ПЛАТИНА – химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 78, атомная масса 195,08. Серовато-белый пластичный металл, температуры плавления и кипения – 1769°С и 3800°С. Платина – один из самых тяжелых (плотность 21,5 г/см 3) и самых редких металлов: среднее содержание в земной коре 5·10 –7 % по массе.
При комнатной температуре весьма инертна, при нагревании в атмосфере кислорода медленно окисляется с образованием летучих оксидов. В мелкораздробленном состоянии поглощает большие количества кислорода. Платина растворяется в жидком броме и в царской водке. При нагревании реагирует с другими галогенами, пероксидами, углеродом , серой, фосфором, кремнием. Платина разрушается при нагревании со щелочами в присутствии кислорода , поэтому в платиновой посуде нельзя плавить щелочи.
Платина, особенно в мелкораздробленном состоянии, является очень активным катализатором многих химических реакций, в том числе используемых в промышленных масштабах. Например, платина катализирует реакцию присоединения водорода к ароматическим соединениям даже при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода. Еще в 1821 немецкий химик И.В. Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций; при этом сама платина не претерпевала изменений. Так, платиновая чернь окисляла пары винного спирта до уксусной кислоты уже при обычной температуре. Через два года Дёберейнер открыл способность губчатой платины при комнатной температуре воспламенять водород. Если смесь водорода и кислорода (гремучий газ) ввести в соприкосновение с платиновой чернью или с губчатой платиной, то сначала идет сравнительно спокойная реакция горения. Но так как эта реакция сопровождается выделением большого количества теплоты, платиновая губка раскаляется, и гремучий газ взрывается. На основании своего открытия Дёберейнер сконструировал «водородное огниво» – прибор, широко применявшийся для получения огня до изобретения спичек.
Платиновая чернь – мельчайший порошок платины с размером частиц 20–40 мкм. Как и все мелкораздробленные металлы (даже золото), платиновая чернь имеет черный цвет. Каталитическая активность платиновой черни намного выше, чем у компактного металла.
В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +8. Но наиболее характерно для платины образование многочисленных комплексных соединений, которых известно много сотен. Многие из них носят имена изучавших их химиков (соли Косса, Магнуса, Пейроне, Цейзе, Чугаева и т.д.). Большой вклад в изучение таких соединений внес русский химик Л.А.Чугаев (1973–1922), первый директор созданного в 1918 Института по изучению платины.
Необычность поведения комплексов платины можно продемонстрировать на ряде соединений платины (IV), которые были получены и исследованы еще в 19 в. Так, соединение состава PtCl 4 ·2NH 3 в растворе практически не распадается на ионы: его водные растворы не проводят ток, а с нитратом серебра эти растворы не дают осадка. Соединение PtCl 4 ·4NH 3 дает растворы с высокой электропроводностью, которая указывает, что в воде оно распадается на три иона; соответственно, нитрат серебра осаждает из таких растворов только два атома хлора из четырех. В соединении PtCl 4 ·6NH 3 все четыре атома хлора осаждаются из водных растворов нитратом серебра; электропроводность растворов показывает, что соль распадается на пять ионов. Наконец, в комплексном хлориде состава PtCl 4 ·2KCl, как и в первом соединении, нитрат серебра вовсе не осаждает хлор, однако растворы этого вещества проводят ток, причем электропроводность указывает на образование трех ионов, а обменные реакции обнаруживают ионы калия. Объясняются эти свойства разным строением комплексных соединений, в которых ионы хлора могут входить во внутреннюю или внешнюю сферу комплекса; при этом только ионы внешней сферы могут диссоциировать в водных растворах, например: Cl 2 ® 2+ + 2Cl – .
В 1827 датский химик Вильям Цейзе неожиданно для себя получил соединение платины, содержащее органическое вещество – этилен; впоследствии было установлено его строение: K·H 2 O. В настоящее время изучено множество комплексных соединений платины с нитрилами RCN, аминами R 3 N, пиридином C 5 H 5 N, фосфинами R 3 P, сульфидами R 2 S, многими другими органическими соединениями. Некоторые из этих комплексов нашли практическое применение, например, для лечения злокачественных образований.
