Platingruppemetallerne: en gennemgang af listen, egenskaber og anvendelser

Platingruppemetaller - er seks ædle kostbare kemiske elementer, som er sidestillede i det periodiske system. Alle er overgangsmetaller fra grupperne 5-6, 8-10 periode.

Platinmetaller: List

Gruppen består af følgende seks kemiske elementer arrangeret i rækkefølge efter stigende atomvægt:

• Ru - ruthenium.
• Rh - Rhodium.
• Pd - palladium.
• Os - Os.
• Ir - iridium.
• Pt - platin.

Platingruppemetaller har en sølvhvide nuance, med undtagelse af osmium, hvilken farve er blålig-hvid. Deres kemiske paradoksale adfærd i at de er yderst resistente over for de fleste reagenser, men anvendes som katalysatorer eller accelerere let styring af oxidation, reduktion og hydrogeneringsreaktioner.

Ruthenium og osmium krystalliseres i sekskantet tætpakket system, mens andre har en fladecentreret kubisk struktur. Dette afspejles i den større hårdhed af ruthenium og osmium.

Historien om opdagelsen

Selv om platin-guld artefakter dateres til 700 f.Kr.. e., af tilstedeværelsen af metal, den er ret tilfældig end regelmæssighed. Jesuitterne i det XVI århundrede, nævnte tætte grå sten, der er forbundet med alluviale guld indskud. Disse sten kan ikke smeltes, men de danner en legering med guld, guldbarrer bliver skør, og det var umuligt at rengøre. Stones begyndte at kalde Platina del Pinto - pellets af sølv materiale fra Pinto-floden, en biflod floden San Juan i Colombia.

Smedbart platin, som kan opnås efter en komplet metalrensning, blev fremhævet af den franske fysiker Shaba i 1789. Fra det blev gjort en kop, præsenteret for pave Pius VI. På åbningsdagen af palladium i 1802, sagde den engelske kemiker William Wollaston, der hedder kemikalie. Platingruppemetalkomponenten element efter asteroiden. Wollaston erklærede efterfølgende opdagelsen af et andet stof til stede i platin malm. Det han kaldte rhodium på grund af den lyserøde farve af metalsalte. Åbning iridium (opkaldt efter gudinden af regnbuen Iris på grund af den brogede salte deraf) samt osmium (fra det græske ord "lugt" på grund af klor lugten af dets flygtige oxid) blev foretaget af den britiske kemiker Smithson Tennant i 1803. Franske forskere Hippolyte Victor Collet-Deskoti, Antoine-Fransua Furkrua, og Nicolas-Lui Voklen identificeret to metaller på samme tid. Ruthenium, isoleret og identificeret af det sidste element har fået sit navn fra det latinske navn på den russiske den russiske kemiker Karl Karlovich Klaus i 1844.

Modsætning sådan let isoleres i en relativ ren tilstand ved simple brand raffineringsmidler såsom guld, sølv og metaller fra platingruppen kræver kompleks vandige kemiske behandling. Disse metoder var ikke tilgængelige indtil slutningen af det 19. århundrede, så identifikation og isolering af platin gruppe haltet bag sølv og guld i tusinder af år. Derudover har det høje smeltepunkt af disse metaller begrænset deres brug indtil forskere i Storbritannien, Frankrig, Tyskland og Rusland ikke har udviklet metoder til platin konvertering til en form egnet til forarbejdning. Som de ædle metaller i platingruppen begyndte at blive brugt i smykker siden 1900. Selv om denne brug er stadig relevant i dag, meget af sin industrielle overgået. Palladium er blevet et meget populært materiale til kontakter i telefon relay-systemer og andre trådløs kommunikation, hvilket sikrer en lang levetid og høj pålidelighed, og platin, på grund af sin modstand mod gnist erosion, under Anden Verdenskrig begyndte at blive brugt i tændrør kampfly.

Efter krigen de molekylære forlængelse konverteringsmetoder i olieraffinering har skabt en enorm efterspørgsel efter katalytiske egenskaber, som metaller fra platingruppen. Af 1970'erne, er forbruget steget endnu mere, når standarder bilemissioner i USA og andre lande har ført til brugen af disse kemikalier i katalytisk omdannelse af udstødningsgasser.

malm

Bortset fra små alluviale aflejringer af platin, palladium og osmiridium (en legering af iridium og osmium), næsten ingen malm, der har været en hovedbestanddel grundstof - et platingruppemetal. Mineraler er normalt indeholdt i sulfid malme, især pentlandit (Ni, Fe) ₉ S _8. Den mest almindelige laurite RuS _2, irarsite, (Ir, Ru, Rh, Pt) ASS, osmiridium (Ir, Os), cooperite, (PTS) og Bragg (Pt, Pd) S.

