Что такое платина и белое золото? Применение платины. Где и как используется платина Атомная масса платины

14.12.2021

СТРУКТУРА

Кристаллическая решетка платины принадлежит к кубической системе. Молекула циклогексена имеет форму правильного шестиугольника. В рассматриваемой реакционной системе атомная структура катализатора и реагирующие молекулы обладают одним общим качеством — элементами симметрии третьего порядка. В кристалле платины такой порядок расположения атомов присущ только октаэдрической грани. В узлах расположены атомы платины. а = 0,392 нм, Z = 4, пространственная группа Fm3m

СВОЙСТВА

Цвет поликсена от серебряно-белого до стально-черного. Черта металлическая стально-серая. Блеск типичный металлический. Отражательная способность в полированных шлифах высокая — 65-70.
Твердость 4-4,5, у богатых иридием разностей — до 6-7. Обладает ковкостью. Излом крючковатый. Спайность обычно отсутствует. Уд. вес-15-19. Подмечена связь пониженного удельного веса с наличием пустот, занятых природными газами, а также включениями посторонних минералов. Обладает магнитностью, парамагнетик. Хорошо проводит электричество. Платина является одним из самых инертных металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. Платина также непосредственно реагирует с бромом, растворяясь в нём.

При нагревании платина становится более реакционноспособной. Она реагирует с пероксидами, а при контакте с кислородом воздуха - с щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла. Реакции с другими неметаллами (хлором, серой, фосфором) происходят менее активно. При более сильном нагревании платина реагирует с углеродом и кремнием, образуя твёрдые растворы, аналогично металлам группы железа.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Платина является одним из самых редких металлов: её среднее содержание в земной коре (кларк) составляет 5·10 −7 % по массе. Даже так называемая самородная платина является сплавом, содержащим от 75 до 92 процентов платины, до 20 процентов железа, а также иридий, палладий, родий, осмий, реже медь и никель.

Разведанные мировые запасы металлов платиновой группы составляют около 80 000 т и распределены, в основном, между ЮАР (87,5%), Россией (8,3%) и США (2,5%).

В России основными месторождениями металлов платиновой группы являются: Октябрьское, Талнахское и Норильск-1 сульфидно-медно-никелевые в Красноярском крае в районе Норильска (более 99% разведанных и более 94% оцененных российских запасов), Фёдорова Тундра (участок Большой Ихтегипахк) сульфидно-медно-никелевое в Мурманской области, а также россыпные Кондёр в Хабаровском крае, Левтыринываям в Камчатском крае, реки Лобва и Выйско-Исовское в Свердловской области. Крупнейшим платиновым самородком, найденным в России, является «Уральский гигант» массой 7860,5г, обнаруженный в 1904г. на Исовском прииске.

Самородную платину добывают на приисках, менее богаты рассыпные месторождения платины, которые разведываются, в основном, способом шлихового опробования.

Производство платины в виде порошка началось в 1805 году английским ученым У. Х. Волластоном из южноамериканской руды.
Сегодня платину получают из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO 3 . При этом иридий и палладий восстанавливаются до Ir 3+ и Pd 2+ . Последующим добавлением хлорида аммония выделяют гексахлороплатинат(IV) аммония (NH 4) 2 PtCl 6 . Высушенный осадок прокаливают при 800-1000 °C
Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением (NH 4) 2 PtCl 6 и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки. При восстановлении растворов солей платины химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину - платиновую чернь.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Минералы платиновой группы в большинстве случаев встречаются в типичных магматических месторождениях, генетически связаннных с ультраосновными изверженными породами. Эти минералы в рудных телах выделяются в числе последних (после силикатов и окислов) в моменты, отвечающие гидротермальной стадии магматического процесса. Минералы платины, бедные палладием (поликсен, иридистая платина и др.), встречаются в месторождениях среди дунитов — оливиновых бесполевошпатовых пород, богатых магнезией и бедных кремнезёмом. При этом парагенетически они чрезвычайно тесно связаны с хромшпинелидами. Палладистая в никеле-палладистая платина преимущественно распространена в основных изверженных горных породах (норитах, габбро-норитах) и ассоциирует обычно с сульфидами: пирротином, халькопиритом и пентландитом.
В экзогенных условиях в процессе разрушения коренных месторождений и пород образуются платиноносные россыпи. Большинство минералов подгруппы платины в этих условиях химически устойчивы. Платина в россыпях встречается в виде самородков, чешуек, пластин, лепёшек, конкреций, а также скелетных форм и губчатых выделений размером от 0,05 до 5 мм., иногда до 12 мм. Уплощенные и пластинчатые зёрна платины указывают на значительное удаление от коренных источников и переотложение. Дальность переноса платины в россыпях обычно не превышает 8 км., в косовых россыпях она больше. Палладистая и медистая разновидности платины в зоне гипергенеза могут «облагораживаться», теряя Pd, Cu, Ni. Содержание Cu и Ni, по А.Г. Бетехтину, в платине из россыпей может сокращаться более чем в 2 раза по сравнению с платиной коренного источника. В россыпях многих районов мира описаны новообразованная химически чистая платина и паладистая платина в виде натёчных форм радиально-лучистого строения.

