Platina guruhi metallari: umumiy ko'rinish, ro'yxat, xususiyatlar va ilovalar

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-02 14:04

Platina guruhi metallari davriy jadvalda yonma-yon joylashgan oltita qimmatbaho qimmatbaho kimyoviy elementdir. Ularning barchasi 5–6 davrli 8–10 guruhning oʻtish metallaridir.

Platina guruhi metallari roʻyxati

Guruh atom ogʻirligi boʻyicha oʻsish tartibida joylashtirilgan quyidagi oltita kimyoviy elementdan iborat:

• Ru – ruteniy.
• Rh – rodiy.
• Pd – palladiy.
• Os – osmiy.
• Ir – iridiy.
• Pt – platina.

Platina guruhi metallari kumushsimon oq rangga ega, osmiydan tashqari, mavimsi oq rang. Ularning kimyoviy xulq-atvori paradoksaldir, chunki ular ko'pchilik reagentlarga yuqori darajada chidamli, lekin oksidlanish, qaytarilish va gidrogenlanish reaktsiyalarini osonlik bilan tezlashtiradigan yoki nazorat qiluvchi katalizator sifatida ishlatiladi.

Ruteniy va osmiy kristallangan olti burchakli tizimga aylanadi, boshqalari esa yuz markazli kub tuzilishga ega. Bu ruteniy va osmiyning qattiqligida aks etadi.

Kashfiyot tarixi

Garchi platinali oltin artefaktlar miloddan avvalgi 700-yillarga borib taqaladi. e., bu metallning mavjudligi naqshdan ko'ra ko'proq baxtsiz hodisadir. XVI asrda yezuitlar allyuvial oltin konlari bilan bog'liq bo'lgan zich kulrang toshlarni eslatib o'tishgan. Bu toshlarni eritib bo'lmasdi, lekin ular oltin bilan qotishma hosil qildilar, shu bilan birga ingotlar mo'rt bo'lib qoldi va ularni tozalash endi mumkin emas edi. Toshlar Kolumbiyadagi San-Xuan daryosiga oqib tushadigan Pinto daryosidan olingan kumushsimon materialning granulalari boʻlgan platina del Pinto nomi bilan mashhur boʻldi.

Metallni toʻliq tozalashdan keyingina olish mumkin boʻlgan egiluvchan platina 1789 yilda frantsuz fizigi Chabano tomonidan ajratilgan. Undan Papa Piy VI ga sovg'a qilingan qadah yasaldi. 1802 yilda palladiyning kashfiyoti haqida ingliz kimyogari Uilyam Uollaston xabar bergan va u kimyoga nom bergan. asteroid sharafiga platina metallar guruhining elementi. Keyinchalik Wollaston platina rudasida mavjud bo'lgan boshqa moddani kashf etganini da'vo qildi. Metall tuzlarining pushti rangi tufayli uni rodiy deb atagan. Iridiy (uning tuzlarining rang-barang rangi tufayli kamalak ma'budasi Iris nomi bilan atalgan) va osmiy (uning uchuvchi oksidining xlor hidi tufayli yunoncha "hid" so'zidan olingan) kashfiyoti ingliz kimyogari Smitson Tennant tomonidan 2009 yilda qilingan. 1803. Fransuz olimlari Hippolyte-Victor Collet-Descoti, Antuan-Francois Fourcroix va Nikola-Luis Voquelin bir vaqtning o'zida ikkita metalni ajratib olishdi. Ruteniy, oxirgi ajratilgan va aniqlangan element, o'z nomini 1844 yilda rus kimyogari Karl Karlovich Klausdan Rossiyaning lotincha nomidan olgan.

