Платина
Материал из Documentation.
Платина — химический элемент VIII группы короткой формы (10-й группы длинной формы) периодической системы; атомный номер 78, атомная масса 195,084; относится к платиновым металлам. Природная платина состоит из стабильных изотопов 192Pt (0,79 %), 194Pt (32,9 %), 195Pt (33,8 %), 196Pt (25,3 %), 198Pt (7,2 %) и слаборадиоактивного изотопа 190Pt (0,01 %, период полураспада T1/2 6,5·1011 лет); искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 166—202. Платина относится к редким элементам; концентрация в земной коре 5·10-7 % по массе. Встречается в виде самородков, сплавов с железом (поликсен), палладием или иридием и соединений с мышьяком или серой, а также в составе сульфидных полиметаллических руд.[1]
Содержание |
[править] История
Самородная платина использовалась для изготовления ремесленных изделий в Древнем Египте, Эфиопии, Южной Америке. В 16-17 веках испанские колонизаторы добывали попутно с золотом тяжёлый белый металл, которому дали название «платина» (от исп. platina, уменьшительное от plata — серебро). Описание «платины» как огнестойкого металла впервые сделано Ю. Ц. Скалигером в 1557 г. Открытие платины часто приписывают испанскому исследователю А. де Ульоа, который в 1745 г. привёз в Европу с золотых рудников Южной Америки образцы самородной платины (независимо от него британский металлург Ч. Вуд прислал в 1741 г. аналогичные образцы с Ямайки). Самостоятельным металлом платина, которую первоначально считали белым золотом, признана в середине 18 в., после публикации в 1748 г. отчёта А. де Ульоа. В чистом виде металл впервые выделен У. Волластоном в 1803—1804 гг.[2]
[править] Физико-химические свойства
Конфигурация внешней электронной оболочки атома платины 4f145d96s1; степени окисления от +1 до +6 (наиболее устойчивы +2 и +4), электроотрицательность по Полингу 2,2; атомный радиус 138 пм, ионные радиусы (координационное число 6) Pt2+ 94 пм, Pt4+ 77 пм, Pt5+ 71 пм. При нормальных условиях платина — серовато-белый блестящий пластичный металл; кристаллическая решётка гранецентрированная кубическая; tпл 1769 °С, tкип около 3800 °С, плотность 21450 кг/м3; удельное электрическое сопротивление 9,85 мкОм·см (0 °С), теплопроводность 74,1 Вт/(м·К). В нагретом состоянии прокатывается и сваривается.[3]
Платина химически устойчива. Не растворяется в большинстве кислот, медленно взаимодействует с горячей H2SO4 и жидким Br2, реагирует с царской водкой. При нагревании на воздухе и в О2 образует летучие оксиды. Известны чёрный PtO, коричневый PtO2, красновато-коричневый PtO3, а также Pt2O3 и Pt3O4. Все они разлагаются при нагревании. Гидролизом солей платины выделены гидроксиды Pt(OH)2 и Pt(OH)4. Платина обратимо поглощает Н2 (до 100 объёмов на один объём платины). При нагревании взаимодействует с F2, образуя при атмосферном давлении PtF3, PtF4 и PtF5, при повышенном давлении — летучий высокореакционноспособный PtF6. Гексафторид платины является сильнейшим окислителем, реагирует с O2, NO и Xe с образованием O2PtF6, NOPtF6 и XePtF6 (гексафтороплатинат ксенона — первое из полученных соединений благородных газов).[4]
Пплатина образует термически неустойчивые галогениды PtX2, PtX4 (X — Cl, Br, I), а также многочисленные комплексные соединения [PtX4]2- и [PtX6]2-. Получены аммины платины, например [Pt(NH3)2]Cl2. Платина взаимодействует с халькогенами, выделяя нерастворимые сульфиды PtS и PtS2, селениды и теллуриды, реагирует с фосфором. Выделены комплексные соединения Pt0, например Pt(PF3)4, а также платинаорганические соединения. При нагревании с углеродом и кремнием платина образует твёрдые растворы.[5]
[править] Получение
При переработке медно-никелевых руд платина вместе с Au, Ag и другими платиноидами концентрируется в черновых Ni и Cu; при электролитической очистке Ni и Cu переходит в шлам, из которого получают концентрат платиновых металлов. Концентрат растворяют в горячей царской водке, добавляют восстановитель для удаления избытка HNO3, с помощью NH4Cl осаждают (NH4)2[PtCl6] и при 800—1000 °С разлагают (NH4)2[PtCl6] до губчатой платины, которую очищают повторным растворением, осаждением и прокаливанием. Восстановлением солей получают высокодисперсную платину — т. н. платиновую чернь, являющуюся активным катализатором.[6]
[править] Применение
Основные области применения платины, её соединений и платиновых сплавов — автомобилестроение (сплав Pt с Pd — катализатор дожигания выхлопных газов автомобилей), электротехника и электроника (сплавы платины — материалы контактов электрических приборов и печей сопротивления), нефтехимический и органический синтез (платина — катализатор гидрирования, изомеризации, циклизации, восстановления и других реакций органических соединений; катализатор синтеза HNO3, H2SO4; катализатор очистки Н2), стекольная промышленность (материал тиглей для варки стекла, фильер для производства стекловолокна), измерительная техника (материал для термопар и термометров сопротивления). Платину используют также для производства лабораторной посуды (ампулы, тигли, чаши, лодочки, сетки), в качестве анодов промышленных и лабораторных электролизёров, сплавы платины — для изготовления хирургических инструментов и постоянных магнитов (сплав с Со). В виде наночастиц платину применяют как электрокатализатор в топливных элементах.[7]
Значительная часть платины используется в производстве ювелирных изделий. Платина является валютным металлом. В России в 1828—1845 гг. выпускались монеты из платины для регулярного обращения, в 1977—1995 гг. — инвестиционные монеты.[8]
Мировое производство платины из первичных источников в 2021 г. составило 180 т, из них около 19 т в России. Организована переработка лома платины.[9]
[править] Регионы
[править] Африка
[править] ЮАР
Основной регион добычи платины — ЮАР. В 2018 году производство платины в ЮАР составило 4,5 млн унций.[10]
[править] Европа
[править] Россия
В России всё производство платины по состоянию на 2019 год ведётся силами «Норникеля». Платина добывается преимущественно в Хабаровском крае, на Камчатке и в Свердловской области.[11]