ПРИМЕНЕНИЕ

Соединения платины (преимущественно, амминоплатинаты) применяются как цитостатики при терапии различных форм рака. Первым в клиническую практику был введен цисплатин (цис-дихлородиамминплатина(II)), однако в настоящее время применяются более эффективные карбоксилатные комплексы диамминплатины - карбоплатин и оксалиплатин.

Платина и её сплавы широко используются для производства ювелирных изделий.

Первые в мире платиновые монеты были выпущены и находились в обращении в Российской империи с 1828 по 1845 год. Чеканка началась с трехрублевиков. В 1829 г. «были учреждены платиновые дуплоны» (шестирублевики), а в 1830 г.- «квадрупли» (двенадцатирублевики). Были отчеканены следующие номиналы монет: достоинством 3, 6 и 12 рублей. Трехрублевиков было отчеканено 1 371 691 шт., шестирублевиков - 14 847 шт. и двенадцатирублевиков - 3474 шт.

Платина применялась при изготовлении знаков отличия за выдающиеся заслуги: из платины сделано изображение В. И. Ленина на советском ордене Ленина; из неё изготавливались советские орден «Победа», орден Суворова 1-й степени и орден Ушакова 1-й степени.

С первой четверти XIX века применялась в России в качестве легирующей добавки для производства высокопрочных сталей.
Платина применяется как катализатор (чаще всего в сплаве с родием, а также в виде платиновой черни - тонкого порошка платины, получаемой восстановлением её соединений).
Из платины изготавливают сосуды и мешалки, используемые при варке оптических стёкол.
Для изготовления стойкой химически и к сильному нагреву лабораторной посуды (тигли, ложки и др.).
Для изготовления постоянных магнитов с высокой коэрцитивной силой и остаточной намагниченностью (сплав трёх частей платины и одной части кобальта ПлК-78).
Специальные зеркала для лазерной техники.
Для изготовления долговечных и стабильных электрических контактов в виде сплавов с иридием, например, контактов электромагнитных реле (сплавы ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30).
Гальванические покрытия.
Перегонные реторты для производства плавиковой кислоты, получение хлорной кислоты.
Электроды для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты (фактически использование платины обуславливает все мировое производство перекиси водорода: электролиз серной кислоты - пероксодвусерная кислота - гидролиз - отгонка перекиси водорода).
Нерастворимые аноды в гальванотехнике.
Нагревательные элементы печей сопротивления.
Изготовление термометров сопротивления.
Покрытия для элементов СВЧ-техники (волноводы, аттенюаторы, элементы резонаторов).

Платина (англ. Platinum) — Pt

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание)	1/A.14-70
Nickel-Strunz (10-ое издание)	1.AF.10
Dana (7-ое издание)	1.2.1.1
Dana (8-ое издание)	1.2.1.1
Hey’s CIM Ref	1.82

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Точечная группа	m3m (4/m 3 2/m) — изометрический гексаоктаэдрический
Пространственная группа	Fm3m
Сингония	кубическая
Параметры ячейки	a = 3.9231Å
Двойникование	общая по (111)

Быстрый поиск по тексту

Самый ценный из металлов

История открытия металла отсылает нас на несколько тысяч лет назад. Мнения о том, когда была открыта платина разделяются. Некоторые ученые утверждают, что этот металл был известен и активно использовался такими древними цивилизациями, как инки, ацтеки и племена майя. Однако, эти цивилизации существовали так давно, что достоверных данных об этом не осталось.

Более вероятно звучит версия других исследователей. Платина была обнаружена человеком в 18 веке, на территории Южной Америки. Тогда людям была неизвестна ее огромная ценность и относились к платине с пренебрежением. Из-за ее сходства с серебром и из-за отсутствия возможности ее расплавить.

Сегодня ценность платины человеку хорошо известна. По данным ЦБ РФ цена платины составляет 1743,75 руб./грамм.

Химический состав платины

В чистом виде, как и другие драгоценные металлы, платина встречается редко. Чаще всего встречаются самородки, в которых большую часть (80%-88%) составляет платина, а остальное – железо. Такая разновидность называется поликсен. Также существуют разновидности с содержанием никель (около 3% никеля), палладия (от 7% до 40% палладия), иридия, родия (до 5% родия).

В таблице Менделеева называется Platina, имеет обозначение Pt. Группа – 10, период – 6, атомный номер – 78, атомная масса – 195,084 г/моль. Платина не вступает во взаимодействие с большинством элементов. Однако, под влиянием высоких температур реакция может проявляться.

Платина вступает в реакцию с:

«царской водкой» – растворяется в ней в обычном температурном режиме;
серной кислотой – растворяется в концентрате, при повышенных температурах;
жидким бромом – растворяется в концентрате, при повышенных температурах;

При воздействии высоких температур:

щелочи;
пероксид натрия;
галогены;
сера;
углерод (образует твердый раствор);
селен;
кремний (образует твердый раствор);
кислород (образует летучие оксиды).

