Platin qrupu metalları: icmal, siyahı, xassələri və tətbiqləri

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 13:49

Platin qrupu metalları dövri cədvəldə yan-yana yerləşən altı nəcib qiymətli kimyəvi elementdir. Onların hamısı 5–6 dövrlü 8–10 qrupun keçid metallarıdır.

Platin qrupu metallar siyahısı

Qrup atom çəkisinin artan qaydasında düzülmüş aşağıdakı altı kimyəvi elementdən ibarətdir:

• Ru – rutenium.
• Rh – rodium.
• Pd – palladium.
• Os – osmium.
• Ir – iridium.
• Pt – platin.

Platin qrupu metalları mavimtıl ağ olan osmium istisna olmaqla, gümüşü ağ rəngə malikdir. Onların kimyəvi davranışı paradoksaldır, çünki əksər reagentlərə qarşı yüksək davamlıdırlar, lakin oksidləşmə, reduksiya və hidrogenləşmə reaksiyalarının sürətini asanlıqla sürətləndirən və ya nəzarət edən katalizator kimi istifadə olunur.

Rutenium və osmium altıbucaqlı sıx yığılmış sistemə kristallaşır, digərləri isə üz mərkəzli kub quruluşuna malikdir. Bu, rutenium və osmiumun daha yüksək sərtliyində əks olunur.

Kəşf tarixçəsi

Baxmayaraq ki, platin tərkibli qızıl artefaktlar eramızdan əvvəl 700-cü ilə aiddir. e., bu metalın olması bir nümunədən daha çox qəzadır. 16-cı əsrdə yezuitlər allüvial qızıl yataqları ilə əlaqəli sıx boz çınqılları qeyd etdilər. Bu daşları əritmək mümkün deyildi, lakin onlar qızılla bir ərinti əmələ gətirdilər, külçələr kövrək oldu və onları təmizləmək artıq mümkün deyildi. Çınqıllar Kolumbiyada San Juan çayına axan Pinto çayının gümüşü materialının qranulları olan platin del Pinto kimi tanındı.

Yalnız metalın tam təmizlənməsindən sonra əldə edilə bilən elastik platin 1789-cu ildə fransız fiziki Şabano tərəfindən təcrid edilmişdir. Ondan Papa VI Piyə hədiyyə edilən qədəh hazırlanıb. Palladiumun kəşfi 1802-ci ildə ingilis kimyaçısı William Wollaston tərəfindən bildirildi və kimya adını verdi. asteroidin şərəfinə platin metal qrupunun elementi. Wollaston sonradan platin filizində olan başqa bir maddə aşkar etdiyini iddia etdi. Metal duzlarının çəhrayı rənginə görə onu rodium adlandırdı. İridium (duzlarının rəngarəng rənginə görə göy qurşağı ilahəsi İrisin şərəfinə adlandırılmışdır) və osmium (uçucu oksidinin xlor qoxusuna görə yunanca "qoxu" sözündəndir) kəşfləri ingilis kimyaçısı Smitson Tennant tərəfindən edilmişdir. 1803. Fransız alimləri Hippolyte-Victor Collet-Descoti, Antoine-Francois Fourcroix və Nicolas-Luis Voquelin eyni vaxtda iki metalı təcrid etdilər. Son təcrid olunmuş və müəyyən edilmiş element olan rutenium adını 1844-cü ildə rus kimyaçısı Karl Karloviç Klausdan Rusiyanın Latın adından almışdır.