История платины весьма интересна и полна неожиданностей. Когда испанцы в середине 16 в. познакомились в Южной Америке с новым для себя металлом, внешне очень похожим на серебро (по-испански plata), они назвали его platina, что буквально означает «маленькое серебро», «серебришко». Объясняется такое несколько пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро. Но когда ювелиры обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, некоторые из них стали подмешивать сравнительно дешевый металл к золотым изделиям. Обнаружить подделку по плотности было невозможно: платина тяжелее золота, и с помощью более легкого серебра нетрудно было в точности подогнать плотность слитка к плотности золота. Кончилось это тем, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а все ее запасы утопить в море. Закон этот был отменен только в 1778.
В середине 18 в. химики изучили свойства платины и признали ее новым элементом. Благодаря исключительной химической стойкости платину начали использовать для изготовления химического оборудования. Так, в 1784 был изготовлен первый платиновый тигель, а в 1809 – платиновая реторта массой 13 кг; такие реторты использовали для концентрирования серной кислоты. Изделия из платины делали путем ковки или горячего прессования, поскольку электропечей, дающих достаточно высокую температуру, тогда не было. Со временем научились расплавлять платину в пламени гремучего газа, и на Лондонской выставке 1862 можно было видеть отливки из платины массой до 200 кг.
В России впервые обнаружили платину близ Екатеринбурга на Урале в 1819, а спустя 5 лет в Нижнетагильском округе были открыты платиновые россыпи. Уральские месторождения были настолько богатыми, что Россия быстро заняла первое место в мире по добыче этого металла. Так, только в 1828 в России было добыто более 1,5 тонн платины – больше, чем за 100 лет в Южной Америке. А к концу 19 в. добыча платины в России в 40 раз превышала суммарную добычу во всех остальных странах. Один из обнаруженных на Урале самородков платины имел массу 9,6 кг!
К середине 19 в. во Франции и Англии были проведены обширные исследования по аффинажу (очистке от других металлов) платины. Промышленный способ получения слитков чистой платины впервые осуществил в 1859 году французский химик А.Сент-Клер Девиль. После этого почти вся уральская платина стала закупаться иностранными фирмами и вывозиться за рубеж. Сначала ее скупали в основном французские и английские фирмы, в том числе и знаменитая «Джонсон, Маттей и К°» в Лондоне. Затем к ним присоединились американские и немецкие фирмы.
Химики, исследовавшие самородную платину, обнаружили в ней ряд новых элементов. В начале 19 в. английский химик У.Волластон, изучая ту часть сырой платины, которая растворялась в царской водке, открыл палладий и родий, а его соотечественник С.Теннант в нерастворимом остатке обнаружил иридий и осмий. Наконец, в 1844 профессор Казанского университета К.К.Клаус открыл последний элемент платиновой группы – рутений.
В 1826 петербургский инженер П.Г.Соболевский разработал способ получения ковкой платины. Для этого самородную платину растворяли в царской водке и получали гексахлороплатиновую (IV) кислоту: 3Pt + 4HNO 3 + 18HCl ® 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. Из этого раствора после его нейтрализации оса,ждали практически нерастворимый гексахлороплатинат аммония, который промывали и прокаливали: (NH 4) 2 ® Pt + 2NH 4 Cl + 2Cl 2 . Полученный порошок платины («платиновую губку») далее можно было путем холодного и горячего прессования и ковки превращать в различные изделия высокого качества. Так в России были получены первые платиновые изделия – тигли, чашки, медали, проволока. Процесс получил мировую известность, им заинтересовался даже Николай I, посетивший лабораторию и лично наблюдавший за очисткой платины. Подобный метод обработки тугоплавких металлов, так называемая порошковая металлургия, не потерял своего значения и по сей день.
Работа Соболевского вскоре получила неожиданное продолжение. Большое количество добываемой на Урале платины не находило достойного практического применения. И тогда по предложению министра финансов Е.Ф.Канкрина с 1828 в России впервые в мировой истории начали выпускать платиновые монеты достоинством 3,6 и 12 рублей. Такие странные номиналы объясняются тем, что по диаметру эти монеты соответствовали привычным российским монетам достоинством 1 рубль, 50 и 25 копеек. При этом 12-рублевая монета имела массу 41,41 г, а в рублевой монете чистого серебра было 18 г. Таким образом, по стоимости металла платиновые монеты были дороже серебряных в 5,2 раза, что как раз соответствовало ценам на платину в те годы.