Металл является хорошим катализатором. Как катализатор она незаменима в промышленности.

Имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку

В свободном состоянии металл представляет собой одноатомную молекулу

Физические свойства

В природе чаще всего встречается в виде самородков серо-белого цвета размером от мелких зерен до камней весом в 8 кг.

Основные физические характеристики:

ρ = 21,09-21,45 г/см3;
Т плавления – 1768,3 ᵒС;
Т кипения – 3825 ᵒС;
Теплопроводность – 71,6 Вт/м×К;
Твердость по шкале Мооса – 3,5.

Платина без примесей является диамагнетиком. Однако, чаще в природе она встречается в виде поликсена, который магнитится. Обладает высокой электропроводностью и дуктильностью (ковкостью и тягучестью).

Наиболее активно металл применяется в химической промышленности. Благодаря своей дуктильности и электропроводности она пригодна для изготовления серной кислоты, а также лабораторной химической посуды, которая подвергается высоким температурам.

Широкое применение металлу найдено в электротехнической промышленности, при необходимости гальванического покрытия, как покрытие различных элементов электрических приспособлений.

Платина, как катализатор незаменима в нефтеперерабатывающей промышленности.

Кроме того, ценность металла велика в автомобильной, стекольной, монетарной промышленностях, в ювелирном деле, медицине (в особенности в стоматологии).

Добыча платины

Первенство в добыче драгоценного металла принадлежит России, ЮАР, Канаде, США, Колумбии. Ежегодная добыча составляет 36 тонн металла.

Самыми первыми платину стали добывать американцы. Россия открыла для себя платину многим позже, в 1819 году на Урале. Впоследствии открыто еще несколько месторождений ценного металла. Уже в 1828 году в России добыча составляла 1,5 тонны. Что значительно превышало результаты Южной Америки. В конце 19 века Россия стала неоспоримым лидером и получала в 40 раз больше ценного металла, чем все остальные страны.

Современным лидером является ЮАР. Россия находится на втором месте и добывает примерно 25 тонн в год. Мировые запасы платины на сегодняшний день составляют примерно 80 тыс. тонн и поделены между ЮАР, Россией и Америкой.

Искусственная платина

Платина считается редким, драгоценным металлом. Его добыча и последующая достаточно сложный и трудоемкий процесс. Тем не менее она широко применяется практически во всех сферах промышленности и жизни человека. Ее цена достаточно высока и понижения не предвидится. Спрос на металл растет, а его количество в природе только уменьшается. Чтобы сделать металл более доступным и несколько удешевить его стоимость, Всемирным советом по инвестициям было принято решение об искусственном синтезе данного металла. Активное участие в этом вопросе принимает и российский научный центр «Синтезтех». Для производства искусственной платины применяется метод холодной трансмутации.

Светлого серебристого оттенка, блестящий и не тускнеющий под воздействием воздуха. Кроме того, платина очень тугоплавкий, прочный и одновременно ковкий металл, впрочем, это свойственно многим платиноидам . Платина довольно редкий и ценный металл, встречающийся в земной коре гораздо реже, чем, например, золото или серебро . Кстати, свое название она получила благодаря последнему. По-испански «plata» - это серебро, а «platina» - подобный серебру.

Дата открытия платины точно неизвестна, поскольку ее открыли инки в Южной Америке. В Европе первые упоминания о платине (как о неизвестном металле, который невозможно расплавить - поскольку его температура плавления почти 1770 градусов Цельсия) появляются в XVI веке благодаря завоеваниям испанских конкистадоров. Однако регулярные поставки платины в Западную Европу из Южной Америки наладились только в XVII-XVIII веках. Официально новым металлом среди европейских ученых она стала считаться только в 1789 году, после публикации французским химиком Лавуазье его «Списка простых веществ».

Чистая, без инородных примесей, платина была извлечена из платиновой руды уже в 1803 году британским ученым Уильямом Уолластоном. При этом он попутно открыл из этой же руды еще два платиноида (металла платиновой группы) - палладий и родий. Интересно, что при этом Уолластон изначально был врачом, который заинтересовался производством медицинской посуды и инструментов из платины - из-за ее бактерицидных свойств и невероятной стойкости к окислителям. Именно он первым обнаружил, что единственные вещества, которые могут воздействовать на платину в естественных условиях - это «царская водка» (смесь концентрированных соляной и серной, или азотной кислоты), а также жидкий бром.

Месторождение и добыча платины.

Первое месторождение платины много веков назад обнаружили племена инков в Южной Америке, и до XIX века это было единственным известным источником платины в мире. В 1819 году платина была обнаружена в Российской империи, на территории нынешнего Красноярского края в Сибири. Долгое время этот благородный металл не был опознан и именовался как «белое золото » или просто «новый сибирский металл». Полноценная добыча платины в России началась уже к концу первой половины XIX века - с изобретением российскими учеными того времени новой методики ковки платины в раскаленном состоянии.

