Platyna: właściwości i zastosowania

Substancje występujące w przyrodzie są niemal niewyczerpanym tematem opowieści. Co więcej, nie wszystkie z nich są równie dobrze znane. Konieczne jest poznanie, przynajmniej dla ogólnego rozwoju, głównych punktów związanych z platyną, jej właściwościami i cechami zastosowania.

Ci, którzy ukończyli szkołę kilkadziesiąt lat temu, śmiało powiedzieliby, że platyna jest metalem drugorzędnej podgrupy 8. grupy Układu Okresowego Pierwiastków Mendelejewa. Jednak ta klasyfikacja jest przestarzała i teraz platyna należy do 10 grupy pierwiastków.

Nie da się powiedzieć, jak ten metal wygląda w naturze. Rzeczywiście, w czystej postaci można go uzyskać tylko sztucznie. Rudy platyny mają tylko niewielkie wtrącenia głównej substancji. Z fizycznego punktu widzenia są to izomorficzne mieszaniny Pt z:

• Miedź;
• żelazo;
• nikiel;
• srebro;
• różne metale z grupy platynowców.

Rudy platyny są porozrzucane wszędzie. Większość z nich koncentruje się w Nowym Świecie. Dlatego zaszczyt odkrycia platyny należy do starożytnych Indian... Nawet eksperci nie wiedzą, kiedy dokładnie zaczęli wydobywać ten metal. Ale po odkryciu platyny przez Europejczyków jej rola w gospodarce okazała się raczej negatywna.

Nic dziwnego, że w 1735 roku w Hiszpanii postanowiono zakazać importu wydobytej wcześniej platyny do metropolii. To, co ponownie wydobywano w Kolumbii, kazano starannie oddzielać od srebra i zalewać rzekami. A wszystko, co udało im się sprowadzić do samej Hiszpanii, w uroczystej atmosferze utonęło w morzu.

Ciekawe jednak, że minęło niecałe pół wieku odkąd Madryt rozpoczął wzmożony import surowców platynowych. Następnie zaczęli używać go na skalę krajową do fałszowania monet z innych metali szlachetnych. Według różnych źródeł w 1820 r. w Europie było od 3 do 7 ton platyny. To z niego powstały wzorce metra i kilograma we Francji. Ale jeszcze przez długi czas nie miała żadnego poważnego zastosowania.

Ciężar właściwy czystej platyny wynosi 21,45 gramów na metr sześcienny. zobacz Topi się w temperaturze około 1768 stopni Celsjusza. Wrzenie (parowanie) następuje przy 3825 stopniach. To właśnie te cechy temperaturowe przez długi czas nie pozwalały na izolację czystego metalu, a tym bardziej na ustalenie jego zastosowania. Ponadto platyna jest twardsza niż złoto i srebro i raczej trudno ją mechanicznie obrabiać.

Ten metal jest plastyczny i ciągliwy. Jego wytrzymałość na rozciąganie jest imponująca.

Rozpuszcza się tylko w:

• wódka królewska;
• ciekły brom;
• podgrzany kwas siarkowy (ale bardzo powoli).

Dlatego nie ma sensu przykładać go do magnesu, aby oddzielić go od srebra lub złota. Musisz tylko zrozumieć, że nie ma biżuterii z czystej platyny. Mogą zawierać różne stężenia żelaza i niklu i to właśnie te zanieczyszczenia dość dobrze reagują na magnes.

Ciekawe, że w mikrokosmosie platyna może mieć właściwości magnetyczne. Fizycy w eksperymencie zdołali znaleźć je w pobliżu warstwy atomowej metalu; otwarcie ogłoszono w 2018 roku. Aby nadać substancji właściwości ferromagnetyczne, należało użyć cieczy jonowej - nowego rodzaju substancji, stworzonej specjalnie podczas badań. Jeśli chodzi o barwę platyny, to w naturze jest pomalowana na srebrzystobiały odcień. Czasami zdarzają się też ciemnoszare okazy.

Ważne jest, aby wydobyć rudę platyny z wnętrzności ziemi, ponieważ istnieje kilka sposobów.

Pomimo pierwotnego odkrycia złóż platyny w Ameryce Południowej, największe złoże na świecie w XXI wieku znajduje się w Afryce. Mówiąc dokładniej, w Republice Południowej Afryki. Kompleks Bushveld - gigantyczne nagromadzenie metali z grupy platynowców; uważa się, że pojawił się 2 miliardy lat temu w wyniku procesów wulkanicznych. Kształtem pole południowoafrykańskie przypomina „płytę” o średnicy 370 km. Kompleks składa się z kilku horyzontów skierowanych w głąb lądu.

