от нейтрального до слегка окисляющего. Наилучшим вариантом является беспламенный электроиндукционный нагрев плавящегося материала в керамике из оксида циркония .

Каталитические свойства

И водород , и кислород, и другие газы связаны платиной в активированном состоянии. Следовательно, он обладает замечательными каталитическими свойствами; В его присутствии водород и кислород взрывоопасно реагируют друг с другом с образованием воды . Он также является каталитически активным веществом при каталитическом риформинге . Однако платиновые катализаторы быстро становятся неактивными (отравленными) из-за старения и загрязнения, и их необходимо регенерировать. Пористая платина с особенно большой поверхностью также известна как платиновая губка . Большая площадь поверхности приводит к лучшим каталитическим свойствам. Кроме того, из-за большой площади поверхности раньше металлическая платина наносилась на асбест (использовался платиновый асбест ) и в качестве катализатора. Сегодня для этой цели используется платиновая кварцевая вата из-за проблемы с асбестом .

использовать

Благодаря их доступности и превосходным свойствам платина и ее сплавы могут применяться во многих различных областях. Платина является предпочтительным материалом для изготовления лабораторного оборудования, поскольку она не дает цвета пламени . Есть з. B. Тонкие платиновые проволоки используются для удержания образцов ткани в пламени горелки Бунзена .

Платина также используется в почти неуправляемом количестве областей:

• Платина - благородный и ценный металл - она ​​почти в шестьдесят раз дороже серебра . Он использовался и поэтому используется для изготовления дорогих украшений и ручек , но также как средство платежа или вложения . Для этих целей платина, как и золото, используется в виде сплавов, так как она едва ли тверже золота в чистом виде. В инвестиционных монетах Платиновый канадский кленовый лист и американский Платиновый Орел все еще выпущенном сегодня. В России с 1828 по 1846 год чеканили платиновые монеты - платиновый рубль . Первоначально были монеты из 10,3 грамма платины стоимостью 3 рубля , позже были добавлены монеты двойной и четверной стоимости и соответствующей массы платины. Кроме того, Австрийский монетный двор выпустил инвестиционную монету с мотивом Венской филармонии с одной унцией чистой платины (999,5 ‰) номинальной стоимостью 100 евро.
• Термопары
• Термометр сопротивления (например, Pt100)
• Нагревательные резисторы
• Контактные материалы и электроды, например Б. в свечах зажигания
• Катализаторы . Примерами являются не только каталитические преобразователи транспортных средств, включая каталитические преобразователи окисления дизельного топлива и каталитические преобразователи в топливных элементах , но также и преобразователи для крупномасштабных промышленных процессов, таких как производство азотной кислоты и сплавов платины с родием. Исторически важный пример - зажигалка Döbereinersche . В 2005 году потребление платины для производства катализаторов оценивается в 3,86 миллиона унций , что соответствует примерно 120,1 тоннам.
• Магнитные материалы
• Химическое приборостроение, лабораторное и аналитическое оборудование
• Тигель для производства стекла
• Плавленые стеклянные сплавы
• Медицинские имплантаты , добавка сплава в стоматологические материалы (см. Также: Биоматериал )
• Кардиостимулятор
• Двигатели, обтекатели ракет
• Прядильщики
• Платиновые зеркала (зеркала и частично прозрачные зеркала, которые, в отличие от серебряных зеркал, не тускнеют)
• Лазерный принтер (зарядка короны)
• Покрытия для направляющих лопаток турбин в авиационных двигателях
• Платиновое оборудование для плавки специального стекла. Тысячи устройств изготовлены из платиновых материалов для оптического и специального плавления стекла. От лабораторных тиглей, изготовленных из чистых материалов Pt, PtIr, PtRh или PtAu для первых испытательных плавок, до законченных систем непрерывных ванн, которые могут весить несколько 100 кг платины. В дополнение к камерам рафинирования, тиглям и трубным системам, сделанным из PtIr или PtRh, также используются дополнительные устройства, такие как мешалки, крышки, электроды, разгрузочные кольца и сопла.

Наиболее распространенным материалом для устройств для производства оптического стекла является чистая Pt или Pt с 0,3–1,0% Ir для тиглей и трубопроводных систем, а также от PtRh ₃ до PtRh ₁₀ для устройств с высокими механическими нагрузками, таких как мешалки.

В устройствах для производства технического стекла используются материалы от PtRh ₁₀ до PtRh ₃₀ . Эти механически более стабильные материалы с высоким содержанием PtRh нельзя использовать в расплаве оптического стекла, поскольку Rh оставляет в расплаве слегка желтоватый цвет, что приводит к потерям пропускания в изделиях из оптического стекла.