В наше время южноамериканские месторождения в Андах начали истощаться и основные перспективные районы добычи платины располагаются на территории всего лишь пяти государств:

Россия (Урал и Сибирь);
Китай;
Зимбабве.

В XIX и самом начале XX века Российская империя стала основным поставщиком платины на мировой рынок - от 90 до 95 процентов всех поставок платины . Это продолжалось до тех пор, пока этот благородный металл не был переоценен, и приобрел стратегическое значение. Однако, хотя это произошло еще во второй половине XIX века (тогда все выпущенные платиновые монеты в России были изъяты из обращения во время правления Павла I и Николая I), поставки платины в Европу при Александре II продолжались. Уже во времена Советского Союза все данные о добыче платины были строго засекречены, и таковыми остаются по сей день - уже в Российской Федерации. Поэтому рейтинг России, как 3-й или 4-й страны по добыче платины в мире , весьма условен. И никто даже приблизительно не знает, сколько платины хранится в стратегических резервах Российской Федерации.

На данный момент доподлинно известно только то, что лидером добычи платины в России является государственная компания «Норильский никель». Официально опубликованный объем добычи этого металла в 2000-х годах составил в среднем около 20-25 тонн платины в год. В то же время ЮАР поставляет на международный рынок около 150 тонн в год. Уже в наше время было обнаружено новое месторождение платины в Хабаровском крае (довольно крупное месторождение), но его официальная добыча составляет всего от 3х до 4х тонн в год.

На данный момент обнаруженные месторождения платины в мире предполагают потенциальную добычу около 80 тысяч тонн этого металла. Большая часть из них находится в ЮАР (более 87 процентов). В России - более 8%. А в Штатах - до 3%. Опять же - это официальные опубликованные данные. Не стоит забывать, что далеко не каждая страна захочет разглашать содержимое своих стратегических хранилищ драгоценных металлов и потенциал добычи.

Применение платины.

У платины, как и у большинства платиноидов, одни и те же области применения:

ювелирная промышленность;
стоматология;
химическая промышленность (благодаря каталитическим свойствам);
электроника и электротехника;
медицина (посуда и инструменты);
фармацевтика (лекарственные средства, в основном онкологической направленности);
космонавтика (практически вечные спайки контактов из платины не требуют ремонта);
производство лазеров (платина входит в состав большинства зеркальных элементов);
гальвонотехника (например, не подвергающиеся коррозии детали подводных лодок);
производство термометров.

Цены и динамика цен на платину.

Изначально цена на платину (когда в XVII веке ее привезли в Европу) была ну очень низкой. Несмотря на красоту нового металла, его не могли расплавить и толком где-нибудь применить. В начале XVIII века, когда технологии позволили ее плавить, платину начали использовать фальшивомонетчики при подделке золотых испанских реалов. Тогда испанский король изъял почти всю платину и торжественно затопил ее в Средиземном море, а дальнейшие поставки запретил.

Все это время цена платины не превышала и половины цены серебра.

С развитием новых технологий в начале XIX века и с выделением чистой платины Уолластоном, платина начала использоваться в различных отраслях производства, и ее цена достигла цены золота.

В ХХ веке, после осознания преимуществ платины в физических и химических свойствах по сравнению с золотом, ее цена продолжила расти. Спрос на платину, как качественный химический катализатор возрос в 70-х годах прошлого века, когда начался мировой бум автомобилестроения. Этот благородный металл использовался для очищения выхлопных газов (как правило, в сплаве с другими платиноидами). Именно тогда химики обнаружили, что в мелкодисперсном состоянии (то есть, распыленном виде) платина активно взаимодействует с водородной составляющей (СН) выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Финансовые спады и кризисы 2000-х и 2010-х годов повлияли на спрос и динамику цен на платину . В этот период (особенно в 2000-х годах) цены на платину упали ниже тысячи долларов (почти до 900) за тройскую унцию благородного металла. В последние 10 лет цена за унцию платины ниже 1000 долларов считается нерентабельной. Поэтому не удивительно, что часть добывающих (в основном южноафриканских) предприятий, добывающих платину, закрылись. Из-за этого возник определенный дефицит «белого золота» в соотношениях спрос-предложение платины в 2010-х годах, и ее цена снова подскочила. Однако спад производства автомобилей в Китае в 2014-2015 годах вызвал новое снижение цен на платину.

Средняя цена за унцию платины в первой половине 2015 года составила около 1100 долларов. Однако эксперты имеют свой прогноз цен на платину . По их мнению, в 2016 году уровень мировой экономики вырастет, а Китай возобновит масштабное автомобильное производство, и цена за тройскую унцию платины превысит, как минимум, отметку в 1300 долларов, а другой платиноид - палладий - станет стоить больше 850 долларов за тройскую унцию.

Кроме того, тот факт, что Российская Федерация по-прежнему держит в секрете свои запасы платины , означает что этот металл имеет перспективы роста, а, следовательно, и заслуживает внимания при долгосрочном инвестировании (или, как минимум, сохранении своих финансовых средств).