Verdens største deponering af platinmetaller - Bushveld kompleks i Sydafrika. Store lagre af råvarer er koncentreret i aflejringer af Sudbury i Canada og Norilsk-Talnakh i Sibirien. I USA er de største forekomster af platin gruppe mineraler ligger i Stillwater, Montana, men her er de meget mindre end i Sydafrika og Rusland. Verdens største platin producenter er Sydafrika, Rusland, Zimbabwe og Canada.

Minedrift og raffinering

Større sydafrikanske og canadiske miner drives af minedrift metode. Stort set alle de platingruppemetaller ekstraheres fra kobber eller nikkel sulfidmineraler anvender flotation separation. Melting koncentrat frembringer en blanding, som vaskes ud af kobber og nikkel sulfider i en autoklav. Udvaskningen den faste remanens indeholder fra 15 til 20% platingruppemetaller.

Nogle gange op til flotation ved hjælp af tyngdekraften adskillelse. Resultatet er et koncentrat indeholdende 50% platin metal, der eliminerer nødvendigheden af smeltning.

mekaniske egenskaber

Platingruppemetallerne er signifikant forskellige mekaniske egenskaber. Platin og palladium er helt bløde og meget formbart. Med disse metaller og legeringer heraf kan køres både varmt og koldt. Rhodium behandles først med en varm, og så kan det behandles med kold relativt hyppige annealing. Iridium og ruthenium skal opvarmes, koldbearbejdning, de ikke give efter.

Osmium - det faste stof og gruppen har den højeste smeltetemperatur, men dens tendens til oxidation pålægger sine egne begrænsninger. Iridium er mest korrosionsbestandigt af platinmetaller, rhodium og værdsat for bevarelsen af deres egenskaber ved høje temperaturer.

strukturelle applikationer

Som ren udglødet platin er meget blød, er modtagelige for ridser og skader. At forøge dens hårdhed er fusioneret med en flerhed af andre elementer. Platin smykker er meget populær i Japan, hvor den kaldes "Hackin" og "hvide guld". Legeringer til smykker, der indeholder 90% Pt og 10% Pd, som er let at håndtere og lodning. Tilsætning af ruthenium forbedrer legeringens hårdhed, under opretholdelse af oxidationsresistens. Legeringerne ifølge platin, palladium og kobber anvendes i smedet produkt, da de er sværere platin-palladium og billigere.

Digler anvendes til fremstilling enkelte krystaller i halvlederindustrien, kræver korrosionsbestandighed og stabilitet ved høje temperaturer. Til denne anvendelse er det bedst egnet platin, platin-rhodium og iridium. Platin-rhodium-legering anvendes i produktionen af termoelementer, der anvendes til måling af høje temperaturer op til 1800 ° C. Palladium anvendes enten i ren eller i blandet form i elektriske apparater (50% forbrug), i dentale legeringer (30%). Rhodium, ruthenium og osmium anvendes sjældent i ren form - de tjener som doteringsmiddel til de andre platingruppemetaller.

katalysatorer

Omkring 42% af platin produceret i Vesten, anvendes som katalysator. Af disse er 90% anvendes i bil udstødningssystemer, hvor de ildfaste pellets eller bikager overtrukket med platin (og palladium og rhodium) fremmer omdannelse af uforbrændte kulbrinter, kulilte og kvælstofoxider i vand, kuldioxid og nitrogen.

En legering af platin og 10% rhodium i form af en rødglødende metal gitter fungerer som en katalysator i reaktionen mellem ammoniak og luft til frembringelse af nitrogenoxider og salpetersyre. Ved fodring af ammoniak med methan blanding kan fremstilles blåsyre. Ved raffinering platin på overfladen af aluminiumoxid granulat i reaktoren er en katalysator for omdannelsen af langkædede forgrenede molekyler af olie i isoparaffiner, der ønskes i en blanding af benzin med højt oktantal.

galvanisering

Alle platingruppemetaller kan anvendes galvanisk. På grund af hårdhed og glans af coatingen er oftest anvendes rhodium. Selv om dens værdi ved sammenlignelige tykkelser højere end platin lavere densitet tillader anvendelsen af mindre vægt af materiale.

Palladium - platingruppemetal, som er lettere at bruge for overtrækket. På grund af styrken af materiale stiger betydeligt. Ruthenium har fundet anvendelse i instrumenter beregnet til behandling af friktion ved lavt tryk.

kemiske forbindelser

Organiske komplekser af platingruppemetaller såsom alkilplatiny komplekser anvendt som katalysatorer ved polymerisationen af olefiner, produktion af polypropylen og polyethylen, samt oxidationen af ethylen til acetaldehyd.

platinsalte anvendes i stigende grad i cancerkemoterapi. De for eksempel er en del af lægemiddel, såsom "Carboplatin" og "Cisplatin". Rutheniumoxid coatet, der bruges til fremstilling af chlor og natriumchlorat. Rhodium sulfat og rhodium phosphat anvendes i galvaniske bade.