За 17 лет было выпущено 1 372 000 трехрублевых монет, 17582 шестирублевых и 3303 двенадцатирублевых общей массой 14,7 тонны! Это – уникальный случай в мировой финансовой системе. Русские платиновые монеты 19 в. – большая редкость: цена 12-рублевой монеты превышает 5000 долларов.
Владельцы же рудников – Демидовы извлекали большую выгоду от продажи своей платины правительству. В 1840 было добыто уже 3,4 тонны драгоценного металла. Однако в 1845 по настоянию нового министра финансов Ф.П.Вронченко выпуск платиновых монет был прекращен, и все монеты были срочно изъяты из обращения. Причины этой панической меры называют разные. Говорят, что боялись подделки этих монет за границей (где платина была якобы дешевле) и их тайного ввоза в Россию. Однако, ни одной поддельной монеты среди изъятых из обращения не обнаружили. По другой версии, более правдоподобной, спрос на платину и ее цена в Европе выросли настолько, что металл в монетах стал дороже их номинала. Но тогда уже следовало бояться другого: тайного вывоза монет из России, их переплавки и продажи слитков. Интересно, что Майкл Фарадей на своей популярной лекции о платине, прочитанной 22 февраля 1861 показывал русские платиновые монеты; проанализировав их состав, он нашел, что в монетах содержится 97% платины, 1,2% иридия, 0,5% родия, 0,25% палладия, а также примеси меди и железа. Фарадей отдал должное российским мастерам, сумевшим отчеканить монеты из недостаточно очищенной и потому довольно хрупкой платины.
После прекращения чеканки монет из платины ее добыча резко (почти в 20 раз) упала, но затем вновь начала расти. И в 1915 на долю России приходилось 95% от общего количества платины, добываемой в мире (остальные 5% получала Колумбия). Однако в России она практически не находила спроса и почти вся шла на экспорт. Так, в 1867 Англия скупила весь запас платины в России – более 16 тонн. К концу 19 в. добыча платины в России достигла 4,5 тонн в год, а в настоящее время во всем мире ее добывается примерно 100 тонн в год. Кроме России, платина добывается в Южной Африке, Канаде, США.
До Первой мировой войны второй после России страной по масштабам добычи платины была Колумбия; с 1930-х ею стала Канада, а после Второй мировой войны – Южная Африка. Например, в 1952 в Колумбии было добыто всего 0,75 тонны платины, в США – 0,88 т, в Канаде 3,75 т, а в Южноафриканском Союзе – 7,2 т (в СССР данные по добыче платины, как и других стратегических материалов, были засекречены).
Примерно до середины 20 в. большая часть платины шла на ювелирные изделия. В настоящее время платина используется в основном в технических целях. Основная область применения платины и ее сплавов – автомобилестроение (катализаторы дожига выхлопных газов), электротехника (тугоплавкую и химически стойкую платиновую спираль или ленту в электропечах можно разогреть почти до белого каления), нефтехимический и органический синтез (получение бензинов с высоким октановым числом, разнообразные реакции гидрирования, изомеризации, циклизации, окисления органических соединений), синтез аммиака. Платина – конструкционный материал стекловаренных печей для производства высококачественного оптического стекла. Из платины и ее сплавов изготовлены фильеры для получения стекловолокна, высокотемпературные термопары и термометры сопротивления, электроды в электролизных аппаратах, лабораторная посуда и оборудование, кислото- и жароупорная аппаратура химических заводов.
Платина во всем мире используется в точных приборах. Из тонкой платиновой проволоки делают термометры сопротивления, по ним можно измерять температуру с высокой точностью и в очень широком интервале. Широко используются и термопары из платинородиевых сплавов, содержащих от 60 до 99% платины; они позволяют измерять температуру вплоть до 2000 К. А в Венгрии изобрели зажигалку с катализатором из тончайшей платиновой проволочки. Такая зажигалка дает острое устойчивое пламя, которое не боится ветра.
Масса платины во всех этих в этих изделиях невелика. Но есть производства, которые требуют больших количеств этого драгоценного металла. Например, на знаменитых чешских стекловаренных заводах расплавленную стекломассу в платиновом тигле перемешивают винтообразной мешалкой из платины. Несмотря на высокую стоимость, применение платинового оборудования оправдывает себя, так как позволяет получать высококачественные стекла для микроскопов, биноклей и других оптических приборов.