Платина – редкий блестящий металл серебристого цвета. Занимает особое место среди остальных благородных металлов, являясь обычно более дорогим, чем золото и серебро.

Это обусловлено тем, что добыча платины – крайне трудоемкий процесс и этот металл встречается очень редко. К примеру, для получения одной унции золота достаточно очистить три тонны руды, а, чтобы извлечь аналогичное количество платины, нужно обработать до десяти тонн породы.

История использования металла

Платина была известна еще до нашей эры. Ее использовали в Древнем Египте для изготовления разнообразных украшений. Также она была распространена в племенах инков, но со временем была забыта. На фото можно увидеть платиновые изделия, обнаруженные археологами:

Только спустя долгое время открытие этого вещества произошло благодаря испанским путешественникам, осваивавшим Южную Америку. Изначально ее не оценивали по достоинству, что видно из названия. «Platina» в переводе с испанского можно сформулировать как «маленькое серебро».
Соответственно и ценилась платина намного меньше, чем драгоценные металлы. Нередко ее даже считали недозревшим золотом или неправильным серебром (благодаря цвету) и попросту выбрасывали. Она отличается тугоплавкостью и высокой плотностью. Поэтому считалась непригодной для какого-либо использования.

Однако потом было обнаружено интересное свойство – этот драгоценный металл имеет способность легко сплавляться с золотом. Ювелиры взяли это на вооружение и активно стали примешивать платину в золотые изделия, понижая тем самым стоимость их изготовления. Причем делалось это настолько искусно, что обнаружить подделку было практически нереально. Из-за высокой плотности платины даже малый ее объем увеличивал вес готового изделия, но это компенсировалось добавлением в сплав некоторого количества серебра, что не влияло на цвет. Такое мошенничество было все же распознано, и ввоз драгоценного металла в Европу на некоторое время был запрещен законом.

В качестве самостоятельного химического элемента платина была признана лишь в середине восемнадцатого столетия. Тщательное изучение ее качеств позволило найти первое применение этого металла.

Физические и эксплуатационные свойства платины, особенно сопротивление различным воздействиям и высокая плотность, послужили основой для того, чтобы изготавливать из нее полезное оборудование. В частности, платиновые реторты успешно применялись для концентрирования едкой серной кислоты.

Делались такие сосуды изначально с помощью ковки либо прессования, так как в те времена научный прогресс не мог обеспечить необходимую температуру в печах для плавления. К концу девятнадцатого века удалось расплавить платину, применив для этого пламя, возникающее при горении гремучего газа.

Платина в России

История этого благородного металла в России берет свое начало в 1819 году, когда он был впервые найден на Урале, недалеко от Екатеринбурга. Через пять лет залежи платины были найдены в Нижнетагильском округе. Россыпи оказались такими обильными, что Россия стремительно стала лидером по добыче во всем мире.

На фото можно увидеть крупнейший самородок, добытый на этих месторождениях:

Его вес составлял 12 кг (к сожалению, позднее он был переплавлен).

Уральская платина активно выкупалась иностранными компаниями, особенно возрос экспорт после того, как был разработан промышленный метод очистки ее от примесей и создания чистых слитков серебристого цвета. Изначально за рубежом она пользовалась огромным спросом в Англии и Франции, позднее к ним присоединились США и Германия.

В процессе исследований ученые обнаружили некоторые элементы, входящие в состав самородной платины. Первыми пополнили периодическую таблицу Менделеева палладий и родий, позже были выделены иридий и осмий. И заключительным элементом, входящим в платиновую группу, стал рутений, обнаруженный в 1844 году.

В связи с тем, что объемы добываемой платины на Урале были чрезвычайно высоки и большая часть металла просто не находила достойного применения, в 1828 году было принято решение о выпуске платиновых монет. На фото изображены первые монеты из этого драгоценного металла российского производства.

К тому времени уже был найден способ изготавливать различные изделия высокого качества. Этот метод, получивший название порошковой металлургии, широко используется и в наши дни. На данный момент русские монеты 19 века из платины имеют колоссальную ценность. Стоимость одного экземпляра может доходить до 5000 долларов США.

Для изготовления ювелирных изделий большая часть добытой платины использовалась вплоть до середины двадцатого столетия, после чего ее стали употреблять чаще в технических целях. Она применяется в следующих отраслях:

Автомобилестроение (для изготовления катализаторов);
Электротехника (создание элементов для электропечей, подвергающихся воздействию высоких температур);
Нефтехимический и органический синтез;
Синтез аммиака.

Также она применяется в изготовлении деталей стекловаренных печей, разнообразного лабораторного оборудования, аппаратуры для производств, где необходимо сопротивление химическим и температурным воздействиям.

Основные свойства

Нередко можно услышать мнение, что платина и белое золото – одно и то же. Но на самом деле такое утверждение в корне неверно, они схожи лишь цветом.

