Platīns: īpašības un pielietojums

Dabā esošās vielas ir gandrīz neizsmeļama stāstu tēma. Turklāt ne visi no tiem ir vienlīdz labi zināmi. Vismaz vispārējai attīstībai ir obligāti jānoskaidro galvenie punkti, kas saistīti ar platīnu, tā īpašībām un pielietojuma iezīmēm.

Tie, kas skolu beiguši pirms vairākiem gadu desmitiem, droši teiktu, ka platīns ir Mendeļejeva periodiskās elementu sistēmas 8. grupas sekundārās apakšgrupas metāls. Tomēr šī klasifikācija ir novecojusi un tagad platīns pieder pie 10. elementu grupas.

Nav iespējams pateikt, kā šis metāls izskatās dabā. Patiešām, tīrā veidā to var iegūt tikai mākslīgi. Platīna rūdās ir tikai nelieli galvenās vielas ieslēgumi. No fiziskā viedokļa tie ir izomorfi Pt maisījumi ar:

• varš;
• dzelzs;
• niķelis;
• Sudrabs;
• dažādi platīna grupas metāli.

Platīna rūdas ir izkaisītas visur. Lielākā daļa no tiem ir koncentrēti Jaunajā pasaulē. Tāpēc platīna atklāšanas gods pieder senajiem indiešiem... Pat eksperti nezina, kad tieši viņi sāka iegūt šo metālu. Bet pēc tam, kad eiropieši atklāja platīnu, tā loma ekonomikā izrādījās diezgan negatīva.

Nav brīnums, ka 1735. gadā Spānijā viņi nolēma aizliegt iepriekš iegūtā platīna ievešanu metropolē. To, kas atkal tika iegūts Kolumbijā, pavēlēja rūpīgi atdalīt no sudraba un appludināt upēs. Un viss, ko viņiem izdevās ievest pašā Spānijā, svinīgā gaisotnē noslīka jūrā.

Bet ir ziņkārīgi, ka ir pagājis mazāk nekā pusgadsimts, kopš Madride, gluži pretēji, sāka palielināt platīna izejvielu importu. Tad viņi sāka to izmantot valsts mērogā, lai viltotu monētas no citiem dārgmetāliem. Līdz 1820. gadam, saskaņā ar dažādiem avotiem, Eiropā bija no 3 līdz 7 tonnām platīna. Tieši no tā Francijā tika izgatavoti metra un kilograma standarti. Bet tai vēl ilgi nebija nekāda nopietna pielietojuma.

Tīra platīna īpatnējais svars ir 21,45 grami uz kubikmetru. sk. Tas kūst aptuveni 1768 grādu temperatūrā pēc Celsija. Vārīšanās (iztvaikošana) notiek 3825 grādos. Tieši šīs temperatūras īpašības ilgu laiku neļāva neizdalīt tīru metālu, vēl jo mazāk noteikt tā izmantošanu. Turklāt platīns ir cietāks par zeltu un sudrabu, un to ir diezgan grūti mehāniski apstrādāt.

Šis metāls ir kaļams un elastīgs. Tā stiepes izturība ir diezgan iespaidīga.

Tas izšķīst tikai:

• karaliskais degvīns;
• šķidrs broms;
• karsēta sērskābe (bet ārkārtīgi lēni).

Tāpēc nav jēgas vest to pie magnēta, lai atdalītu no sudraba vai zelta. Jums tikai jāsaprot, ka nav tīras platīna rotaslietas. Tie var saturēt dažādu koncentrāciju dzelzi un niķeli, un tieši šie piemaisījumi diezgan labi reaģē uz magnētu.

Interesanti, ka mikrokosmosā platīnam var būt magnētiskas īpašības. Fiziķiem eksperimentā izdevās tos atrast netālu no metāla atomu slāņa; atklāšana tika izsludināta 2018. Lai vielai piešķirtu feromagnētiskas īpašības, bija jāizmanto jonu šķidrums - jauna veida viela, kas īpaši radīta pētījumu laikā. Kas attiecas uz platīna krāsu, tad dabā tā ir nokrāsota sudrabaini baltā tonī. Dažkārt ir arī tumši pelēki eksemplāri.