В 19 в. из сплава платины и иридия были изготовлены эталоны метра и килограмма, по образцу которых изготовлялись национальные эталоны разных стран (в настоящее время эталоном метра служит расстояние, проходимое светом в вакууме за определенное время). Первые эталоны метра и килограмма были изготовлены фирмой «Джонсон, Маттеи и К°» в Лондоне из сплава, содержащего 90% платины и 10% иридия, который обладает очень высокой твердостью. Эти эталоны были помещены в специальное хранилище в Международном бюро мер и весов во Франции. Эталон метра имел вид бруска длиной 102 см, имеющего в поперечном сечении форму буквы Х, вписанной в квадрат со стороной 2 см. На двух концах бруска на отполированных местах нанесены тончайшие штрихи, расстояние между которыми и было принято за эталон метра. А эталон килограмма из этого же сплава имел форму прямого цилиндра диаметром и высотой 3,9 см (платина – тяжелый металл!).
В течение длительного времени платина использовалась также для определения эталона силы света, испускаемого 1 см 2 поверхности расплавленной чистой платины при температуре ее затвердевания.
В небольшом количестве платина идет на изготовление очень красивых юбилейных и памятных монет, предназначенных для коллекционеров. В 1977–1980 из платины 999 пробы были изготовлены монеты номиналом 150 рублей, посвященные Олимпийским играм в Москве. Всего было изготовлено 14 7378 этих монет. Другие выпуски платиновых монет были скромнее. Например, в 1993 в России было отчеканено всего 750 таких монет, посвященных русскому балету. Платиновые монеты в конце 20 в. чеканились и в других странах, причем не в самых крупных – таких, как Гибралтар (британское владение), Заир, Лесото, Макао, Панама, Папуа – Новая Гвинея, Сингапур, Тонга.
Медики из штата Огайо (США) разработали новый метод анестезии, в котором платине отведена важная роль. С помощью платиновой пластинки спинной мозг оперируемого пациента соединяется с электрическим стимулятором. Посылая в нужный момент в мозг электрические сигналы, стимулятор блокирует болевые ощущения.
Кристаллы тетрацианоплатината бария Ba·4H 2 O (раньше его называли платиносинеродистым барием) имеют интересные свойства: под действием рентгеновского и радиоактивного излучения они ярко светятся желто-зеленым светом. Раньше экраны, покрытые составом из этого соединения, широко использовали в научных исследованиях; ими пользовались Конрад Рентген , Эрнст Резерфорд и многие другие знаменитые физики и химики
Мировое потребление платины (более 100 тонн в год) нередко превышает ее добычу. В таком случае оно покрывается за счет старых запасов, а также регенерации платины из отработавших свой ресурс катализаторов. Больше всего платины (десятки тонн в год) расходуется на катализаторы дожигания выхлопных газов автомобилей. Во многих странах большинство выпускаемых автомобилей снабжается такими каталитическими устройствами (в Швеции уже в 80-х число таких автомобилей приблизилось к 100%).
Очень много платины идет на украшения. Интересно, что львиную долю ювелирной платины потребляет сравнительно небольшая страна – Япония. В то же время химическая и нефтехимическая промышленность расходуют всего несколько процентов всей платины, примерно столько же – стекольная, чуть больше (около 6%) – электротехническая.
В некоторых странах платина, наряду с золотом, хранится в банках; для этой цели из нее отливают бруски массой 0,5 и 1 кг.
Цены на платину на мировом рынке колеблются, иногда вплотную приближаясь к ценам на золото (так было, например, в феврале 1988), а иногда заметно превышая их (например, 1 грамм золота в феврале 2003 стоил около 12 долларов, а платины – более 22!). Химиков же, в основном, интересуют цены на платину и ее соединения как реактивы для научных исследований. Цена же эта зависит от трех факторов: чистоты (например, судя по каталогу известной немецкой фирмы Fluka, грамм платиновой проволоки диаметром 1 мм стоит около 120 евро при чистоте 99,9%, и около 160 евро при чистоте 99,99%); формы выпуска (порошок, дробь, фольга, проволока, сетка и т.п.); приобретаемого количества (скидка при увеличении закупки; например, грамм платиновой фольги толщиной 0,5 мм и чистотой 99,99% при закупке 7 г обойдется вдвое дешевле, чем при закупке 2 г). В общем, очищенные металлы – реактивы, а также содержащие их химические соединения (например, ацетилацетонат платины (II), оксид платины (IV), гексахлороплатинат (IV) аммония и др.) стоят значительно дороже «валютной» платины.