Платина – химический элемент таблицы Менделеева (естественной классификации элементов по электронной структуре атомов), со своими характерными свойствами. Хотя на фото можно заметить некоторое сходство с белым золотом по внешнему виду.

Она представляет собой драгоценный металл серебристого цвета, но выглядит все же несколько иначе, нежели серебро. Отличается от других также своими характеристиками и способами применения.

Физические и химические свойства платины

Этот элемент является тугоплавким металлом с высокой плотностью, для ее плавления необходима температура 1769 градусов по Цельсию, а для закипания – 3800 градусов, что обусловлено низкой удельной теплопроводностью.

Также это один из самых тяжелых металлов в таблице Менделеева. По этому показателю его превосходят лишь два других элемента платиновой группы – осмий и иридий. Плотность в обычных условиях составляет 21,45 грамма на квадратный дециметр. Удельный вес – 21,45 грамма на кубический сантиметр. Этот показатель выше, чем у золота и практически в два раза превосходит удельный вес серебра.

Твердость платины – это еще одно качество, благодаря которому она получила свое применение в промышленности и ювелирном деле. Сопротивление различным внешним воздействиям делает процесс обработки и изготовления изделий более трудоемким, но ее эксплуатационные свойства с лихвой компенсируют такие неудобства.

К примеру, ювелирные украшения могут быть выполнены целиком из чистой платины, в то время как золото и серебро требуют в составе примесей иных материалов для обеспечения прочности.

Также стоит отметить высокую пластичность этого металла. Из него можно изготовить тончайший лист фольги или легкую проволоку, при этом не потеряв основных свойств.

Платина входит в состав группы благородных металлов, так как не имеет способности к окислению и оказывает сопротивление коррозии. Высокая инертность металла не позволяет взаимодействовать с кислотами или щелочами. Может быть растворена только в «царской водке» и жидком броме, подвержена растворению при длительном воздействии горячей серной кислоты.

При нагревании данного вещества возрастает возможность взаимодействия с иными химическими элементами, веществами и сплавами. Увеличение температуры позволяет получить оксид платины, образующийся на поверхности металла. Существует несколько его разновидностей, которые легко отличить по цвету.

Самыми известными являются:

Черный PtO (темно-серого цвета);
Оксид платины PtO2 (коричневого цвета);
Оксид PtO3 (красно-коричневого цвета).

Быстрота и степень окисления этого металла напрямую зависит от того, насколько свободно кислород поступает к поверхности и каково его давление. Препятствием к окислению могут послужить иные металлы, расположенные на поверхности платины. Поэтому наибольшее окисление следует ожидать от чистого металла без каких-либо примесей.

В зависимости от конкретного соединения платина может демонстрировать различную степень окисления. Этот показатель варьируется от 0 до +8.

Обладая достаточно низким удельным сопротивлением, этот металл является неплохим проводником, уступая в этом свойстве алюминию, меди и серебру. Показатель удельного сопротивления близок к железу.

Соответственно, удельная проводимость платины (величина, обратная удельному сопротивлению) занимает аналогичное положение среди других элементов таблицы Менделеева. Так как она является проводником, ее удельное сопротивление возрастает по мере нагрева, а удельная проводимость, наоборот, падает. Такое свойство обусловлено тем, что частицы в составе платины начинают двигаться в хаотичном порядке при возрастании температуры. А это, в свою очередь, создает препятствия для прохождения электрического тока.

Одним из наиболее важных качеств, которое широко используется в производстве, является свойство этого благородного металла выступать в качестве катализатора многочисленных химических реакций. Обычно применяется в сплаве с родием либо как платиновая чернь – тонкий порошок характерного черного цвета, получаемый в результате восстановления соединений.

Довольно широко распространены в настоящее время платиновые термометры сопротивления (проиллюстрированы на фото). Это обусловлено тем, что это вещество практически не подвержено коррозии, имеет высокую степень пластичности, инертности и дает возможность использовать чистый металл для производства. Немаловажную роль играют и такие качества, как высокое удельное сопротивление и значительный температурный коэффициент сопротивления.

Вывод

Большинство людей представляют себе платину как очень дорогой металл серебристо-белого цвета, который используется для изготовления ювелирных изделий. Однако благодаря своим многочисленным свойствам она получила широкое распространение в различных сферах деятельности человека, от медицины до автомобилестроения.

Хотя за всю историю эксплуатации платины она никогда не использовалась в качестве денег, инвестиции в платину считаются достаточно выгодным видом вложений. Одна унция этого металла превосходит в стоимости аналогичное количество золота на 270$. Если постоянно следить за курсом драгоценных металлов, то можно получить неплохую прибыль.

Наверное, первой ассоциацией со словом «платина» будет что-то вроде платинового обручального кольца, или любого дорогого ювелирного украшения с бриллиантом. В крайнем случае, платиновая памятная монета, или инвестиционный вклад. Однако, в реальной жизни ситуация отличается. Так, платина является одним из тех драгоценных металлов, чье применение в промышленности более распространено, чем использование для ювелирных целей.