Yoqmadioltin, kumush, platina guruhidagi metallar kabi oddiy yong'in yo'li bilan nisbatan sof holda oson ajratib olinadigan moddalardan murakkab suv-kimyoviy ishlov berish talab etiladi. Ushbu usullar 19-asrning oxirigacha mavjud emas edi, shuning uchun platina guruhini aniqlash va izolyatsiya qilish ming yillar davomida kumush va oltindan orqada qoldi. Bundan tashqari, ushbu metallarning yuqori erish nuqtasi Buyuk Britaniya, Frantsiya, Germaniya va Rossiyadagi tadqiqotchilar platinani ishlaydigan shaklga aylantirish usullarini ishlab chiqmaguncha ulardan foydalanishni cheklab qo'ydi. Platina guruhining qimmatbaho metallari 1900 yildan beri zargarlik buyumlarida qanday qo'llanila boshlandi. Ushbu dastur bugungi kunda dolzarb bo'lib qolsa-da, sanoat undan ancha oshib ketdi. Palladiy uzoq umr va yuqori ishonchlilikni ta'minlovchi telefon relesi va boshqa simli aloqa tizimlarida juda talab qilinadigan aloqa materialiga aylandi, platina esa uchqun eroziyasiga chidamliligi tufayli Ikkinchi jahon urushi davrida jangovar samolyotlarning uchqunlarida ishlatilgan.

Urushdan keyin neftni qayta ishlashda molekulyar konversiya usullarining kengayishi platina guruhi metallarining katalitik xususiyatlariga katta talabni keltirib chiqardi. 1970-yillarga kelib, AQSH va boshqa mamlakatlarda avtomobil emissiyasi standartlari bu kimyoviy moddalarning katalitik chiqindi gazini konvertatsiya qilishda qoʻllanilishiga olib kelganida, isteʼmol yanada oshdi.

Ores

Platina, palladiyning kichik cho'kindi konlari bundan mustasnova osmik iridiy (iridiy va osmiy qotishmasi), uning asosiy komponenti kimyoviy element - platina guruhi metalli bo'ladigan ruda deyarli yo'q. Minerallar odatda sulfid rudalarida, xususan pentlandit (Ni, Fe)₉S₈ tarkibida uchraydi. Eng keng tarqalganlari laurit RuS_{2, irarsit, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, osmiridium (Ir, Os), kooperit, (PtS) va bragit (Pt, Pd) S.}

Dunyodagi eng yirik platina guruhi metallari koni Janubiy Afrikadagi Bushveld majmuasidir. Katta xom ashyo zahiralari Kanadadagi Sadberi va Sibirdagi Norilsk-Talnaxskoye konlarida jamlangan. AQShda platina guruhi minerallarining eng yirik konlari Montana shtatining Stillwater shahrida joylashgan, ammo bu erda ular Janubiy Afrika va Rossiyaga qaraganda ancha kichikdir. Dunyodagi eng yirik platina ishlab chiqaruvchilari Janubiy Afrika, Rossiya, Zimbabve va Kanadadir.

Ekstraktsiya va boyitish

Janubiy Afrika va Kanadaning asosiy konlari kon usulida foydalaniladi. Deyarli barcha platina guruhidagi metallar mis yoki nikel sulfid minerallaridan flotatsion ajratish yordamida olinadi. Konsentratni eritish natijasida avtoklavda mis va nikel sulfidlaridan yuvilgan aralashma hosil bo'ladi. Qattiq yuvish qoldiqlarida 15-20% platina guruhi metallari mavjud.

Ba'zan flotatsiyadan oldin gravitatsiyaviy ajratish qo'llaniladi. Natijada 50% gacha platina metallarini o'z ichiga olgan konsentrat eritish zaruriyatini yo'qotadi.

Mexanik xususiyatlar

Platina guruhidagi metallar mexanik xossalari bilan sezilarli darajada farqlanadi. Platina va palladiy juda yumshoq va juda moslashuvchan. Ushbu metallar va ularning qotishmalari ham issiq, ham sovuq ishlov berishlari mumkin. Rodiy avval issiqda ishlangan, keyin esa tez-tez tavlanish bilan sovuq ishlov berish mumkin. Iridiy va ruteniyni isitish kerak, ularni sovuqda ishlov berish mumkin emas.

Osmiy guruhning eng qattiqi va eng yuqori erish nuqtasiga ega, ammo uning oksidlanish tendentsiyasi o'ziga xos cheklovlarni qo'yadi. Iridiy platina metallari orasida korroziyaga eng chidamli hisoblanadi va rodiy yuqori haroratni saqlab turishi uchun qadrlanadi.