Bəyənməqızıl, gümüş, platin qrupunun metalları kimi sadə odla təmizləyici maddələrlə nisbətən təmiz vəziyyətdə asanlıqla təcrid olunanlardan kompleks su-kimyəvi müalicə tələb olunur. Bu üsullar 19-cu əsrin sonlarına qədər mövcud deyildi, buna görə də platin qrupunun identifikasiyası və təcrid edilməsi minlərlə il ərzində gümüş və qızıldan geri qaldı. Bundan əlavə, bu metalların yüksək ərimə nöqtəsi İngiltərə, Fransa, Almaniya və Rusiyadakı tədqiqatçılar platini işlək formaya çevirmək üçün üsullar hazırlayana qədər onların istifadəsini məhdudlaşdırdı. Platin qrupunun qiymətli metalları 1900-cü ildən zərgərlikdə necə istifadə olunmağa başladı. Bu proqram bu gün aktuallığını qorusa da, sənaye tətbiqi onu çox ötüb keçib. Palladium uzun ömür və yüksək etibarlılıq təmin edən telefon relelərində və digər naqilli rabitə sistemlərində çox axtarılan kontakt materialına çevrildi, platin isə qığılcım eroziyasına qarşı müqavimətinə görə İkinci Dünya Müharibəsi zamanı döyüş təyyarələrinin bujilərində istifadə edildi.

Müharibədən sonra neft emalı sahəsində molekulyar çevrilmə üsullarının genişlənməsi platin qrupu metalların katalitik xüsusiyyətlərinə böyük tələbat yaratdı. 1970-ci illərdə ABŞ və digər ölkələrdə avtomobil emissiya standartları bu kimyəvi maddələrin katalitik işlənmiş qazın çevrilməsində istifadəsinə səbəb olduqda istehlak daha da artdı.

Ores

Platinin, palladiumun kiçik plasent yataqları istisna olmaqlavə osmik iridium (iridium və osmium ərintisi), əsas komponenti kimyəvi element - platin qrupu metalı olan filiz praktiki olaraq yoxdur. Minerallar adətən sulfid filizlərində, xüsusən də pentlandit (Ni, Fe)₉S₈ olur. Ən çox yayılmış laurit RuS_{2, irarsit, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, osmiridium (Ir, Os), kooperit, (PtS) və bragit (Pt, Pd) S.}

Dünyanın ən böyük platin qrupu metal yatağı Cənubi Afrikadakı Buşveld kompleksidir. Böyük xammal ehtiyatları Kanadadakı Sadberi yataqlarında və Sibirdəki Norilsk-Talnaxskoye yataqlarında cəmləşmişdir. ABŞ-da platin qrupu minerallarının ən böyük yataqları Montana ştatının Stillwater şəhərində yerləşir, lakin burada onlar Cənubi Afrika və Rusiyadan daha kiçikdir. Dünyanın ən böyük platin istehsalçıları Cənubi Afrika, Rusiya, Zimbabve və Kanadadır.

Çıxarma və zənginləşdirmə

Cənubi Afrika və Kanadanın əsas yataqları mina üsulu ilə idarə olunur. Demək olar ki, bütün platin qrupu metalları mis və ya nikel sulfid minerallarından flotasiya ilə ayrılaraq çıxarılır. Konsentratın əridilməsi otoklavda mis və nikel sulfidlərindən yuyulan bir qarışıq əldə edir. Bərk süzülmə qalığının tərkibində 15-20% platin qrupu metalları var.

Bəzən qravitasiyadan əvvəl flotasiyadan əvvəl istifadə olunur. Nəticə 50%-ə qədər platin metalları ehtiva edən konsentratdır və ərimə ehtiyacını aradan qaldırır.

Mexanik xüsusiyyətlər

Platin qrupunun metalları mexaniki xassələrinə görə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Platin və palladium olduqca yumşaq və çox elastikdir. Bu metallar və onların ərintiləri həm isti, həm də soyuqda işlənə bilər. Rodium əvvəlcə isti işlənir və daha sonra kifayət qədər tez-tez tavlama ilə soyuq şəkildə işlənə bilər. İridium və rutenium qızdırılmalıdır, onları soyuqda işləmək olmaz.

Osmium qrupun ən sərtidir və ən yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir, lakin onun oksidləşməyə meyli öz məhdudiyyətlərini qoyur. İridium platin metalları arasında korroziyaya ən davamlı olanıdır və rodium yüksək temperatur saxlamasına görə qiymətləndirilir.

