Platină: proprietăți și aplicații

Substanțele care există în natură sunt un subiect aproape inepuizabil pentru povești. În plus, nu toate sunt la fel de cunoscute. Este imperativ să aflați, cel puțin pentru dezvoltarea generală, principalele puncte asociate platinei, proprietățile și caracteristicile sale de aplicare.

Cei care au absolvit școala cu câteva decenii în urmă ar spune cu încredere că platina este un metal dintr-un subgrup lateral al celui de-al 8-lea grup al Tabelului Periodic al Elementelor al lui Mendeleev. Cu toate acestea, această clasificare este depășită și acum platina aparține celui de-al 10-lea grup de elemente.

Este imposibil de spus cum arată acest metal în natură. Într-adevăr, în forma sa pură, poate fi obținut doar artificial. Minereurile de platină au doar mici incluziuni ale substanței principale. Din punct de vedere fizic, sunt amestecuri izomorfe de Pt cu:

• cupru;
• fier;
• nichel;
• argint;
• diferite metale din grupa platinei.

Minereurile de platină sunt împrăștiate peste tot. Majoritatea sunt concentrate în Lumea Nouă. De aceea onoarea descoperirii platinei aparține vechilor indieni... Nici măcar experții nu știu exact când au început să extragă acest metal. Dar după descoperirea platinei de către europeni, rolul acesteia în economie s-a dovedit a fi destul de negativ.

Nu e de mirare că în 1735, în Spania, au decis să interzică importul de platină extrasă anterior în metropolă. Ceea ce a fost extras din nou în Columbia a fost ordonat să fie separat cu grijă de argint și inundat în râuri. Și tot ceea ce au reușit să importe în Spania însăși a fost înecat în mare într-o atmosferă solemnă.

Dar este curios că a trecut mai puțin de jumătate de secol de când Madridul, dimpotrivă, a stabilit un curs pentru creșterea importului de materii prime de platină. Apoi au început să-l folosească la scară națională pentru a contraface monede din alte metale prețioase. Până în 1820, conform diverselor surse, în Europa existau între 3 și 7 tone de platină. Din aceasta au fost făcute standardele metrului și kilogramului în Franța. Dar încă nu a avut nicio aplicație serioasă de mult timp.

Greutatea specifică a platinei pure este de 21,45 grame pe metru cub. vezi Se topeste la o temperatura de aproximativ 1768 de grade Celsius. Fierberea (evaporarea) are loc la 3825 de grade. Aceste caracteristici de temperatură nu au permis pentru o lungă perioadă de timp să nu se izoleze metalul pur, cu atât mai puțin să se stabilească utilizarea acestuia. În plus, platina este mai dură decât aurul și argintul și este destul de dificil să o prelucrați mecanic.

Acest metal este maleabil și ductil. Rezistența sa la tracțiune este destul de impresionantă.

Se dizolvă numai în:

• vodcă regală;
• brom lichid;
• acid sulfuric încălzit (dar extrem de lent).

Prin urmare, nu are sens să-l aduci la un magnet pentru a-l separa de argint sau aur. Trebuie doar să înțelegeți că nu există bijuterii din platină pură. Ele pot conține diverse concentrații de fier și nichel și tocmai aceste impurități reacționează destul de bine la magnet.

Curios că în microcosmos, platina poate avea proprietăți magnetice. Fizicienii din experiment au reușit să le găsească în apropierea stratului atomic al metalului; deschiderea a fost anunțată în 2018. Pentru a conferi proprietăți feromagnetice unei substanțe, a trebuit să se folosească un lichid ionic - un nou tip de substanță special creat în timpul cercetării. În ceea ce privește culoarea platinei, în natură este vopsită într-un ton alb-argintiu. Uneori există și exemplare gri închis.

Este important să extragi minereu de platină din intestinele pământului, pentru aceasta există mai multe moduri.

În ciuda descoperirii inițiale a zăcămintelor de platină în America de Sud, cel mai mare zăcământ din lume în secolul 21 este situat în Africa. Mai precis, atunci în Africa de Sud. Complexul Bushveld - o acumulare uriașă de metale din grupul platinei; se crede că a apărut acum 2 miliarde de ani ca urmare a proceselor vulcanice. Ca formă, câmpul sud-african seamănă cu o „placă” cu un diametru de 370 km. Complexul este compus din mai multe orizonturi care sunt îndreptate spre interior.