Ir svarīgi iegūt platīna rūdu no zemes zarnām, jo ​​tam ir vairāki veidi.

Neskatoties uz sākotnējo platīna atradņu atrašanu Dienvidamerikā, 21. gadsimtā lielākās atradnes pasaulē atrodas Āfrikā. Pareizāk sakot, tad Dienvidāfrikā. Bušvelda komplekss - milzu platīna grupas metālu uzkrājums; tiek uzskatīts, ka tas parādījās pirms 2 miljardiem gadu vulkānisko procesu rezultātā. Pēc formas Dienvidāfrikas lauks atgādina "šķīvi" ar diametru 370 km. Komplekss sastāv no vairākiem horizontiem, kas ir vērsti uz iekšzemi.

Tajā pašā laikā nogulumu biezums 2 horizontos no trim ir tikai aptuveni 1 m. Platrifa horizonts, kas šobrīd tiek aktīvi attīstīts, dažādās vietās ir 5-90 m biezs. To iegūst atklātā veidā. Komplekss tika atklāts 1924. gadā. Tieši no šejienes ¾ no visa iegūtā platīna nonāk pasaules tirgū.

Bet pat šodien mūsu valsts ir iekļauta vadošo valstu sarakstā platīna rūdu ieguvē. Tiesa, tā jau ir otrajā vietā, 5,8 reizes atpaliekot no Dienvidāfrikas. Dārgmetāls tiek eksportēts arī no Krievijas. Trešo rindu pasaules reitingā ieņem Zimbabve, kur tiek iegūts aptuveni 3 reizes mazāk platīna (9 tonnas).

Un arī tiek iegūts platīns:

• ASV (6000 kg);
• Kanāda (apmēram 5000 kg);
• citi štati (6100 kg kopā).

Šo metālu var iegūt gan ar atklātu, gan ar raktuvēm. Karjeri galvenokārt atrodas tur, kur atrodami sekundārie izvietotāji. Šajās vietās platīns tika nogulsnēts pēc primāro nogulšņu mehāniskas iznīcināšanas. Bet ģeologi jau sen ir noskaidrojuši, ka lielākā daļa no tā ir koncentrēta niķeļa rūdu pazemes slāņos. Raktuvju ieguve maz atšķiras no darba ar citiem metāliskiem minerāliem; ir vērts atzīmēt tikai ievērojamu roku darba daļu.

Pēc bagātināšanas tā koncentrācija palielinās par 3 kārtām. Bušveldas kompleksā, lai iegūtu 1 kg platīna, galu galā (ņemot vērā tehnoloģiskos zudumus) ir nepieciešams izcelt 500–1500 kg rūdas. Pēc tam pusfabrikātu apstrādā rafinēšanas metalurģijas krāsnīs un īpašos pārveidotājos; bet gala rezultāts tiek sasniegts tikai pēc attīrīšanas, kad metāla koncentrācija ir 99,5%.

Platīns ir labāks par zeltu, jo tas ir stiprāks par to. Tāpēc platīna izstrādājumu kalpošanas laiks ir daudz lielāks. Ir daudz grūtāk tos saskrāpēt. Līdz ar to šāda veida rotaslietas (un ne tikai) ir retāk salabotas. Novecojis platīns vēl vairāk atšķiras no zelta.

Pateicoties patinai, tas iegūst pelēku krāsu ar matētu spīdumu. Daudzi valkātāji cenšas atbrīvoties no šī efekta un pulēt savas rotaslietas. Pēc citu cilvēku domām, patina padara dārgmetālu ja ne vēl vērtīgāku, tad jebkurā gadījumā interesantāku. Neredzot to dzīvajā, diez vai izdosies pieņemt pareizo lēmumu. Rodija slānis uz baltā zelta pakāpeniski nolietosies, un tas kļūs daudz dzeltenāks.