По данным USGS за 2012 год

Платиновые автомобильные катализаторы

Как видно из диаграммы выше, основной областью применения платины в настоящее время являются автомобильные катализаторы. Благодаря своим уникальным каталитическим свойствам, платина (а также и родий) используются для очистки выхлопных газов автомобилей от вредных веществ.

Катализатор представляет собой цилиндр с круглым или эллиптическим сечением, внутри которого расположены металлические или керамические соты, покрытые раствором химических веществ и металлов платиновой группы. Сотовая структура применяется для увеличения площади контакта выхлопных газов с реакционной поверхностью. Катализатор установлен внутри контейнера из нержавеющей стали – весь этот узел называется автомобильным катализатором, и устанавливается на автомобиле между двигателем и глушителем.

Выхлопные газы автомобилей содержат значительное число вредных соединений, которые могут быть превращены катализатором в относительно безопасные. Основными загрязняющими веществами выхлопных газов являются:

— угарный газ (СО), который является ядовитым газом

— оксиды азота (NOx), которые вносят вклад в образование кислотных дождей, разрушают озон, образуют смог и вызывают проблемы с дыханием

— углеводороды (HC), которые образуют смог и имеют неприятный запах

— частицы, несущие в себе канцерогенные соединения.

Автомобильные катализаторы превращают более 90% вредных соединений выхлопов бензиновых двигателей в безопасные углекислый газ (CO2), азот (N2) и водяной пар (H2O). Также, автокатализаторы преобразуют более 90% выбросов дизельных двигателей в виде угарного газа, углеводородов и твердых частиц в углекислый газ и водяной пар.

Впервые на законодательном уровне обязательное применение катализаторов для производителей легковых автомобилей было введено в 1975 году в США и Японии. За ними последовали остальные страны с развитым автомобильным рынком — Южная Корея (1987 г.) , Мексика (1989 г.),государства-члены Европейского Союза (1993 г.), Бразилия (1994 г.), Россия (1999 г.) и Китай и Индия (2000 г.) . В России используется европейский стандарт Евро, с 1 января 2013 года все новые автомобили должны соответствовать стандарту Евро-4. В самой Европе в настоящее время действует стандарт Евро-5, переход на Евро-6 намечен на 2015 год.

Очевидно, что применение платины и металлов платиновой группы как компонента автомобильных катализаторов в ближайшем будущем будет только возрастать, поскольку нормы выбросов загрязняющих веществ продолжают ужесточаться.

Ювелирные изделия из платины

В большинстве стран, где изготавливаются ювелирные изделия, применяются сплавы платины с содержанием чистого металла не менее 85%. Другие металлы платиновой группы – палладий, рутений и иридий, а также медь и кобальт, добавляются в платину для улучшения ее обрабатываемости и износостойкости.

Основным преимуществом платины как ювелирного материала является ее прочность, а также устойчивость блеска и цвета. Она может многократно нагреваться и охлаждаться, не теряя своих свойств и не проявляя признаков окисления. Даже самые тонкие участки изделия из платины при этом не меняют своего размера, что позволяет дизайнерам надежно закреплять бриллианты или другие камни. Это дает ювелирам значительную творческую свободу, подчас недоступную с другими материалами.

Пожалуй, наилучшим примером виртуозной техники использования свойств платины являются изделия, где драгоценные камни удерживаются на месте только силой напряжения кольца.

Ювелирная история платины не так велика

Применять платину для изготовления украшений примерно 2000 лет назад начали индейские цивилизации Южной Америки, используя найденные в руслах рек самородки. Однако, на остальных континентах о платине долго не было известно (вернее, ее не замечали, принимая за «неправильное» серебро) и в ювелирном деле ее начали применять относительно недавно.

Современная традиция платиновых ювелирных изделий берет свое начало от европейских придворных ювелиров 18 века и развивается в работах выдающихся ювелиров эпохи эдвардианства и ар-деко, таких как Cartier и Tiffany . После Европы в 20-х годах 20 века бум ювелирных изделий пришел и в США. Но с началом Великой депрессии, а затем и Второй Мировой войны, когда платина стала контролируемым для военных нужд материалом, интерес ювелиров к ней угас.

Спрос на платину начал возрождаться в Японии в 1960-х годах. Платина получила особый статус в Японии, сочетая высокую чистоту, престиж и ценность с традиционной японской скромностью и целомудрием, которые обозначаются в Японии белым цветом – цветом платины. Япония быстро стала основным мировым рынком платиновых ювелирных украшений.

В Европе возрождение платины началось с Германии в 1970-х годах, где ювелиры придали изделиям из платины самобытность, используя абсолютно новый дизайн и применяя глянцевую полировку. Спрос на платиновые изделия начал расти в Италии в 1980-х годах и в Швейцарии, США и Великобритании в 1990-х годах. К 1995 году значительно вырос спрос на платину в Китае, особенно среди молодых городских женщин, которым подошел новый современный стиль платиновых ювелирных украшений. В настоящее время Китай потребляет до 70% всей платины, используемой для изготовления ювелирных изделий, а также является самым крупным рынком платиновых украшений. Также, в последнее десятилетие значительно вырос интерес к платине на рынке Индии, которая имеет значительный потенциал для роста.