În același timp, grosimea depozitelor în 2 orizonturi din trei este de doar aproximativ 1 m. Orizontul Platrif, care este în prezent în dezvoltare activ, are o grosime de 5-90 m în diferite locuri. Este exploatat în mod deschis. Complexul a fost deschis în 1924. De aici, ¾ din toată platina extrasă merge pe piața mondială.

Dar și astăzi țara noastră este inclusă în lista țărilor lider în extracția minereurilor de platină. Adevărat, este deja pe locul doi, de 5,8 ori în spatele Africii de Sud. Metalul prețios este exportat și din Rusia. A treia linie în clasamentul mondial este ocupată de Zimbabwe, unde se extrage de aproximativ 3 ori mai puțină platină (9 tone).

Și, de asemenea, se extrage platina:

• SUA (6000 kg);
• Canada (aproximativ 5000 kg);
• alte state (6100 kg împreună).

Acest metal poate fi extras atât prin metode deschise, cât și prin mine. Carierele sunt situate în principal acolo unde se găsesc plaseri secundari. În aceste locuri, platina a fost depusă după distrugerea mecanică a zăcămintelor primare. Dar geologii au aflat de multă vreme că cea mai mare parte este concentrată în straturile subterane de minereuri de nichel. Exploatarea minelor diferă puțin de lucrul cu alte minerale metalice; este de remarcat doar o proporție semnificativă a muncii manuale.

După îmbogățire, concentrația sa crește cu 3 ordine de mărime. La complexul Bushveld, extracția a 1 kg de platină în cele din urmă (ținând cont de pierderile tehnologice) necesită ridicarea a 500-1500 kg de minereu. Apoi semifabricatul este prelucrat în cuptoare metalurgice de rafinare și convertoare speciale; dar rezultatul final se obține numai după rafinare, când concentrația de metal este de 99,5%.

Platina este mai bună decât aurul pentru că este mai puternică decât el. Prin urmare, durata de viață a produselor din platină este mult mai mare. Este mult mai dificil să le zgârie. Drept urmare, aceste tipuri de bijuterii (și nu numai) sunt mai puțin probabil să fie reparate. Platina învechită este și mai diferită de aur.

Datorită patinei capătă o culoare gri cu un luciu mat. Mulți purtători încearcă să scape de acest efect și să-și lustruiască bijuteriile. Potrivit altor oameni, patina face metalul prețios, dacă nu chiar mai valoros, atunci în orice caz mai interesant. Fără a-l vedea live, este puțin probabil să se poată lua decizia corectă. Stratul de rodiu de pe aurul alb se va uza treptat și va deveni mult mai galben.

De asemenea, se estompează treptat și vor trebui curățate sistematic. La urma urmelor argintul este activ din punct de vedere chimic și va reacționa inevitabil cu cele mai comune substanțe, chiar și cu oxigenul atmosferic. Cu toate acestea, toată această diferență în favoarea platinei este umbrită de faptul că este vizibil mai puțin disponibil decât aurul și chiar mai mult decât argintul.

Tungstenul este similar cu platina. Dar este semnificativ mai ieftin, în timp ce rezistența produselor din wolfram este, de asemenea, mare. Problema este că wolfram este mult mai greu de procesat în forma sa normală. Reproiectarea unui inel de wolfram, ajustarea dimensiunii acestuia nu este o sarcină ușoară, chiar și cu tehnologia secolului 21. Aceleași dificultăți apar atunci când se utilizează imitații de titan.

Există destul de multe tipuri de aliaje de platină. Majoritatea bijuteriilor sunt realizate din metal 950, care conține 95% platină pură. Uneori puteți găsi aliajul al 900-lea. Dezavantajele sale evidente nu sunt culoarea prea saturată și strălucirea inexpresivă. Prin urmare, din punct de vedere estetic, pierde mult la 950 metal.

Aliajele de platină cu iridiu sunt răspândite. Cu cât această a doua componentă este mai mare, cu atât compusul va fi mai refractar. Intervalul de cristalizare al aliajelor de platină-iridiu este relativ îngust. Duritatea și rezistența substanței crește, de asemenea, semnificativ.

În diverse scopuri, platina poate fi aliată și cu:

• cupru;
• ruteniu;
• paladiu;
• nichel;
• rodiu.

