) — коллективное обозначение шести переходных металлических элементов (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина), имеющих схожие физические и химические свойства, и, как правило, встречающихся в одних и тех же месторождениях. В связи с этим, имеют схожую историю открытия и изучения, добычу, производство и применение. Металлы платиновой группы являются благородными и драгоценными металлами. В природе, чаще всего встречаются, в полиметаллических (медно-никелевых) рудах, а также в месторождениях золота и платины. Иногда, металлы платиновой группы подразделяют на две триады: рутений, родий и палладий — лёгкие платиновые металлы , а платина, иридий и осмий — тяжёлые платиновые металлы .
1. История
В Старом Свете платина не была известна, однако цивилизации Анд (инки и чибча) добывали и использовали её с незапамятных времён.
В 1803 английский учёный Уильям Хайд Волластон открыл палладий и родий.
В 1804 английский учёный С. Теннант открыл иридий и осмий.
В 1808 русский учёный А. Снядицкий, исследуя платиновую руду, привезенную из Южной Америки, извлек новый химический элемент, названный им вестием.
В 1844 профессор Казанского университета К. К. Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь России рутением.
2. Нахождение в природе
Платина и металлы её группы встречаются в природе в весьма рассеянном состоянии. Геохимически все эти элементы связаны с ультраосновными и основными породами. Известно около полусотни минералов платиновой группы. Платина, иридий, палладий в горных породах и месторождениях развиты как в самородном виде, так и в виде твёрдых растворов и интерметаллических соединений с Fe, Ni, Cu, Sn, реже Au, Os, Pb, Zn, Ag. Наиболее распространёнными являются поликсен (Pt, Fe) где Pt 80 — 88 %, Fe 9 — 11 %, ферроплатина (Pt, Fe) (Fe 16 — 19 %), палладистая платина (Pt, Pd) (Pd 7 — 40 %), станнопалладинит Pd 3 Sn2 Cu (Pd 40 — 45, Pt 15 — 20, Sn 28 — 33 %), гиверсит PtSb2 (Pt 45, Sb 51,5 %), звягинцевит (Pd, Pt)3 (Pb, Sn).
Осмий, рутений и родий образуют твёрдые растворы. К ним относятся такие минералы как невьянскит (Ir, Os) (Ir 46,8 — 77,2 % Os 21 — 49,3 %), сысертскит (Os, Ir) (Os 67,9 %, Ir 17 %, Ru 8,9 %, Rh 4,5 %), родиевый невьянскит (Ir, Os, Rh) (Ir 69,9 — 70,4 %, Os 17,2 %, Rh 11,3 %).
Благородные металлы (2)
... источником получения платины и металлов платиновой группы являются медно-никелевые месторождения Норильской группы (Норильское, Талнахское, Октябрьское). Благородные металлы занимают ... производства обеспечивалось за счет попутного продукта цветной металлургии и вторичного золота. В связи с ... (даже зеленоватого) до ярко желто-красного. Примесь палладия окрашивает золото в белый цвет («белое» золото). ...
Кроме того, в природе известны арсениды, сульфоарсениды и сульфиды платины, рутения и палладия, а именно сперрилит PtAs 2 (Pt 56,2 %), куперит PtS (Pt 79,2 — 85,9 %), высоцкит (Pd, Ni)5 S (Pd 59,5 %, Ni 14,2 %, Pt 4,8 %), холлингвортит (Rh, Pt)AsS (Rh 25 %).
2.1. Генетические группы и промышленные типы месторождений
1. Магматические
а. хромит-платиновые месторождения (уральский тип)
б. месторождения комплексных платина-хромит-медно-никелевых руд (бушвельдский тип)
в. ликвационные медь-никель-платиновые месторождения (норильский тип)
г. благороднометальные медно-титаномагнетитовые месторождения в интрузиях габбро (волковский тип)
2. Россыпи
3. Свойства
Все платиновые металлы светло-серые и тугоплавкие, платина и палладий пластичны, осмий и рутений хрупкие. Красивый внешний вид благородных металлов обусловлен их инертностью.
Платиновые металлы обладают высокой каталитической активностью в реакциях гидрирования, что обусловлено высокой растворимостью в них водорода. Палладий способен растворить до 800—900 [2] объёмов водорода, платина — до 100[2] .
