Die platinumgroep metale: 'n oorsig van die lys, eienskappe en toepassings

Platinumgroepmetale - is ses edele kosbare chemiese elemente wat word teenoor mekaar gestel in die periodieke tabel. Almal is oorgangsmetale van groepe 5-6, 8-10 tydperk.

Platinum Group Metals: Lys

Die groep bestaan uit die volgende ses chemiese elemente gerangskik in volgorde van toenemende atoomgewig:

• Ru - rutenium.
• Rh - Rodium.
• PD - palladium.
• Os - Os.
• Ir - iridium.
• Pt - platinum.

Platinumgroepmetale het 'n silwerwit kleur, met die uitsondering van osmium, watter kleur is blou-wit. Hul chemiese paradoksale gedrag in dat hulle hoogs bestand teen die meeste reagense, maar word gebruik as katalisators of versnel geredelik beheer die tempo van oksidasie, reduksie en hidrogenasie reaksies.

Rutenium en osmium is gekristalliseer in seskantige-diggepakte stelsel, terwyl ander 'n gesig-gesentreerde kubieke struktuur. Dit word weerspieël in die groter hardheid van rutenium en osmium.

Geskiedenis van die ontdekking

Hoewel die platinum-goud artefakte dateer uit 700 vC. e., van die teenwoordigheid van metaal dit is eerder toevallige as reëlmaat. Die Jesuïete in die sestiende eeu, genoem digte grys klippies wat verband hou met alluviale goud deposito's. Hierdie klippe kan nie gesmelt, maar hulle vorm 'n allooi met goud, die goud bros, en dit was onmoontlik om skoon te maak. Klippe begin roep platina del Pinto - korrels van silwer materiaal uit die rivier Pinto, 'n sytak van die rivier San Juan in Colombia.

Smeebaar platinum, wat kan verkry word slegs nadat 'n volledige metaal skoonmaak, is uitgesonder deur die Franse fisikus Shaba in 1789. Daaruit 'n koppie gemaak, aan Pous Pius VI. Op die opening van palladium in 1802, het gesê die Engelse chemikus William Wollaston, wat chemiese genoem. platinum-groep metale element na die asteroïde. Wollaston daarna verklaar dat die ontdekking van 'n ander stof teenwoordig in platinumerts. Dit is dan hy rodium te danke aan die pienk kleur van die metaalsoute. Die opening van iridium (vernoem na die godin van die reënboog Iris as gevolg van die bont sy soute) en osmium (van die Griekse woord "reuk" as gevolg van die chloor reuk van sy vlugtige oksied) gemaak is deur die Britse chemikus Smithson Tennant in 1803. Franse wetenskaplikes Hippolyte Victor Collet-Deskoti, Antoine-Fransua Furkrua, en Nicolas-Lui Voklen geïdentifiseer twee metale gelyktydig. Rutenium, geïsoleerde en geïdentifiseer deur die laaste element het sy naam van die Latynse naam van die Russiese die Russiese chemikus Karl Karlovich Klaus in 1844.

In teenstelling met so maklik in 'n relatief suiwer toestand geïsoleer deur eenvoudige vuur verfyn agente soos goud, silwer en metale van die platinumgroep vereis komplekse waterige chemiese behandeling. Hierdie metodes was nie beskikbaar tot en met die einde van die 19de eeu, so die identifisering en isolasie van platinum groep egter agter die silwer en goud vir duisende jare. Daarbenewens het die hoë smeltpunt van hierdie metale hul gebruik beperk tot navorsers in Brittanje, Frankryk, Duitsland en Rusland nie metodes vir platinum sukses het ontwikkel tot 'n vorm wat geskik is vir verwerking. As die edelmetale van die platinum groep begin om gebruik te word in juweliersware sedert 1900. Hoewel hierdie gebruik is vandag steeds relevant, die grootste deel van sy industriële oortref. Palladium is 'n baie gewilde materiaal vir kontakte in telefoon aflos stelsels en ander draadlose kommunikasie, om te verseker 'n lang lewe en 'n hoë betroubaarheid, en platinum, as gevolg van sy weerstand teen erosie vonk, tydens die Tweede Wêreldoorlog begin om gebruik te word in vonkproppe vegvliegtuie.

Na die oorlog het die molekulêre uitbreiding omskakeling metodes in petroleum raffinering 'n enorme vraag na katalitiese eienskappe besit deur metale uit die platinum groep geskep het. Teen die 1970's, het die verbruik selfs meer verhoog wanneer die motor uitstoot standaarde in die VSA en ander lande het gelei tot die gebruik van hierdie chemikalieë in die katalitiese omskakeling van uitlaatgasse.

erts

Behalwe vir klein alluviale afsettings van platinum, palladium en osmiridium ( 'n allooi van iridium en osmium), feitlik geen erts, wat 'n belangrike komponent chemiese element gewees - 'n platinum groep metale. Minerale word gewoonlik vervat in sulfied erts, veral pentlandiet (Ni, Fe) ₉ S _8. Die mees algemene laurite Rus _2, irarsite, (Ir, Ru, Rh, Pt) esel, osmiridium (Ir, Os), cooperite, (PTS) en Bragg (Pt, Pd) S.