Jednocześnie miąższość osadów w 2 z trzech poziomów wynosi tylko około 1 m. Horyzont Platrif, który jest obecnie aktywnie zagospodarowany, ma w różnych miejscach miąższość 5-90 m. Jest wydobywany w sposób otwarty. Kompleks został otwarty w 1924 roku. To właśnie stąd ¾ całej wydobytej platyny trafia na rynek światowy.

Ale nawet dzisiaj nasz kraj znajduje się na liście wiodących krajów w wydobyciu rud platyny. To prawda, że ​​jest już na drugim miejscu, 5,8 razy za RPA. Metal szlachetny jest również eksportowany z Rosji. Trzecie miejsce w światowym rankingu zajmuje Zimbabwe, gdzie wydobywa się około 3 razy mniej platyny (9 ton).

A także wydobywa się platynę:

• USA (6000 kg);
• Kanada (około 5000 kg);
• inne stany (6100 kg razem).

Metal ten można wydobywać zarówno metodą odkrywkową, jak i kopalnianą. Kamieniołomy znajdują się głównie tam, gdzie znajdują się wtórne placery. W tych miejscach platyna osadzała się po mechanicznym zniszczeniu pierwotnych złóż. Ale geolodzy od dawna odkryli, że większość z nich jest skoncentrowana w podziemnych warstwach rud niklu. Górnictwo kopalniane niewiele różni się od pracy z innymi minerałami metalicznymi; warto zwrócić uwagę tylko na znaczną część pracy fizycznej.

Po wzbogaceniu jego stężenie wzrasta o 3 rzędy wielkości. W kompleksie Bushveld wydobycie 1 kg platyny docelowo (z uwzględnieniem strat technologicznych) wymaga wydobycia 500-1500 kg rudy. Następnie półprodukt przetwarzany jest w piecach hutniczych rafinacji i specjalnych konwertorach; ale ostateczny wynik osiąga się dopiero po rafinacji, gdy stężenie metalu wynosi 99,5%.

Platyna jest lepsza niż złoto, ponieważ jest od niej mocniejsza. Dlatego żywotność produktów platynowych jest znacznie wyższa. Znacznie trudniej je podrapać. W rezultacie tego typu biżuteria (i nie tylko) jest mniej podatna na naprawę. Postarzana platyna jeszcze bardziej różni się od złota.

Dzięki patynie nabiera szarego koloru z matowym połyskiem. Wielu użytkowników próbuje pozbyć się tego efektu i wypolerować swoją biżuterię. Według innych osób patyna czyni metal szlachetny, jeśli nie nawet bardziej wartościowy, to w każdym razie bardziej interesujący. Bez zobaczenia go na żywo jest mało prawdopodobne, że uda się podjąć właściwą decyzję. Warstwa rodu na białym złocie będzie się stopniowo ścierać i stanie się znacznie żółtawa.

Stopniowo również zanikają i będą musiały być systematycznie czyszczone. W końcu srebro jest aktywne chemicznie i nieuchronnie wchodzi w reakcje z najpowszechniejszymi substancjami, nawet z tlenem atmosferycznym. Cała ta różnica na korzyść platyny jest jednak przyćmiona przez fakt, że jest ona zauważalnie mniej dostępna niż złoto, a jeszcze bardziej srebro.

Wolfram jest podobny do platyny. Ale jest znacznie tańszy, a wytrzymałość produktów wolframowych jest również wysoka. Problem polega na tym, że wolfram jest znacznie trudniejszy do przetworzenia w normalny kształt. Przeprojektowanie pierścienia wolframowego, dopasowanie jego rozmiaru nie jest łatwym zadaniem, nawet przy technologii XXI wieku. Te same trudności pojawiają się przy stosowaniu imitacji tytanu.

Istnieje wiele rodzajów stopów platyny. Większość biżuterii wykonana jest z metalu 950, który zawiera 95% czystej platyny. Czasami można znaleźć 900. stop. Jego oczywiste wady to niezbyt nasycony kolor i niewyraźny połysk. Dlatego pod względem estetycznym dużo traci do 950 metalu.

Szeroko rozpowszechnione są stopy platyny z irydem. Im więcej tego drugiego składnika, tym bardziej ogniotrwały będzie związek. Zakres krystalizacji stopów platynowo-irydowych jest stosunkowo wąski. Znacznie wzrasta również twardość i wytrzymałość substancji.

W różnych celach platynę można również stapiać z:

• Miedź;
• ruten;
• paladium;
• nikiel;
• rod.