Илья Леенсон
Среди всех благородных металлов платина занимает особое место и ее стоимость выше в сравнении с золотом и серебром. Дело в том, что добыча этого вещества является довольно трудоемким процессом, да и встречается оно нечасто. Более высокая стоимость Platinum объясняется хотя бы тем фактом, что для получения одной унции приходится обработать около 10 тонн породы. В свою очередь, для создания аналогичного количества золота затрачивается порядка 3 т руды.
История металла
Еще до нашей эры люди знали о металле платина, например, древние египтяне применяли его для изготовления украшений. Достаточно широко он использовался и индейцами племени инков, но постепенно был подзабыт. Новейшая история добычи и обработки платины берет начало в период освоения Америки испанскими конкистадорами.
Однако должного внимание металлу первое время не уделялось, о чем свидетельствует даже его название - в переводе с испанского слово оно означает «маленькое серебро». Часто оно вовсе считалось несозревшим золотом и выбрасывалась. Это довольно тугоплавкий металл , обладающий высоким показателем плотности, что существенно затрудняло его обработку.
Среди свойств металла стоит отметить наиболее уникальные:
- При нагреве до температуры ниже 200 градусов не подвержен окислению и не вступает в химическое взаимодействие с другими веществами.
- Показатели твердости и плотности выше в сравнении с золотом и тем более серебром.
- Отличается высокой пластичностью и хорошо поддается ковке.
- Обладает отличной электропроводимостью.
- Не взаимодействует с кислотами, кроме царской водки.
- Имеет высокую температуру плавления, равную 1768,3 градуса.
Металл в чистом виде практически не встречается в природе и если говорить о том, из чего состоит платина, то чаще всего это сплавы с родием, палладием, железом, иридием и некоторыми другими веществами.
Скорость окисления зависит от давления кислорода и скорости его поступления к поверхности металла. Так как чаще всего он добывается в виде сплавов, то наличие в них других веществ замедляет этот процесс.
Наиболее распространенными оксидами являются:
Удельное сопротивление платины сравнительно мало, но по показателю проводимости электрического тока она уступает алюминию, серебру, а также меди. При этом во время нагрева показатель удельного сопротивления возрастает, а удельной проводимости соответственно снижается. Ученые объясняют этот факт тем, что при увеличении температуры частицы, входящие в состав платины, начинают двигаться хаотично и в результате затрудняется прохождение тока.
В промышленности активно используется способность платины ускорять различные химические реакции, что делает ее отличным катализатором.
Область применения
В медицине соединения металла, в основном амминопластинаты, используются при лечении различных форм онкологических недугов. Первым таким препаратом стал циспластин, но в настоящее время наибольшую популярность имеют оксалиплатин и карбоплатин. Использование металла в технике существенно шире. Если говорить о том, где содержится платина, то можно отметить основные направления:
Примерно с середины XVIII века в России платина выполняла монетарную функцию. Именно в Российской Империи были изготовлены первые платиновые монеты , а произошло это в 1828 году. В настоящее время некоторые государства продолжают чеканить монеты различного достоинства, но чаще всего используются они для инвестирования. Также следует сказать и о ювелирной промышленности, которая ежегодно потребляет порядка 50 тонн металла. Наибольшей популярностью украшения из платины пользуются в Японии.
Платина (с исп. Plata — серебро в уменьшительно-ласкательной форме) — это благородный (драгоценный) металл из класса самородных элементов. Название дано в XVI веке, когда металл впервые нашли в Южной Америке, в связи со схожими чертами как у серебра. Обозначается химической формулой Pt.
Блеск металлический. Твердость 5. Цвет серебряно-белый, стально-серый. Черта серебряно-белая, металлически блестящая. Удельный вес 21,45 г/см 3 . Спайность отсутствует. Мелкая вкрапленность в темноокрашенных (ультраосновных и основных) магматических породах и зернышки, чешуйки, крупные самородки в россыпях. В 1843 г. в россыпях на Урале был найден крупный самородок платины массой 9,44 кг.