Die wêreld se grootste deposito van platinumgroepmetale - Bosveld-kompleks in Suid-Afrika. Groot voorrade van grondstowwe is gekonsentreer in deposito's van Sudbury in Kanada en Norilsk-Talnakh in Siberië. In die VSA, die grootste neerslae van platinumgroep minerale is geleë in Stillwater, Montana, maar hier is hulle baie kleiner as in Suid-Afrika en Rusland. Die wêreld se grootste platinumprodusente is Suid-Afrika, Rusland, Zimbabwe en Kanada.

Mynbou en verfyn

Groot Suid-Afrikaanse en Kanadese myn bedryf deur mynbou metode. Feitlik al die platinum groep metale uit koper of nikkel sulfied minerale met behulp van flottasie skeiding. Smelt konsentreer produseer 'n mengsel wat uit koper en nikkel sulfiede gewas in 'n outoklaaf. Loging die soliede oorskot bevat 15-20% platinum groep metale.

Soms tot flottasie met behulp van swaartekrag skeiding. Die resultaat is 'n konsentraat met 50% van platinum metaal, wat die noodsaaklikheid van smelt elimineer.

meganiese eienskappe

Die platinumgroep metale is aansienlik verskillende meganiese eienskappe. Platinum en palladium is baie sag en baie smeebaar. Met hierdie metale en hulle allooie beide warm en koud kan uitgevoer word. Rodium is eerste behandel word met 'n warm, en dan is dit kan behandel word met koue redelik gereelde uitgloeiing. Iridium en rutenium moet verhit word, koue werk, het hulle nie gee in.

Osmium - die soliede en die groep het die hoogste smelt temperatuur, maar sy neiging om oksidasie stel sy eie beperkinge. Iridium is die meeste korrosiebestande van die platinum metale, rodium en waardeer vir die behoud van hul eiendomme teen 'n hoë temperature.

strukturele aansoeke

So skoon uitgegloei platinum is baie sag, dit is vatbaar vir skrape en skade. Te verhoog die hardheid is saamgesmelt met 'n pluraliteit van ander elemente. Platinum juweliersware is baie gewild in Japan, waar dit "Hackin" genoem en "wit goud". Alloys vir juweliersware met 90% Pt en 10% Pd, wat is maklik om te hanteer en soldering. Byvoeging van rutenium verbeter die hardheid van die legering, terwyl die handhawing van die oksidasie weerstand. Die legerings van platinum, palladium en koper word gebruik in die vervalste produk, omdat hulle harder platinum-palladium en goedkoper.

Smelt kroezen gebruik vir die vervaardiging van enkelkristalle in die halfgeleier nywerheid, vereis korrosiebestandheid en stabiliteit by hoë temperature. Vir hierdie aansoek, dit is die beste geskik is platinum, platinum-rodium, en iridium. Platinum-rodium allooi gebruik in die produksie van termokoppels wat gebruik word vir die meet van hoë temperature tot 1800 ° C. Palladium word gebruik óf in suiwer of in 'n gemengde vorm in elektriese toestelle (50% verbruik), in tandheelkundige legerings (30%). Rodium, rutenium en osmium word selde gebruik in sy suiwer vorm - hulle dien as dopant om die ander platinumgroepmetale.

katalisators

Sowat 42% van die platinum geproduseer in die Weste, as katalisator gebruik. Hiervan is 90% gebruik in die motor uitlaat stelsels, waarin die vuurvaste korrels of heuningkoeke bedek met platinum (en palladium, en rodium) omskakeling van onverbrande koolwaterstowwe, koolstofmonoksied en stikstofoksiede te bevorder in die water, koolstofdioksied en stikstof.

'N allooi van platinum en 10% rodium in die vorm van 'n rooi-warm metaal rooster dien as 'n katalisator in die reaksie tussen ammoniak en lug te stikstofoksiede en salpetersuur te vervaardig. Wanneer voeding van ammoniak met metaan mengsel kan voorberei blauwzuur. Wanneer verfyn platinum op die oppervlak van die aluminium korrels in die reaktor is 'n katalisator vir die omskakeling van 'n lang ketting vertakte molekules van olie in isoparaffins wat jy wil in 'n mengsel van 'n hoë-oktaan petrol.

elektroplatering

Alle platinumgroepmetale kan galvanisch toegepas word. As gevolg van die hardheid en glans van die laag is meestal toegepas rodium. Hoewel die waarde daarvan by vergelykbare diktes hoër as platinum laer digtheid laat die gebruik van minder gewig aan materiaal.

Palladium - platinum groep metale, wat is makliker om te gebruik vir die coating. As gevolg van die sterkte van die materiaal aansienlik toeneem. Rutenium het aansoek in instrumente wat bedoel is vir die behandeling van wrywing teen 'n lae druk gevind.

chemiese verbindings

Organiese komplekse van die platinumgroep metale soos alkilplatiny komplekse gebruik as kataliste in die polimerisasie van olefiene, die produksie van polipropileen en poliëtileen, sowel as die oksidasie van etileen om asetaldehied.

platinum soute word toenemend gebruik in kankerchemoterapie. Byvoorbeeld, hulle is deel van die dwelm soos "carboplatin" en "Cisplatin". Rutenium oksied bedek elektrodes gebruik in die produksie van chloor en natrium chloraat. Rodium sulfate en rodium fosfaat gebruik in elektroplatering baddens.