Bardzo duża część platyny jest wykorzystywana w przemyśle. Technolodzy wysoko cenią sobie właściwość tego metalu do przyspieszania różnych reakcji chemicznych bez zużywania. Obecnie bywa stosowany w medycynie, przede wszystkim w protetyce stomatologicznej. Już w połowie ubiegłego wieku wykorzystanie to stanowiło kilka procent całej wydobytej platyny. Liczba ta stopniowo rośnie.

Jego zastosowanie jest również szeroko rozpowszechnione w produkcji kwasu azotowego (jako utleniacza amoniaku). To prawda, że ​​w tym przypadku częściej stosuje się stop platynowo-rodowy, a nie czysty metal. Powody tej preferencji są interesujące tylko dla technologów i wykraczają poza zakres tego artykułu.Kolejny metal szlachetny jest wykorzystywany do produkcji kwasu siarkowego, uwodorniania węglowodorów, acetylenu, ketonów.

Ale platyna jest również szeroko stosowana w przemyśle rafinacji ropy naftowej. Jest doskonałym katalizatorem przyspieszającym produkcję benzyny. W kolumnach destylacyjnych nie umieszcza się siatki, jak się czasem uważa, ale drobno zdyspergowany proszek platyny. Jest trwalszy zarówno od molibdenu, jak i wanadu. A także na korzyść platyny świadczy zwiększona wydajność.

Platyna może być stosowana w stykach oporowych pieców elektrycznych. Można go znaleźć w wielu innych stykach elektrycznych.

Stop platynowo-kobaltowy jest potrzebny do tworzenia magnesów, które łączą zwartość i doskonałą wydajność.

Wielu kierowców bezwarunkowo używa dla siebie platyny każdego dnia. W samochodach znajduje się głównie w katalizatorach. Metal ten pomaga zmniejszyć toksyczność spalin, poprawiając tym samym stan atmosfery miejskiej. Powłoka platynowa w katalizatorze jest nakładana na monolityczny element ceramiczny.

Wracając do medycyny, warto zauważyć, że na bazie platyny powstają unikatowe narzędzia chirurgiczne. Można je dezynfekować palnikami alkoholowymi bez konieczności stosowania specjalnych odczynników. Dentyści uwielbiają pracować z instrumentami pokrytymi cienką warstwą platyny. Elektrody platynowo-irydowe służą do kontroli rytmu serca, a do protetyki przy problemach ze słuchem.

Ale nie można nie wspomnieć o roli „białego metalu” w innych dziedzinach.

Więc, jest bardzo poszukiwany w produkcji szkła... A raczej nie szkło okienne, ale wysokiej jakości szkła optyczne. Mieszanka rodowo-platynowa pozwala uzyskać matryce z włókna szklanego o grubości mniejszej niż 1 mm. Funkcjonuje od wielu tysięcy godzin w temperaturze 1400-1500 stopni, która rozwija się wewnątrz pieców szklarskich.

W platynowych tyglach produkowane jest elitarne czeskie szkło, które kosztuje niemal bajeczne pieniądze.

Oczywiście przemysł chemiczny nie mógł przejść obok takiej substancji tak odpornej na ciepło i najbardziej żrące odczynniki. Służy do wyrobu tygli z platyny, innych przyborów dla laboratoriów badawczych i eksperckich, zwłaszcza dla przemysłu czystego.

Więc dokładnie na podstawie Pt stworzyć kilka urządzeń wykorzystywanych do tworzenia kryształów półprzewodnikowychv. Dopiero w ich wnętrzu można stworzyć takie warunki, w których stężenie zanieczyszczeń będzie mniejsze niż 1 atom na milion. Nawet w tyglach platynowych powstają kryształy niezbędne do tworzenia laserów i styków w elektrotechnice niskoprądowej.

Ten metal przechodzi dalej w:

• lustra używane wewnątrz laserów;
• retorty do produkcji kwasu fluorowodorowego i nadchlorowego;
• nierozpuszczalne anody do sprzętu galwanicznego;
• termometry oporowe;
• oddzielne części sprzętu mikrofalowego;
• leki hamujące niektóre formy raka;
• produkcja monet i insygniów, medali i zamówień;
• sprzęt do syntezy witamin i niektórych innych preparatów farmakologicznych.

Od samego początku musisz skupić się na cenie. Platyna o identycznej próbie będzie co najmniej trzy razy droższa od złota... Co więcej, nie pracuje z nim tak wielu jubilerów. Zdecydowana większość takich rzemieślników pracuje w Europie Zachodniej. Wskazane jest, aby stamtąd skupić się na biżuterii. Ale nie ufaj metce i słowom sprzedawców, ale żądaj oficjalnych certyfikatów.