O proporție foarte mare de platină este folosită în industrie. Tehnologii apreciază foarte mult proprietatea acestui metal de a accelera diverse reacții chimice fără a consuma. În zilele noastre este uneori folosit în medicină, în primul rând pentru protezarea dentară. Deja la mijlocul secolului trecut, această utilizare reprezenta câteva procente din toată platina extrasă. Acest număr crește treptat.

Utilizarea sa este larg răspândită și în producția de acid azotic (ca oxidant de amoniac). Adevărat, în acest caz, un aliaj de platină-rodiu este mai des folosit, și nu un metal pur. Motivele acestei preferințe sunt de interes numai pentru tehnologi și depășesc domeniul de aplicare al acestui articol.Un alt metal prețios este folosit la producerea acidului sulfuric, hidrogenarea hidrocarburilor, acetilena, cetonele.

Dar platina este, de asemenea, utilizată pe scară largă în industria de rafinare a petrolului. Este un catalizator excelent pentru a accelera producția de benzină. În coloanele de distilare, nu se pune o plasă, așa cum se crede uneori, ci o pulbere de platină fin dispersată. Este mai durabil decât molibdenul și vanadiul. Și, de asemenea, în favoarea platinei este evidențiată de eficiența crescută.

Platina poate fi folosită în contactele de rezistență ale cuptoarelor electrice. Îl puteți găsi în multe alte contacte electrice.

Aliajul de platină-cobalt este necesar pentru a crea magneți care combină compactitatea și performanța excelentă.

Mulți șoferi folosesc implicit platina pentru ei înșiși în fiecare zi. În automobile, este conținut în principal în catalizatori. Acest metal ajută la reducerea toxicității gazelor de eșapament, îmbunătățind astfel starea atmosferei urbane. Învelișul de platină din catalizator este aplicat pe un element ceramic monolit.

Revenind la medicină, merită remarcat faptul că instrumentele chirurgicale unice sunt realizate pe baza de platină. Se pot dezinfecta cu arzatoare cu alcool fara a fi nevoie de reactivi speciali. Dentiştilor le place să lucreze cu instrumente acoperite cu un strat subţire de platină. Electrozii de platină-iridiu sunt folosiți pentru a controla ritmul inimii, iar pentru proteze pentru probleme de auz.

Dar nu se poate să nu menționăm rolul „metalului alb” în alte domenii.

Asa de, este la mare căutare în producția de sticlă... Sau mai bine zis, nu sticla pentru geam, ci ochelari optici de inalta calitate. Compusul de rodiu-platină ajută la fabricarea matrițelor din fibră de sticlă cu o grosime mai mică de 1 mm. Funcționează de multe mii de ore la o temperatură de 1400-1500 de grade, care se dezvoltă în interiorul cuptoarelor de sticlă.

Sticla cehă de elită, care costă bani aproape fabulos, este realizată în interiorul creuzetelor de platină.

Desigur, industria chimică nu putea trece pe lângă o astfel de substanță atât de rezistentă la căldură și la cei mai caustici reactivi. Se foloseste la fabricarea creuzetelor din platina, a altor ustensile pentru cercetare si laboratoare experte, pentru industrii deosebit de curate.

Deci, exact pe baza Pt creează unele dispozitive utilizate la crearea cristalelor semiconductoarev. Numai în interiorul lor este posibil să se creeze astfel de condiții când concentrația de impurități va fi mai mică de 1 atom per milion. Chiar și în creuzetele de platină, sunt produse cristale care sunt necesare pentru crearea laserelor și pentru contacte în inginerie electrică cu curent scăzut.

Acest metal merge mai departe în:

• oglinzi utilizate în interiorul laserelor;
• retorte pentru producerea acizilor fluorhidric și percloric;
• anozi insolubili pentru echipamente de galvanizare;
• termometre de rezistență;
• părți separate ale echipamentului cu microunde;
• medicamente care suprimă unele forme de cancer;
• producerea de monede și însemne, medalii și ordine;
• echipamente pentru sintetizarea vitaminelor și a altor preparate farmacologice.

De la bun început, trebuie să vă concentrați pe preț. Platina cu finețe identică va fi de cel puțin trei ori mai scumpă decât aurul... Mai mult, nu sunt atât de mulți bijutieri care lucrează cu el. Majoritatea covârșitoare a acestor meșteri lucrează în Europa de Vest. Este indicat să te concentrezi pe bijuterii de acolo. Dar nu aveți încredere în prețul și cuvintele vânzătorilor, ci cereți certificate oficiale.

