Добування і фізичні властивості платинових металів

Поширеність в природі та добування. Платина та платиноїди – рутеній, родій, паладій, осмій, іридій – завжди трапляються разом. Сумарний вміст їх у земній корі становить близько 10^–6 %. Існують вони переважно у вільному стані, а в сульфідних мідно-нікелевих рудах вони є домішками у вигляді сполук із Сульфу­ром, Арсеном та Стибієм. Найрідкіснішим серед платиноїдів є рутеній, який був відкритий казанським хіміком К.К. Клаузіусом у 1844 р. і так названий на честь Росії.

Самородна платина трапляється у вигляді суміші металічних сплавів, водить до складу природного сплаву іридосміну, що містить як основні компоненти іридій та осмій. Переробка таких природних сплавів зводиться до відмивання їх від пустої породи і розділення суміші металів.

Всі відомі методи переробки самородної платини починаються з її обробки царською горілкою. При цьому платина та паладій переходять у розчин у вигляді комплексних кислот H₂[MeCl₆]:

3Pt + 4HNO₃ + 18HCl = 3H₂[PtCl₆] + 4NO + 8H₂O.

Осмій та іридій частково залишаються у вигляді осаду. Потім за допомогою відновників платиноїди переводять у сполуки, де ці елементи виявляють нижчі ступені окиснення, а платину осаджують у вигляді малорозчинної комплексної сполуки (NH₄)₂[PtCl₆], яка під час нагрівання розкладається з утворенням порошко­подібної платини:

(NH₄)₂[PtCl₆] = Pt + 2NH₃ + 2HCl + 2Cl₂.

Потім порошкову платину переплавляють у злитки. Як правило, вона містить 99,7–99,8 % Pt. Для отримання металу високої чистоти процеси розчинення у царській горілці та осадження (NH₄)₂[PtCl₆] повторюють. Також платину очищають методом зонної плавки.

Фізичні властивості та застосування. Всі платиноїди є тугоплавкими білими блискучими металами. Вони належать до благородних металів. За кімнатної температури не піддаються корозії. Найтвердіші з них осмій, рутеній та іридій, найм’якша – платина.

За густиною платиноїди поділяються на легкі (рутеній, родій і паладій) та важкі (осмій, іридій і платина). Найтугоплавкішим є осмій (Т_плав. = 3050 ^оС), най­нижчу Т_плав. має паладій (1557 ^оС).

Під час відновлення платиноїдів з розчинів їхніх сполук утворюються чорні дрібнодисперсні порошки, які називаються чернями. Черні мають дуже великі площі поверхні, тому застосовуються як каталізатори.

Всі платиноїди можуть поглинати значні кількості водню з утворенням металічних твердих розчинів.

Платинові метали мають широке застосування завдяки їхній хімічній стійкості та високим температурам плавлення. Наприклад, родій застосовують для нанесення тонких покриттів на поверхні срібних ювелірних виробів, рефлекторів прожекторів, проекційних ліхтарів. Різноманітні вироби з платини використо­вуються у сучасних хімічних лабораторіях – тиглі, чашки, електроди, дріт, фольга.

Платиново-платинородієва термопара Pt–(Pt + 10% Rh) застосовується для вимірювання температур до 1400 ^оС. Також широко застосовуються платинові тер­мопари опору (з підвищенням температури опір Pt дуже високої чистоти зростає).

Для підвищення твердості платинових сплавів до них додають осмій. Осмій використовують для отримання надтвердих та некородуючих сплавів.

Із сплавів іридію та вольфраму виготовляють термопари, призначені для вимірювання температур до 2000–2300 ^оС.

Оскільки паладій дешевший, ніж платина, то його часто застосовують замість платини, наприклад для виготовлення контактів електричних реле, зубопротезних сплавів, білого золота.

Всі платинові метали, їх сплави та сполуки застосовують як каталізатори в органічному синтезі.