Tie arī pakāpeniski izbalinās, un tie būs sistemātiski jātīra. Galu galā sudrabs ir ķīmiski aktīvs, un tas neizbēgami reaģēs ar visbiežāk sastopamajām vielām, pat ar atmosfēras skābekli. Taču visu šo atšķirību par labu platīnam aizēno fakts, ka tas ir manāmi mazāk pieejams nekā zelts un vēl jo vairāk sudrabs.

Volframs ir līdzīgs platīnam. Bet tas ir ievērojami lētāks, savukārt volframa izstrādājumu izturība ir arī augsta. Problēma ir tā, ka volframu ir daudz grūtāk apstrādāt tā parastajā formā. Volframa gredzena pārprojektēšana, tā izmēra pielāgošana nav viegls uzdevums pat ar 21. gadsimta tehnoloģijām. Tādas pašas grūtības rodas, izmantojot titāna imitācijas.

Ir diezgan daudz platīna sakausējumu veidu. Lielākā daļa rotaslietu ir izgatavotas no 950 metāla, kas satur 95% tīra platīna. Dažreiz jūs varat atrast 900. sakausējumu. Tās acīmredzamie trūkumi ir ne pārāk piesātināta krāsa un neizteiksmīgs spīdums. Tāpēc estētiskā ziņā tas daudz zaudē līdz 950 metālam.

Plaši izplatīti ir platīna sakausējumi ar irīdiju. Jo vairāk šī otrā komponenta, jo ugunsizturīgāks būs savienojums. Platīna-irīdija sakausējumu kristalizācijas diapazons ir salīdzinoši šaurs. Arī vielas cietība un izturība ievērojami palielinās.

Dažādiem nolūkiem platīnu var leģēt arī ar:

• varš;
• rutēnijs;
• palādijs;
• niķelis;
• rodijs.

Ļoti lielu platīna daļu izmanto rūpniecībā. Tehnologi augstu novērtē šī metāla īpašību, lai paātrinātu dažādas ķīmiskās reakcijas, nepatērējot. Mūsdienās to dažkārt izmanto medicīnā, galvenokārt zobu protezēšanai. Jau pagājušā gadsimta vidū šis lietojums veidoja vairākus procentus no visa iegūtā platīna. Šis skaitlis pakāpeniski palielinās.

Tā izmantošana ir plaši izplatīta arī slāpekļskābes ražošanā (kā amonjaka oksidētāju). Tiesa, šajā gadījumā biežāk tiek izmantots platīna-rodija sakausējums, nevis tīrs metāls. Šīs izvēles iemesli interesē tikai tehnologus, un tie ir ārpus šī raksta darbības jomas.Vēl viens dārgmetāls tiek izmantots sērskābes ražošanā, ogļūdeņražu, acetilēna, ketonu hidrogenēšanā.

Bet platīnu plaši izmanto arī naftas pārstrādes rūpniecībā. Tas ir lielisks katalizators, lai paātrinātu benzīna ražošanu. Destilācijas kolonnās tiek ievietots nevis siets, kā dažreiz tiek uzskatīts, bet gan smalki izkliedēts platīna pulveris. Tas ir izturīgāks par molibdēnu un vanādiju. Un arī par labu platīnam liecina paaugstinātā efektivitāte.

Platīnu var izmantot elektrisko krāšņu pretestības kontaktos. To var atrast daudzos citos elektriskajos kontaktos.

Platīna-kobalta sakausējums ir nepieciešams, lai izveidotu magnētus, kas apvieno kompaktumu un lielisku veiktspēju.

Daudzi autobraucēji katru dienu netieši izmanto sev platīnu. Automašīnās to galvenokārt satur katalizatori. Šis metāls palīdz samazināt izplūdes gāzu toksicitāti, tādējādi uzlabojot pilsētas atmosfēras stāvokli. Katalizatorā esošais platīna pārklājums tiek uzklāts uz monolīta keramikas elementa.