Dodatek kobaltu i rutenu może wydłużyć żywotność produktu. Biżuteria z dodatkiem irydu jest bardziej podatna na zarysowania, ale oszczędza pieniądze. Próbkę należy wybrać przede wszystkim biorąc pod uwagę Twoje możliwości finansowe.

I jeszcze kilka wskazówek:

• platyna łączy się wizualnie z dowolnymi kamieniami szlachetnymi;
• najlepszą opcją (jeśli są dostępne fundusze) byłoby połączenie go z diamentami;
• wstawione kamienie muszą odpowiadać ogólnej koncepcji;
• grawerowane litery i wzory szybko wychodzą z mody;
• i oczywiście musisz udać się do oficjalnego sklepu jubilerskiego, a nie do pierwszego punktu sprzedaży detalicznej, który napotkasz po drodze lub do kiosku na środku przejścia podziemnego.

Nie ma tu żadnych szczególnych wymagań. Czyszczenie odbywa się zwykle za pomocą środków czyszczących specyficznych dla platyny. Można je kupić w większości sklepów jubilerskich. Niektórzy ludzie używają nienasyconej wody z mydłem lub mocno rozcieńczonego amoniaku. Czasami stosuje się również płynne detergenty do mycia naczyń; jednak uważa się, że mydła i żele powodują utratę połysku.

Wykonywany jest tylko przez doświadczonych jubilerów przy użyciu specjalnego sprzętu. Przedmiot platynowy należy przechowywać oddzielnie od biżuterii wykonanej z innych metali. To uchroni je przed deformacją przy dotknięciu twardszym przedmiotem.

Wysoka wartość platyny wynika nie tylko z jej własnych unikalnych właściwości, ale także z jej względnej rzadkości. Szacuje się, że nawet w złożach (jak w całej skorupie ziemskiej) koncentracja Pt jest 30 razy mniejsza niż koncentracja złota. W latach 1828-1845 w naszym kraju powstawały monety platynowe. Ich nominał wynosił 3, 6 i 12 rubli, a łączna ilość zużytego metalu przekroczyła 14 ton. Platyna znalazła się w kategorii metali szlachetnych dopiero w 1751 r. – minęło około 200 lat odkąd stała się znana w Europie.

A w naszym kraju w ciągu pierwszych 10 lat wydobycia wydobyto tyle platyny, co w całej Ameryce w ciągu wieków poprzedzających odkrycie złóż Uralu. ORAZ to w Rosji znaleziono zarówno największe (na ogół przetopione), jak i największe z zachowanych bryłek. Platyna uzyskała status pierwiastka chemicznego w 1735 r., kiedy włoski D. Scaliger udowodnił jej nierozpuszczalność; wcześniej uważano, że jest to prosta substancja.

Dopiero 68 lat później w Anglii wyizolowano z rudy chemicznie czystą platynę. W postaci metalicznej jest całkowicie obojętny biologicznie. Jednak poszczególne związki (głównie z fluorem) mogą być skrajnie zagrażające życiu. A w 1867 r. wszystkie rosyjskie zapasy platyny (bezpośrednio po zniesieniu moratorium na sprzedaż) zostały kupione przez Anglię. Ale nawet w pierwszych latach XX wieku nasz kraj stanowił co najmniej 90% światowej produkcji (ponieważ fantastyczne rezerwaty w południowej Afryce znaleziono dopiero w połowie lat 20. XX wieku).

Nic więc dziwnego, że w maju 1918 roku powstał specjalny instytut do badania platyny. Obecnie jest częścią Instytutu Chemii Ogólnej i Nieorganicznej. Niektóre minerały zawierające platynę zawierają również antymon, arsen lub siarkę, ale są one mniej powszechne niż związki z metalami. Tak więc minerał Norylskit wydobywany na północy Terytorium Krasnojarskiego zawiera 25% żelaza i 26% niklu. Ciekawe, że na jednym z etapów przemysłowej produkcji platyny można zastosować roztwór cukru.

A nazwy tego metalu są dość zróżnicowane: nazywa się go zarówno „zgniłym złotem”, jak i „żabim złotem”. Jego małe kryształki mają kształt sześcienny. Początkowo, w pierwszej połowie XIX wieku, z platyny wykonywano w naszym kraju pierścienie i obręcze do beczek. Pod względem przewodnictwa elektrycznego ten metal jest gorszy od miedzi, aluminium i srebra. Platyna zaczyna utleniać się tlenem atmosferycznym dopiero w temperaturach powyżej 200 stopni.

Więcej informacji na temat platyny i jej właściwości znajdziesz w filmie.