Все платиновые металлы химически довольно инертны, особенно платина. Они растворяются лишь в «царской водке» с образованием хлоридных комплексов:
При окислении металлов кислородом воздуха образуются оксиды различного состава:
При нагревании все платиновые металлы реагируют с хлором и фтором:
В растворах платиновые металлы существуют только в виде комплексных соединений. Соединения платины используют в медицине в качестве препаратов, обладающих противоопухолевой активностью [3] .
4. Производство
Промышленное производство платины первоначально велось в Америке. Лишь в 1819 году платиновые россыпи были впервые обнаружены на Урале близ Екатеринбурга. С тех пор Россия становится ведущим производителем платины, а, с момента открытия, и платиноидов.
В настоящее время, почти 90 % всего объема производства металлов платиновой группы разделено между платиной и палладием, остальные добываются и продаются в небольших количествах. 95 % запасов и 90 % производства МПГ сосредоточены в двух крупных месторождениях — Бушвельдском комплексе, находящемся на территории Южно-Африканской Республики, и в Норильском рудном районе, расположенном в России. В рудах Бушвельда содержание платины втрое выше, чем палладия, в то время как в Норильске наблюдается обратное соотношение. Поэтому, ЮАР является крупнейшим мировым производителем платины, а Россия — палладия [4] .
Благородные металлы
... степень извлечения золота из промываемой породы. По плотности самые тяжелые металлы располагаются в следующем порядке: платина – 21,5 г/см 3 ; золото – 19,3 г/см3 ; ртуть – 13,6 г/см3 ; свинец ... например сталь и уран, из которых изготовляется смертоносное оружие, в уничтожении людей. О непричастности золота к поступкам людей образно и достаточно определенно высказался в свое ...
5. Запасы
Содержание платиновых металлов в земной коре (кларк) оценивается, как 10 −8 % для платины, 10−9 % для палладия и 10−11 % для остальных платиновых металлов[5] .
Общие запасы металлов платиновой группы на начало 2009 года оцениваются в 100 млн кг. Причем распределены они, также неравномерно: ЮАР (63,00 млн кг разведанных запасов при 70,00 млн кг общих), Россия (6,20/6,60), США (0,90/2,00), Канада (0,31/0,39) [6] .
В России почти вся добыча металлов платиновой группы сосредоточена в разработке лицензионных участков «Норильским никелем» (15 % мирового производства платины и 55 % производства палладия) [4] . На металлы платиновой группы в окрестностях Норильска разрабатываются Октябрьское, Талнахское и Норильск-1 сульфидно-медно-никелевые месторождения (более 99% разведанных и более 94% оцененных российских запасов).
Кроме того, крупными являются: сульфидно-медно-никелевое месторождение Фёдорова Тундра (участок Большой Ихтегипахк) в Мурманская области, а также россыпи Кондёр в Хабаровском крае, Левтыринываям в Камчатский крае, реки Лобва и Выйско-Исовское в Свердловской области[7] .
6. Применение
Когда платину стали завозить в Европу её цена была вдвое ниже серебра. Ювелиры очень быстро обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, а так как плотность платины выше чем у золота, то незначительные добавки золота позволили изготавливать подделки, которые невозможно было отличить от золотых изделий. Такого рода подделки получили столь широкое распространение, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а оставшиеся запасы утопить в море. Однако, после отмены этого закона в 1778 году, платина постепенно завоёвывала популярность в ювелирной промышленности. В настоящее время практически все металлы платиновой группы тем или иным образом применяются при изготовлении ювелирных украшений.
Металлы платиновой группы иногда используют для изготовления монет. Например в России с 1828 по 1845 выпускались платиновые монеты номиналом 3,6 и 12 рублей.
Платина и другие металлы платиновой группы используются частными лицами и компаниями в качестве накоплений.
Фьючерсы и опционы на металлы платиновой группы используются спекулянтами.
С середины 1970−х годов главной сферой применения платины и палладия стала автомобильная промышленность [4] .
В электротехнической промышленности из металлов платиновой группы изготовляют контакты с большой степенью надёжности (стойкость против коррозии, устойчивость к действию образующейся на контактах кратковременной электрической дуги).
В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с платиной, золота с серебром и платиной. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5 % палладия).Магнитные сплавы металлов платиновой группы с высокой коэрцитивной силой употребляют при изготовлении малогабаритных электроприборов. Сопротивления (потенциометры) для автоматических приборов и тензометров делают из сплавов металлов платиновой группы (главным образом палладия с серебром, реже с другими металлами).