Кристаллы исключительно редки. Сингония кубическая. Ковкая и тягучая. Из платины можно вытянуть проволоку диаметром до 0,015 мм и выковать листы толщиной 0,0025 мм.
Редкие кристаллы платины Самородная платина Небольшой самородок
Отличительные признаки . Самородная платина отличается постоянным металлическим блеском, средней твердостью, серебряно-белым, стально-серым цветом, серебряно-белой, металлически блестящей чертой. Платина отличается от серебра более тусклым блеском. В отличие от самородного серебра платина растворяется только в нагретой царской водке. Платина похожа на молибденовый, сурьмяный и свинцовый блеск. Отличие - первые два минерала мягкие, у свинцового блеска - совершенная спайность по граням куба.
Химические свойства . Растворяется только в нагретой царской водке. По своей малой активности уступает лишь золоту. Ниже представлено хорошее познавательное видео об этом красивом драгоценном металле.
Разновидность: Железистая платина (ферро-платина) -темного цвета, магнитная.
Происхождение
Магматическое - выделяется при кристаллизации ультраосновных и основных магм.
Месторождения самородной платины связаны с ультраосновными (дуниты, перидотиты, пироксениты) и основными (габбро, диабазы) магматическими породами и с серпентинитами (змеевиками), образовавшимися из них. Особенно большое промышленное значение имеют россыпные месторождения, возникающие в результате поверхностного разрушения коренных месторождений.
Встречается самородная платина в хромитах, в серпентинитах (змеевиках), в дунитах, в перидотитах, в пироксенитах, в габбро и в диабазах; кроме того, в россыпях, а также в соединениях с никелем и золотом.
Спутники . В ультраосновных и основных магматических породах: хромит, оливин, серпентин, хризотил-асбест, ромбические пироксены, магнетит. В диабазах: халькопирит. В россыпях: магнетит, хромит, золото, алмаз, корунд.
Применение платины
Платину используют в электронике, ядерной технике, ракетостроении, электрической (сплавы с другими металлами), стекольной, текстильной промышленности. Используется для изготовления химической посуды (котлов, реторт и приборов для производства крепких кислот и газов), в качестве катализатора в производстве азотной и серной кислот, перекиси водорода, высокооктанового бензина, некоторых витаминов, для изготовления термоэлементов, эталонов (эталон килограмма сделан из сплава платины и иридия); соли платины применяются в рентгенотехнике и в химии. Платиновые электроды используются в медицине для диагностики сердечных заболеваний. Также используется для изготовления различных ювелирных изделий, (зубных протезов, шприцев, игл и других хирургических инструментов).
Месторождения
Встречается самородная платина в хромитах, в серпентенитах, в дунитах, перидотитах, в пироксенитах, в габбро и в диабазах, кроме того, в россыпях. Добывают платину из руды при ее содержании в породе от 0,0005% и выше.
Месторождения самородной платины приурочены к Уральскому хребту (Нижнетагильское). Крупицы платины обнаружены в долине р. Таналык и в Губерлинских горах Оренбуржья. В Хабаровском крае расположено крупнейшее в мире россыпное месторождение платины (прииск Кондёр). Немалые запасы драгоценного металла в России находятся в Красноярском крае, около Норильска: Октябрьское, Талнахское и Норильск-1.
Наиболее крупные месторождения платины находятся в ЮАР (допалеозойские ультраосновные породы Бушвелдского комплекса), Канаде (Садбери), США (Уайоминг, Невада, Калифорния,) и Колумбии (Андагода, Кибдо, Кондото-Иро, Опогодо, Тамана). Месторождения есть на Аляске, в Новой Зеландии, Норвегии.
Серебристо - белого цвета, плотность 21,45 г/см 3 , температура плавления 1773,5 °C, температура кипения - 4410 °C. По твердости превосходит золото и серебро. Обозначается символом Pt. Название происходит от испанского слова plata – «cеребро»; platina – уменьшительная форма, буквально «маленькое серебро» или «серебришко».
Платина легко поддается обработке давлением (ковке, прокатке, волочению). Отличается повышенной химической стойкостью: растворяется только в горячей "царской водке", цианистом калии и расплавленных щелочах. В отдельности ни одна из кислот на этот металл не воздействует. Платина не окисляется на воздухе даже при сильном накаливании, а при остывании сохраняет свой естественный цвет.