Adăugarea de cobalt și ruteniu poate crește durata de viață a produsului. Bijuteriile cu adaos de iridiu au mai multe șanse să se zgârie, dar economisesc bani. Eșantionul trebuie ales în primul rând ținând cont de capacitățile dumneavoastră financiare.

Și încă câteva sfaturi:

• platina este combinată vizual cu orice pietre prețioase;
• cea mai bună opțiune (dacă sunt disponibile fonduri) ar fi să o combinați cu diamante;
• pietrele introduse trebuie să corespundă conceptului general;
• literele gravate și desenele se pot demoda rapid;
• și, bineînțeles, trebuie să mergi la un magazin oficial de bijuterii și nu la primul punct de vânzare cu amănuntul pe care îl întâlnești pe drum sau la un chioșc în mijlocul unui pasaj subteran.

Nu există cerințe specifice aici. Curățarea se face de obicei cu agenți de curățare specifici platinei. Le puteți cumpăra de la majoritatea magazinelor de bijuterii. Unii oameni folosesc apă cu săpun nesaturat sau amoniac foarte diluat. Uneori se folosesc și detergenți lichizi de spălat vase; cu toate acestea, se crede că săpunurile și gelurile provoacă o pierdere a luciului.

Se realizează numai de către bijutieri experimentați folosind echipamente speciale. Păstrați obiectul din platină separat de bijuteriile din alte metale. Acest lucru le va proteja de deformare atunci când sunt atinse cu un obiect mai dur.

Valoarea mare a platinei se datorează nu numai proprietăților sale unice, ci și rarității sale comparative. Se calculează că, chiar și în depozite (ca și în întreaga scoarță terestră), concentrația de Pt este de 30 de ori mai mică decât concentrația de aur. Din 1828 până în 1845 în țara noastră s-au făcut monede de platină. Valoarea lor nominală era de 3, 6 și 12 ruble, iar cantitatea totală de metal consumat a depășit 14 tone. Platina a intrat în categoria metalelor prețioase abia în 1751 - au trecut aproximativ 200 de ani de când a devenit cunoscută în Europa.

Iar la noi, în primii 10 ani de minerit, au recuperat la fel de multă platină ca în toată America în secolele premergătoare descoperirii zăcămintelor Urali. ȘI în Rusia au fost găsite atât cele mai mari (în general retopite) cât și cele mai mari dintre pepitele existente. Platina a primit statutul de element chimic în 1735, când italianul D. Scaliger și-a dovedit indisolubilitatea; anterior se credea că este o substanță simplă.

Platina pură din punct de vedere chimic a fost izolată din minereu doar 68 de ani mai târziu în Anglia. În forma sa metalică, este complet neutru din punct de vedere biologic. Cu toate acestea, compușii individuali (în primul rând cu fluor) pot pune viața în pericol. Și în 1867, toate stocurile rusești de platină (imediat după ridicarea moratoriului asupra vânzărilor) au fost cumpărate de Anglia. Dar chiar și în primii ani ai secolului XX, țara noastră a reprezentat cel puțin 90% din producția mondială (deoarece rezervele fantastice din Africa de Sud au fost găsite abia la mijlocul anilor 1920).

Nu este deci surprinzător că în mai 1918 a fost creat un institut special pentru studiul platinei. Acum face parte din Institutul de Chimie Generală și Anorganică. Anumite minerale care conțin platină conțin și antimoniu, arsen sau sulf, dar sunt mai puțin frecvente decât compușii cu metale. Astfel, mineralul Norilskite exploatat în nordul Teritoriului Krasnoyarsk conține 25% fier și 26% nichel. Este curios că într-una dintre etapele producției industriale a platinei se poate folosi o soluție de zahăr.

Și numele acestui metal sunt destul de diverse: se numește atât „aur putred”, cât și „aur broaște”. Cristalele sale mici au o formă cubică. Inițial, în prima jumătate a secolului al XIX-lea, în țara noastră se fabricau inele și cercurile pentru butoaie din platină. În ceea ce privește conductivitatea electrică, acest metal este inferior cuprului, aluminiului și argintului. Platina începe să se oxideze cu oxigenul atmosferic numai la temperaturi peste 200 de grade.

Pentru mai multe informații despre platină și proprietățile sale, vezi videoclipul.