Фотометрическое определение благородных металлов
... с помощью фотометрических методов, является определение концентрации вещества в растворе. Любое фотометрическое определение состоит из ... способом можно отделить золото от металлов платиновой группы. Перед экстракцией золота железо (III) ... выделяют также платину, палладий, ртуть и серебро. При помощи ... необходимости применять приемы работы и расчеты, используемые при работе с многокомпонентными системами. ...
У них малый температурный коэффициент электрического сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокое сопротивление износу, высокая температура плавления, они не окисляются.
Металлы платиновой группы идут на изготовление деталей, работающих в агрессивных средах — технологические аппараты, реакторы, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, аппаратуру для производства оптического стекла и стекловолокна, термопары, эталоны сопротивления и др.
При изготовлении инструментов металлы платиновой группы позволяют получить уникальные свойства по прочности, корозостойкости и долговечности.
Металлы платиновой группы используются в чистом виде, как биметалл и в сплавах (см. Платиновые сплавы).
Химические реакторы и их части делают целиком или только покрывают фольгой из металлов платиновой группы. Покрытые платиной аппараты применяют при изготовлении чистых химических препаратов и в пищевой промышленности. Когда химической стойкости и тугоплавкости платины или палладия недостаточно, их заменяют сплавами платины с металлами, повышающими эти свойства: иридием (5-25 %), родием (3-10 %) и рутением (2-10 %).
Примером использования металлов платиновой группы в этих областях техники является изготовление котлов и чаш для плавки щелочей или работы с соляной, уксусной и бензойной кислотами; автоклавов, дистилляторов, колб, мешалок и др.
Сплавы иридия с осмием, а также золота с платиной и палладием используют для изготовления компасных игл, напаек «вечных» перьев.
Высокие каталитические свойства некоторых металлов платиновой группы позволяют применять их в качестве катализаторов, например, платину применяют при производстве серной и азотной кислот.
В некоторых странах металлы платиновой группы используются в медицине, в том числе и в качестве небольших добавок к лекарственным препаратам.
Примечания
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/platinovyie-metallyi/
- «Металлы и сплавы в электротехнике», 3 изд., т. 1-2, М.- Л., 1957;
- Бузланов Г. Ф., «Производство и применение металлов платиновой группы в промышленности», М., 1961:
- Йорданов Х. В., «Записки по металлургия на редките метали», София, 1959;
- Федоренко Н. В. Развитие исследований платиновых металлов в России. М.: Наука, 1985. 264 с.
- Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М.: Мир, 1978. 366 с.
- Генкин А. Д. Минералы платиновых металлов и их ассоциации в медно-никелевых рудах Норильского месторождения. М.: Наука, 1968. 106 с.
- Металлургия благородных металлов / Под ред. Л. В. Чугаева. М.: Металлургия, 1987. 432 с.
- Синицын Н. М. Благородные металлы и научно-технический прогресс. М.: Знание, 1987. 46 с.
- Что мы знаем о химии?: Вопросы и ответы / Под ред. Ю. Н. Кукушкина. М.: Высш. шк., 1993. 303 с.
- Додин Д. А., Чернышов Н. М., Полферов Д. В., Тарновецкий Л. Л. Платинометальные месторождения мира. М.: Геоинформмарк, 1994. Т. 1, кн.1: Платинометальные малосульфидные месторождения в ритмично расслоенных комплексах. 279 с.
- Додин Д. А., Чернышов Н. М., Яцкевич Б. А. и др. Состояние и проблемы развития минерально-сырьевой базы платиновых металлов // Платина России. М.: Геоинформмарк, 1995. С. 7-48.
- Кривцов А. Н. Месторождения платиноидов: (Геология, генезис, закономерности размещения) // Итоги науки и техники. Рудные месторождения. 1988. Т. 18. 131 с.
- Рудные месторождения СССР. М.: Недра, 1974. Т. 3. 472 с.
- Чернышов Н. М., Додин Д. А. Формационно-генетическая типизация месторождений металлов платиновой группы для целей прогноза и металлогенического анализа // Геология и геофизика. 1995. Т. 36. С. 65-70.
Данный реферат составлен на основе .
Рассеянные металлы
... металлы платиновой группы подразделяют на две триады: рутений, родий, палладий — лёгкие и платина, иридий, осмий — тяжёлые платиновые металлы . Некоторые авторы относят к благородным металлам ... смол. Успешно извлекаются благородные металлы из месторождений при помощи бактерий (см. Бактериальное выщелачивание). Применение Валютные металлы Сохраняет функции валютных металлов, главным образом, золото ( ...