Atgriežoties pie medicīnas, ir vērts atzīmēt, ka unikālie ķirurģiskie instrumenti ir izgatavoti uz platīna bāzes. Tos var dezinficēt ar spirta degļiem, neizmantojot īpašus reaģentus. Zobārstiem patīk strādāt ar instrumentiem, kas pārklāti ar plānu platīna kārtu. Platīna-irīdija elektrodus izmanto sirds ritma kontrolei un dzirdes problēmu protezēšanai.

Taču nevar nepieminēt "baltā metāla" lomu citās jomās.

Tātad, tas ir ļoti pieprasīts stikla ražošanā... Pareizāk sakot, nevis logu stikli, bet gan augstas kvalitātes optiskie stikli. Rodija-platīna savienojums palīdz izgatavot stikla šķiedras presformas, kuru biezums nepārsniedz 1 mm. Tas ir darbojies daudzus tūkstošus stundu 1400-1500 grādu temperatūrā, kas veidojas stikla krāsnīs.

Elitārais čehu stikls, kas maksā gandrīz pasakainu naudu, ir izgatavots platīna tīģeļos.

Protams, ķīmiskā rūpniecība nevarēja paiet garām šādai vielai, kas ir tik izturīga pret karstumu un kodīgākajiem reaģentiem. To izmanto, lai izgatavotu tīģeļus no platīna, citus piederumus pētniecības un ekspertu laboratorijām, īpaši tīrām nozarēm.

Tātad, tieši tā uz Pt bāzes izveido dažas ierīces, ko izmanto pusvadītāju kristālu radīšanāv. Tikai to iekšienē iespējams radīt tādus apstākļus, kad piemaisījumu koncentrācija būs mazāka par 1 atomu uz miljonu. Pat platīna tīģeļos tiek ražoti kristāli, kas nepieciešami lāzeru radīšanai un kontaktiem vājstrāvas elektrotehnikā.

Šis metāls sniedzas tālāk:

• spoguļi, ko izmanto lāzeru iekšpusē;
• retortes fluorūdeņražskābes un perhlorskābes ražošanai;
• nešķīstoši anodi galvanizācijas iekārtām;
• pretestības termometri;
• atsevišķas mikroviļņu iekārtu daļas;
• zāles, kas nomāc dažus vēža veidus;
• monētu un zīmotņu, medaļu un ordeņu izgatavošana;
• iekārtas vitamīnu un dažu citu farmakoloģisko preparātu sintezēšanai.

Jau pašā sākumā jākoncentrējas uz cenu. Platīns ar identisku smalkumu būs vismaz trīs reizes dārgāks par zeltu... Turklāt ar to nedarbojas tik daudz juvelieru. Lielākā daļa šādu amatnieku strādā Rietumeiropā. No turienes ieteicams koncentrēties uz rotaslietām. Taču neuzticies cenu zīmei un pārdevēju vārdiem, bet pieprasi oficiālus sertifikātus.

Kobalta un rutēnija pievienošana var palielināt produkta kalpošanas laiku. Rotaslietas, kurām pievienots irīdijs, ir lielāka iespēja saskrāpēt, taču tas ietaupa naudu. Izlase ir jāizvēlas, pirmkārt, ņemot vērā jūsu finansiālās iespējas.

Un vēl daži padomi:

• platīns ir vizuāli apvienots ar jebkuriem dārgakmeņiem;
• labākais risinājums (ja ir pieejami līdzekļi) būtu to kombinēt ar dimantiem;
• ievietotajiem akmeņiem jāatbilst vispārējai koncepcijai;
• iegravēti burti un dizaini var ātri iziet no modes;
• un, protams, jums jāiet uz oficiālu juvelierizstrādājumu veikalu, nevis uz pirmo mazumtirdzniecības vietu, ar kuru saskaraties pa ceļam, vai uz kiosku pazemes pārejas vidū.