Инвестиции в платину

Платина и палладий это материальные активы, которые обладают особым комплексом физических и химических свойств — они неподвластны влиянию времени. Так же как золото и серебро, платина и палладий принимаются как универсальное средство обмена благодаря международной стандартизации их формы и чистоты. Платину можно покупать как физический материал (слитки, монеты), так и в обезличенном виде – специальные металлические счета в банках. Также набирают популярность различные биржевые инструменты (ETF-фонды), привязанные к котировкам платины на рынке.

В 2012 году для инвестиционных целей во всем мире было приобретено более 14 тонн платины и такое же количество палладия.

Платина в химической и нефтеперерабатывающей промышленности

Металлы платиновой группы используются в химической промышленности в качестве катализаторов для повышения эффективности реакций.

Платина широко используется в качестве катализатора при производстве азотной кислоты, которая является исходным материалом для производства азотных удобрений и других веществ.

Также, платиновые катализаторы используются при производстве различных силиконов. Добавление платины к силиконовой смеси катализирует «сшивание» структур силиконов, позволяя получать материал с заданными свойствами. Силикон является очень прочным материалом с отличной устойчивостью к химической коррозии, нагреванию и перепадам температур. Силиконы также очень гибкие, водонепроницаемые и электроизоляционные материалы. Спектр их применения чрезвычайно широк – от деталей двигателей самолетов до медицинских и косметических материалов. Очевидно, что в будущем силиконы будут применяться все шире, и, соответственно, спрос на платину в этой области промышленности будет возрастать.

Платиновые катализаторы используются на нефтеперерабатывающих заводах для производства бензина и нефтехимического сырья, которое являются основой для производства пластмасс, синтетического каучука и полиэфирных волокон. Нефть, поступающая на нефтеперерабатывающие заводы, представляет собой смесь углеводородов, которые относятся к тяжелой и легкой фракции. Соотношение фракций зависит от региона добычи, но тяжелых фракций в целом больше, тогда как для получения бензина и качественного сырья для дальнейшей переработки используется легкая фракция. Поэтому одной из главных задач заводов является преобразование тяжелых фракций в легкие. Это достигается путем сложного многоступенчатого процесса перегонки нефти.

Платина участвует в таких этапах перегонки как риформинг и изомеризация, в результате которых получаются высокооктановые компоненты для бензина. Для риформинга и изомеризации используются катализаторы в виде шариков или гранул из оксида алюминия, покрытых платиной. При этом вес чистой платины составляет не более 0,6% от веса катализатора. На большинстве современных заводов для повышения производительности платину используют совместно с оловом или рением. Платина является ключом к переработке нефти, без нее этот процесс был бы малоэффективен.

В начале, переработка нефти была одной из главных областей промышленного потребления платины. Но совершенствование технологий и самих катализаторов привели к тому, что платины расходуется все меньше, несмотря на растущее число нефтеперерабатывающих мощностей. Объем потребления платины для этой области промышленности не испытывает резких изменений.

Прочие отрасли применения платины

Платиновое оборудование для изготовления стекла

Оборудование из платины используется в производстве различных типов стекла, поскольку оно выдерживает температуру, используемую при изготовлении стекол (до 1700 °С) и абразивное воздействие расплавленного стекла. Платиновое оборудование не реагирует с расплавленным стеклом, не окисляется и не деформируется при высоких температурах.

Платина в медицине

В определенных химических формах, платина может ингибировать разделение живых клеток. Это свойство используется в медицинских препаратах, которые помогают лечить рак – карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин.

Инертность платины к любым соединениям, ее электропроводимость и неаллергенность позволяют активно использовать ее в биомедицине как компонент электростимуляторов, катетеров и другого медицинского оборудования.

Платиновые датчики и свечи зажигания

Платина входит в состав датчиков, применяемых в различных отраслях. Наиболее широко известен датчик кислорода или «лямбда», обеспечивающий правильные пропорции смешивания воздуха и топлива в цилиндрах двигателей автомобилей. Также платина используется в автомобильных датчиках массового расхода воздуха, системах управления климатом и подушками безопасности.

Кроме того, в автомобильных и авиационных двигателях применяются свечи зажигания, электроды которых покрыты платиной и иридием для увеличения срока эксплуатации свечи.

Топливные элементы — будущее платины

В перспективе, потребление платины может возрасти при начале массового производства топливных элементов, где она является частью важнейшего компонента — мембраны. Топливные элементы являются потенциальной альтернативой двигателям внутреннего сгорания, обладая более высоким КПД и полным отсутствием вредных выбросов.

Платина в авиастроении

Платина применяется для покрытия лопаток турбин в газовых (реактивных) двигателях, для повышения их долговечности в условиях агрессивной газовой среды.

Благодаря жаропрочности и химической стойкости платины, в лабораториях для особо точных и требовательных к чистоте измерений используется платиновая посуда.