(Для конкретных приложений также ФКС е к Орн с tabilisierte) и СОД (оксид дисперсно-упрочненных сплавов) -Материалы , используемые в оптической и технической специальности расплава стекла. Эти Pt, PtRh, PtIr и PtAu материалы, полученные методом порошковой металлургии, легированы оксидом иттрия или циркония примерно 0,2%, чтобы предотвратить преждевременный рост зерен в платиновых устройствах в процессе плавления стекла.

Основная проблема при обработке этих материалов - ограниченная свариваемость при изготовлении оборудования.

• В отличие от вышеуказанных целей , которые используют платины в качестве металла, существует также весьма эффективным и , следовательно , важным классом анти - раковых препаратов ( цитостатиков ) , которые содержат платину соединения , например , цисплатин , карбоплатин и оксалиплатин .

Международный прототип килограмма , который хранится в сейфе Международное бюро мер и весов (МБМВ), состоит из сплава 90% платины и 10% иридия.

Прототип международного счетчика 1889 года , который определял счетчик до 1960 года, изготовлен из того же сплава .

В соответствии с примечанием 4.B к группе 71 платина, иридий , осмий , палладий , родий и рутений считаются платиной в смысле комбинированной номенклатуры .

Сплавы / материалы

Материалы ODS и FKS имеют примерно одинаковые физические свойства, но сделаны из оксида иттрия или циркония по патентным причинам.

Эти сплавы используются производителями специального стекла, такими как Hoya и Asahi в Японии, Corning в США, Saint-Gobain во Франции и Schott в Германии для бесчисленных устройств в технологии плавления стекла.

ссылки

• Коричнево-черный порошок гидрата оксида платины (IV) (PtO ₂  · x H ₂ O), широко применяется в качестве катализатора в органической химии.
• Оксид платины (VI) (PtO ₃ )
• Хлорид платины (II) (PtCl ₂ ), хлорид платины (IV) (PtCl ₄ )
• Тетрахлорплатиновая кислота (H ₂ [PtCl ₄ ])
• Гексахлороплатиновая (IV) кислота (H ₂ [PtCl ₆ ])
• Фторид платины (IV) (PtF ₄ )
• Фторид платины (V) (PtF ₅ )
• Фторид платины (VI) (PtF ₆ )
• Бромид платины (II) (PtBr ₂ )
• Бромид платины (IV) (PtBr ₄ )
• Иодид платины (II) (PtI ₂ )
• Иодид платины (IV) (PtI ₄ )
• Оксид платины (II) (PtO)
• Сульфид платины (II) (PtS)

Примером соединения с платиной в степени окисления 0 является

• Тетракис (трифенилфосфин) платина (Pt (PPh ₃ ) ₄ )

Соединения с кремнием (например, для инфракрасных камер):

• Силицид платины PtSi
• Pt ₂ Si
• Pt ₃ Si

Соединения с алюминием :

• PtAl ₂ представляет собой кристаллическое хрупкое соединение золотисто-желтого цвета.
• Pt ₃ Al также кристаллический, но серебро

Платина в виде аниона Pt ^2- :

• Цезий платина Cs ₂ Pt

Цена на платину

Платина, торгуемая на бирже, называется XPT. Международные ценные бумаги идентификационный номер (ISIN) в биржевой торговле является XC0009665545.

литература

Старая литература

• А. Гутбье, отец Бауридель: О платине. В: Отчеты Немецкого химического общества. 42 (4), 1909, стр. 4243-4249, DOI : 10.1002 / cber.19090420406 .
• Х. Рабе: Платин и Тентелевский химический завод. Zeitschrift für Angewandte Chemie 39 (46), 1926, стр. 1406-1411, DOI: 10.1002 / anie.19260394606 .
• В. Манчот, Г. Леманн: О одновалентной платине. Отчеты Немецкого химического общества (серии A и B), 63 (10), 1930, стр. 2775-2782, DOI : 10.1002 / cber.19300631016 .

Текущая литература

• Платина. Благороднейший из всех драгоценных металлов История, производство, применение. В: Металл (Берлин). 57 (12), 2003, с. 777-784, ISSN  0026-0746 .
• Майкл Гросс: Когда платиновый рубль рос. В кн . : Химия в наше время . 38 (5), 2004, с. 308, DOI: 10.1002 / ciuz.200490074 .
• Инго Отт, Рональд Густ: Лечебная химия комплексов платины: особенности неорганических цитостатиков. В кн . : Аптека в наше время . 35 (2), 2006, стр. 124-133, DOI : 10.1002 / pauz.200500161 .
• Платиновый эталон: классическому Pt100 исполняется 100 лет. В: Электронная промышленность. 37 (5), 2006, с. 44-45, ISSN  0174-5522 .

веб ссылки

Викисловарь: Platinum  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

• Минеральный атлас: платина (Wiki)

Индивидуальные доказательства