Šeit nav īpašu prasību. Tīrīšanu parasti veic ar platīnam raksturīgiem preparātiem. Tos var iegādāties lielākajā daļā juvelierizstrādājumu veikalu. Daži cilvēki izmanto nepiesātinātu ziepjūdeni vai ļoti atšķaidītu amonjaku. Dažreiz tiek izmantoti arī šķidrie trauku mazgāšanas līdzekļi; tomēr domājams, ka ziepes un želejas zaudē spīdumu.

To veic tikai pieredzējuši juvelieri, izmantojot īpašu aprīkojumu. Glabājiet platīna priekšmetu atsevišķi no rotaslietām, kas izgatavotas no citiem metāliem. Tas pasargās tos no deformācijas, pieskaroties ar cietāku priekšmetu.

Platīna augstā vērtība ir saistīta ne tikai ar tā unikālajām īpašībām, bet arī ar tā salīdzinošo retumu. Ir aprēķināts, ka pat atradnēs (tāpat kā visā zemes garozā) Pt koncentrācija ir 30 reizes mazāka nekā zelta koncentrācija. No 1828. līdz 1845. gadam mūsu valstī tika izgatavotas platīna monētas. To nominālvērtība bija 3, 6 un 12 rubļi, un kopējais patērētā metāla daudzums pārsniedza 14 tonnas. Platīns dārgmetālu kategorijā iekļuva tikai 1751. gadā – ir pagājuši aptuveni 200 gadi, kopš tas kļuva zināms Eiropā.

Un mūsu valstī pirmajos 10 ieguves gados viņi atguva tikpat daudz platīna kā visā Amerikā gadsimtos pirms Urālu atradņu atklāšanas. UN tieši Krievijā tika atrasts gan lielākais (parasti pārkausēts), gan lielākais no saglabājušajiem tīrradņiem. Platīns ķīmiskā elementa statusu saņēma 1735. gadā, kad itālis D. Skaligers pierādīja savu nešķīstību; agrāk tika uzskatīts, ka tā ir vienkārša viela.

Ķīmiski tīrs platīns no rūdas tika izolēts tikai 68 gadus vēlāk Anglijā. Metāliskā formā tas ir pilnīgi bioloģiski neitrāls. Tomēr atsevišķi savienojumi (galvenokārt ar fluoru) var būt ārkārtīgi bīstami dzīvībai. Un 1867. gadā visus Krievijas platīna krājumus (tūlīt pēc pārdošanas moratorija atcelšanas) nopirka Anglija. Bet pat divdesmitā gadsimta pirmajos gados mūsu valsts saražoja vismaz 90% no pasaules produkcijas (jo fantastiskas rezerves Āfrikas dienvidos tika atrastas tikai 20. gadu vidū).

Tāpēc nav pārsteidzoši, ka 1918. gada maijā tika izveidots īpašs institūts platīna izpētei. Tagad viņš ir daļa no Vispārējās un neorganiskās ķīmijas institūta. Daži platīnu saturoši minerāli satur arī antimonu, arsēnu vai sēru, taču tie ir retāk sastopami nekā savienojumi ar metāliem. Tādējādi Krasnojarskas apgabala ziemeļos iegūtais minerāls Norilskīts satur 25% dzelzs un 26% niķeļa. Interesanti, ka vienā no platīna rūpnieciskās ražošanas posmiem var izmantot cukura šķīdumu.

Un šī metāla nosaukumi ir diezgan dažādi: to sauc gan par "puvušu zeltu", gan "vardes zeltu". Tās mazajiem kristāliem ir kubiska forma. Sākotnēji, 19. gadsimta pirmajā pusē, mūsu valstī no platīna tika izgatavoti gredzeni un stīpas mucām. Elektrovadītspējas ziņā šis metāls ir zemāks par varu, alumīniju un sudrabu. Platīns sāk oksidēties ar atmosfēras skābekli tikai temperatūrā virs 200 grādiem.

Plašāku informāciju par platīnu un tā īpašībām skatiet videoklipā.