Платинова група

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Металите на платиновата група
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Металите от платиновата група, наричани също платиноиди, са шест благородни метални елемента, струпани заедно в периодичната система. Всичките елементи са преходни метали в групите 8, 9 и 10 от периодите 5 и 6.[1][1]

Шестте метала в платиновата група са: рутений, родий, паладий, осмий, иридий и платина. Те имат сходни физични и химични свойства и често се срещат заедно в едни и същи минерални находища.[2] Могат да бъдат допълнително подразделени на иридиева група, платинова група и паладиева група, според тяхното поведение в геологичните системи.[3]

История[редактиране | редактиране на кода]

Естествено възникващата платина и нейните сплави са познати на доколумбовите американци в продължение на много години.[4] Въпреки че е използвал от тях тези народи, първото европейско споменаване на платината датира от 1557 г. в писанията на италианския хуманист Юлий Цезар Скалигер (1484 – 1558) като описание на мистериозен метал, намерен в централноамериканските рудници между Панама и Мексико.[4]

Наименованието платина произлиза от испанската дума platina, което ще рече „малко сребро“, и е дадено на метала от испанските заселници в Колумбия. Те гледат на платината като на нежелан замърсител в среброто, което добиват.[4][5]

Свойства и употреба[редактиране | редактиране на кода]

Свойства на платиноидите[6]

Атомен
номер
Название,
символ
Електронна
конфигурация
Степен на
окисление
плътност
g/cm³
tтоп.
°C
tкип.
°C
44 Рутений, Ru [Kr]4d75s1 0, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8 12,5 2334 4077
45 Родий, Rh [Kr]4d85s1 0, +1, +2, +3, +4, +6 12,4 1963 3727
46 Паладий, Pd [Kr]4d10 0, +2, +3, +4 12,0 1554 2937
76 Осмий, Os [Xe]4f145d66s2 0, +2, +3, +4, +5, +6, +8 22,6 3027 5027
77 Иридий, Ir [Xe]4f145d76s2 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 22,7 2447 4380
78 Платина, Pt [Xe]4f145d96s1 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 21,4 1769 3800

Към 1996 г. най-широката употреба на платиноиди е (в хиляди тройни унций на година): Pd за автомобилни катализатори (4470), Pt за бижутерия (2370), Pd за електроника (2070), Pt за автомобилни катализатори (1830), Pd за стоматология (1230), Rh за автомобилни катализатори (490) и Pd за химически реагенти (230).[1]

Платиноидите имат различни полезни каталитични свойства. Те са високоустойчиви на износване и потъмняване. Поради тази причина, платината е особено подходяща в бижутерията. Други отличителни свойства включва устойчивост към агресивни химикали, отлични високотемпературни характеристики и стабилни електрически свойства. Всички тези свойства се използват за промишлена употреба.[7]

Срещане в природата[редактиране | редактиране на кода]

Реплика на националния прототип на килограмовия стандарт на НИСТ, изработена от 90% платина и 10% иридий.

Обикновено, ултрамафичните и мафичните магмени скали има относително високо съдържание на платиноиди. Геохимично аномални следи се срещат основно в хромови шпинели и сулфиди. Мафичните и ултрамафичните магмени скали съдържат практически цялата платиноидна руда на света. Мафичните слоести интрузии, включително тези в мините в ЮАР, засега надхвърлят по тежест всички останали платиноидни находища по света.[8] Други значителни мафични интрузии със съдържание на платиноиди се срещат в Аляска и Урал.[9]

Минерали[редактиране | редактиране на кода]

Обичайните руди на платиноиди съдържат около 10 g платиноид за тон руда.[10]

Платина[редактиране | редактиране на кода]

Платината се среща като самороден метал, но може да се намери и в различни минерали и сплави.[11][12] Сперилитът (PtAs2) е най-значителният източник на този метал.[13] Самородната платина, често придружавана от малко количество други платинови метали, се среща в алувиалните разсипи на Колумбия, Онтарио и Урал, както и в някои западни щати на САЩ. Платина се произвежда комерсиално и като вторичен продукт след преработването на никелова руда. Най-големият производител на платина в света е ЮАР, следвана от Русия и Канада.[14][15]

Осмий[редактиране | редактиране на кода]

Осмиридий е природна сплав на осмий и иридий, която се среща в Урал, Северна и Южна Америка. Малки количества осмий се срещат и в никеловите руди в района на Онтарио.[15][16]

Иридий[редактиране | редактиране на кода]

Метален иридий се среща заедно с платината и други платиноиди в алувиални депозити. Намира се и в природни сплави като осмиридий. Добива се и като вторичен продукт от добива на никел.[15]

Рутений[редактиране | редактиране на кода]

Рутеният обикновено се среща в руди заедно с други платиноиди. Има находища в Урал, Северна и Южна Америка. Малко, но комерсиално значимо количество, се среща в пентландита в Онтарио и пироксенита в ЮАР.[15]

Родий[редактиране | редактиране на кода]

Промишленото добиване на родий е сложно, тъй като се среща в руди смесен с други метали като паладий, сребро, платина и злато. Присъства в платиновите руди и се получава като бял инертен метал, който е много труден за топене. Основните източници на този елемент се намират в речните пясъци на Урал, Северна и Южна Америка, както и в медно-никеловия район на Онтарио. Годишното световно производство за 2003 г. на този елемент е било 7 – 8 тона.[17]

Паладий[редактиране | редактиране на кода]

Паладият се среща най-често в сулфидни минерали, особено пиротина.[8] Среща се както самороден, така и в сплав с платина и злато в находищата на Урал, Евразия, Австралия, Етиопия, Северна и Южна Америка. Комерсиално се добива и от находища на никел.[17]

Производство[редактиране | редактиране на кода]

Поточна диаграма на отделянето на платиноидите.