Tuzilmaviy ilovalar

Toza tavlangan platina juda yumshoq bo'lgani uchun u tirnalgan va buzilishlarga moyil. Qattiqligini oshirish uchun u boshqa ko'plab elementlar bilan qotishtiriladi. Platina zargarlik buyumlari Yaponiyada juda mashhur bo'lib, u "hakkin" va "oq oltin" deb nomlanadi. Zargarlik qotishmalarida 90% Pt va 10% Pd mavjud bo'lib, ularni qayta ishlash va lehimlash oson. Rutenium qo'shilishi oksidlanish qarshiligini saqlab, qotishma qattiqligini oshiradi. Platina, palladiy va mis qotishmalari zarb ishlab chiqarishda ishlatiladi, chunki ular platina palladiydan qattiqroq va arzonroqdir.

Yarim o'tkazgich sanoatida monokristallar ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan tigellar korroziyaga chidamlilik va yuqori haroratlarda barqarorlikni talab qiladi. Ushbu dastur uchun platina, platina-rodiy vairidiy. Platina-rodiy qotishmalari 1800 ° S gacha ko'tarilgan haroratni o'lchash uchun mo'ljallangan termojuftlarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Palladiy ham sof, ham aralash shaklda elektr qurilmalarida (iste'molning 50%), stomatologik qotishmalarda (30%) ishlatiladi. Rodiy, ruteniy va osmiy kamdan-kam hollarda sof shaklda qo'llaniladi - ular platina guruhining boshqa metallari uchun qotishma qo'shimchasi bo'lib xizmat qiladi.

Katalizatorlar

G'arbda ishlab chiqarilgan barcha platinaning taxminan 42% katalizator sifatida ishlatiladi. Ulardan 90% platina (shuningdek palladiy va rodiy) bilan qoplangan o‘tga chidamli granulalar yoki chuqurchalar yonmagan uglevodorodlar, uglerod oksidi va azot oksidlarini suv, karbonat angidrid va azotga aylantirishga yordam beradigan avtomobil chiqarish tizimlarida qo‘llaniladi.

Platina va 10% rodiy qotishmasi qizil-issiq metall to'r shaklida azot oksidi va azot kislotasini ishlab chiqarish uchun ammiak va havo o'rtasidagi reaksiyani katalizlaydi. Ammiak aralashmasi bilan oziqlanganda metan gidrosiyan kislotasini olish mumkin. Neftni qayta ishlashda reaktordagi alumina granulalari yuzasida joylashgan platina uzun zanjirli moy molekulalarini yuqori oktanli benzin aralashmalarida ma'qul bo'lgan shoxlangan izoparafinlarga aylantirishni katalizlaydi.

Elektrkaplama

Barcha platina guruhi metallari elektrolizlangan boʻlishi mumkin. Olingan qoplamaning qattiqligi va yorqinligi tufayli rodyum eng ko'p ishlatiladi. Garchi uxarajati platinadan yuqori, pastroq zichlik solishtirma qalinlikdagi materialning kichikroq massasidan foydalanishga imkon beradi.

Palladiy - bu platina guruhidagi metall bo'lib, uni qoplash uchun ishlatish eng oson. Shu tufayli materialning mustahkamligi sezilarli darajada oshadi. Rutenium past bosimli ishqalanishli ishlov berish asboblarida qo'llanilgan.

Kimyoviy birikmalar

Organik platina guruhi metall komplekslari, masalan, alkilplatina komplekslari, olefinlarni polimerizatsiya qilishda, polipropilen va polietilen ishlab chiqarishda va etilenni atsetaldegidga oksidlashda katalizator sifatida ishlatiladi.

Platina tuzlari saraton kimyoterapiyasida tobora ko'proq foydalanilmoqda. Masalan, ular Carboplatin va Cisplatin kabi dorilarning bir qismidir. Ruteniy oksidi bilan qoplangan elektrodlar xlor va natriy xlorat ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Rodiy sulfat va fosfat rodiy qoplamali vannalarda ishlatiladi.