Struktur proqramlar

Təmiz tavlanmış platin çox yumşaq olduğu üçün cızıqlara və xarab olmağa həssasdır. Sərtliyini artırmaq üçün bir çox digər elementlərlə ərintilənir. Platin zərgərlik Yaponiyada çox məşhurdur, burada onu "hakkin" və "ağ qızıl" adlandırırlar. Zərgərlik ərintiləri 90% Pt və 10% Pd ehtiva edir ki, bu da emal etmək və lehimləmək asandır. Ruteniumun əlavə edilməsi oksidləşmə müqavimətini qoruyarkən ərintinin sərtliyini artırır. Platin, palladium və mis ərintiləri döymələrdə istifadə olunur, çünki onlar platin palladiumdan daha sərtdirlər və daha ucuzdurlar.

Yarımkeçirici sənayesində monokristalların istehsalı üçün istifadə edilən potalar yüksək temperaturda korroziyaya davamlılıq və sabitlik tələb edir. Bu tətbiq üçün platin, platin-rodium vəiridium. Platin-rodium ərintiləri 1800 ° C-ə qədər yüksək temperaturu ölçmək üçün nəzərdə tutulmuş termocütlərin istehsalında istifadə olunur. Palladium həm təmiz, həm də qarışıq formada elektrik cihazlarında (istehlakın 50%-i), diş ərintilərində (30%) istifadə olunur. Rodium, rutenium və osmium nadir hallarda təmiz formada istifadə olunur - onlar digər platin qrupu metalları üçün alaşımlı aşqar kimi xidmət edir.

Katalizatorlar

Qərbdə istehsal olunan bütün platinin təxminən 42%-i katalizator kimi istifadə olunur. Bunların 90%-i platin (həmçinin palladium və rodium) ilə örtülmüş odadavamlı qranullar və ya pətəklərin yanmamış karbohidrogenləri, karbon monoksitləri və azot oksidlərini suya, karbon qazına və azota çevirməyə kömək etdiyi avtomobil egzoz sistemlərində istifadə olunur.

Qırmızı-isti metal tor şəklində platin və 10% rodium ərintisi azot oksidləri və azot turşusu istehsal etmək üçün ammonyak və hava arasında reaksiyanı katalizləyir. Ammonyak qarışığı ilə birlikdə qidalandıqda, metan hidrosiyan turşusu əldə edilə bilər. Neft emalı zamanı reaktorda alüminium qranullarının səthindəki platin uzun zəncirli neft molekullarının yüksək oktanlı benzin qarışıqlarında arzu olunan budaqlanmış izoparafinlərə çevrilməsini katalizləşdirir.

Qapaq

Bütün platin qrupunun metalları elektrolizlə örtülə bilər. Yaranan örtünün sərtliyi və parlaqlığı səbəbindən rodium ən çox istifadə olunur. Baxmayaraq kidəyəri platindən yüksəkdir, aşağı sıxlıq müqayisə edilə bilən qalınlığa malik daha kiçik material kütləsindən istifadə etməyə imkan verir.

Palladium örtük tətbiqləri üçün istifadə edilməsi ən asan platin qrupu metaldır. Bunun sayəsində materialın gücü əhəmiyyətli dərəcədə artır. Rutenium aşağı təzyiqli sürtünmə emal alətlərində istifadə tapmışdır.

Kimyəvi birləşmələr

Üzvi platin qrupu metal kompleksləri, məsələn, alkilplatin kompleksləri, olefinlərin polimerləşməsi, polipropilen və polietilenin istehsalında və etilenin asetaldehidə oksidləşməsində katalizator kimi istifadə olunur.

Platin duzları xərçəng kimyaterapiyasında getdikcə daha çox istifadə olunur. Məsələn, onlar Carboplatin və Cisplatin kimi dərmanların bir hissəsidir. Rutenium oksidi ilə örtülmüş elektrodlar xlor və natrium xloratın istehsalında istifadə olunur. Rodium sulfat və fosfat rodium örtüklü vannalarda istifadə olunur.