Производството на индивидуални метали от платиновата група обикновено започва от остатъци от добива на други метали. Пречистването обичайно започва с анодните остатъци от производството на злато, мед и никел. Следователно, процесът на извличане на платиноидите е много енергоемък и с последици за околната среда. Класическите пречиствателни методи се възползват от разликите в химическата реактивност и разтворимостта на няколко съединения на металите.[7]

Отделянето започва с разтварянето на пробата. Ако се използва царска вода, се произвеждат хлоридни комплекси. В зависимост от детайлите на процеса, които често са тайни на занаята, индивидуалните платиноиди се добиват като следните съединения: слабо разтворимите (NH4)2IrCl6, (NH4)2PtCl6 и PdCl2(NH3)2, летливите OsO4 и RuO4 и [RhCl(NH3)5]Cl2.[10]

Производство в ядрените реактори[редактиране | редактиране на кода]

Значителни количества рутений, родий и паладий се образуват като продукти на ядрен разпад в ядрените реактори.[18] С покачващи се цени и покачващо се глобално търсене, благородните метали, произведени от реактори, започват да изплуват като алтернативен източник. Налични са различни доклади относно възможността за добиване на благородни метали от изразходвано ядрено гориво.[19][20][21]

Вижте също[редактиране | редактиране на кода]

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в Renner, H.. Platinum group metals and compounds. // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley, 2002. DOI:10.1002/14356007.a21_075.
  2. Harris, D. C.. Nomenclature of platinum-group-element alloys; review and revision. // The Canadian Mineralogist 29 (2). 1991. с. 231–237.
  3. Rollinson, Hugh. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation. Longman Scientific and Technical, 1993. ISBN 0-582-06701-4.
  4. а б в Weeks, M. E.. Discovery of the Elements. 7. Journal of Chemical Education, 1968. ISBN 0-8486-8579-2. OCLC 23991202. с. 385–407.
  5. Woods, Ian. The Elements: Platinum. Benchmark Books, 2004. ISBN 978-0-7614-1550-3.
  6. XuMuK.Ru – Платиновые металлы. // Посетен на 6 август 2009.
  7. а б Hunt, L. B.. Platinum Metals: A Survey of Productive Resources to industrial Uses. // Platinum Metals Review 13 (4). 1969. с. 126–138.
  8. а б Walter L. Pohl, Economic Geology Principles and Practice 2011
  9. Walter L. Pohl, Economic Geology Principles and Practice 2011, с. 230
  10. а б Bernardis, F. L.; Grant, R. A.; Sherrington, D. C. „A review of methods of separation of the platinum-group metals through their chloro-complexes“ Reactive and Functional Polymers 2005, глава 65, с. 205 – 217. doi:10.1016/j.reactfunctpolym.2005.05.011
  11. Mineral Profile: Platinum. // септември 2009. Посетен на 6 февруари 2018.
  12. Search Minerals By Chemistry – Platinum. // Посетен на 8 февруари 2018.
  13. Feick, Kathy. Platinum | Earth Sciences Museum | University of Waterloo. // Посетен на 6 февруари 2018.
  14. Xiao, Z.. Characterizing and recovering the platinum group minerals—a review. // Minerals Engineering 17 (9 – 10). 2004. DOI:10.1016/j.mineng.2004.04.001. с. 961–979.
  15. а б в г Platinum–Group Metals (PDF). // U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2007. Посетен на 9 септември 2008.
  16. Emsley, J.. Iridium. // Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK, Oxford University Press, 2003. ISBN 0-19-850340-7. с. 201 – 204.
  17. а б Chevalier, Patrick. Mineral Yearbook: Platinum Group Metals. // Natural Resources Canada. Посетен на 17 октомври 2008.
  18. R. J. Newman, F. J. Smith. Platinum Metals from Nuclear Fission – an evaluation of their possible use by the industry. // Platinum Metals Review 14 (3). 1970. с. 88.
  19. Zdenek Kolarik, Edouard V. Renard. Recovery of Value Fission Platinoids from Spent Nuclear Fuel; PART I: general considerations and basic chemistry. // Platinum Metals Review 47 (2). 2003. с. 74.
  20. Kolarik, Zdenek и др. Potential Applications of Fission Platinoids in Industry. // Platinum Metals Review 49 (2). 2005. DOI:10.1595/147106705X35263. с. 79.
  21. Zdenek Kolarik, Edouard V. Renard. Recovery of Value Fission Platinoids from Spent Nuclear Fuel; PART II: Separation process. // Platinum Metals Review 47 (3). 2003. с. 123.