Платина один из наиболее редких элементов, ее средняя концентрация в земной коре 5 10 -7 % по массе. Встречается в самородном виде, в виде сплавов и соединений. До XVIII века в Европе платина была неизвестна. В 1748 году испанский математик и мореплаватель А. де Ульоа первым привез на европейский континент образцы самородной платины, найденной в Перу. Итальянский химик Джилиус Скалигер в 1735 году открыл неразложимость платины и таким образом доказал, что она является независимым химическим элементом. Впервые в чистом виде из руд платина была получена английским химиком У. Волластоном в 1803 году.
СВОЙСТВА ПЛАТИНЫ
Физические свойства платины. Кристаллизуется в гранецентрированные кубические решетки. При воздействии на растворы солей восстановителями металл может быть получен в виде “черни”, обладающей высокой дисперсностью.
Платина способна абсорбировать на поверхности некоторые газы, особенно водород и кислород. Склонность к абсорбции значительно возрастает у металла, находящегося в тонкодисперсном и коллоидном состоянии. Сильно поглощает кислород платиновая чернь: 100 объемов кислорода на один объем платиновой черни.
Характеристика платины:
- цвет серовато - белый, блестящий;
- радиус атома, нм 0.138;
- параметры кристаллической решетки при 20 °С, нм а = 0.392;
- плотность при 20 °С, кг/дм 3 21.45;
- температура плавления, °С 1773,5;
- температура кипения, °С 4410;
- удельная теплоемкость, Дж/(моль/К) 25.9;
- теплопроводность при 25 °С, Вт/(м К) 74.1;
- удельное электросопротивление при 0 °С, мкОм см 9.85;
- твердость по Бринеллю, МПа 390 - 420;
- модуль упругости, ГПа 173.
Химические свойства платины.
Полноценно реагирует только с горячей царской водкой:
3Pt + 4HNO 3 + 18HCl = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O.
Крайне медленно протекает растворение ее в нагретой до определенной температуры серной кислоте и в броме.
При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов):
Pt + 2Cl 2 + 2NaCl = Na 2 .
При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: черный PtO, коричневый PtO 2 , красновато-коричневый PtO 3 , Pt 2 O 3 и Pt 3 O 4 .
Металлическая платина токсического действия на организм человека не оказывает, однако, примеси, содержащиеся в платиновой черни (в первую очередь, теллур), ядовиты и при попадании в желудочно-кишечный тракт возникают: некрозы участков слизистой ЖКТ, зернистая дистрофия гепатоцитов, набухание эпителия извитых канальцев почки, а также “общая интоксикация”.
Целебные свойства платины. Наночастицы металла способны беспрепятственно проникать непосредственно в клетки тела и положительно воздействовать на процессы жизнедеятельности. Наиглавнейшей функцией платины по праву считается уничтожение свободных радикалов, замедляя, таким образом, процесс преждевременного старения. Платина также входит в состав некоторых препаратов, применяющихся для лечения онкологических заболеваний.
Магические свойства платины. По своим магическим свойствам это металл светлый и чистый, не несущий в себе никакого зла, не хранящий, в отличие от золота, негативную память. Платина имеет четкую связь с космосом. Миссия платины – нести людям добро и мудрость, озарение души и просветление ума. Изделие из платины следует сделать своим талисманом медперсоналу, а также людям тех профессий, где центральное место занимает проявление чуткости к окружающим. Украшения из редкого металла способны увеличить во сто крат всё то позитивное, что есть в человеке, а отрицательное нейтрализовать. Они обострят интуицию, укажут своему хозяину правильный путь и защитят от негативных внешних влияний, разрушающих его энергетическую оболочку.
ИСТОРИЯ ПЛАТИНЫ В РОССИИ
В России платина была впервые найдена на Урале, в Верх-Исетском округе, в 1819 году. При промывке золотоносных пород в золоте заметили белые блестящие зерна, которые не растворялись даже в самых сильных кислотах.
В 1823 году В.В. Любарский, Берг-пробирер лаборатории Петербургского горного корпуса, исследовал эти зерна и установил, что загадочный «сибирский металл принадлежит к особому роду сырой платины, содержащей знатное количество иридия и осмия».
В 1824 году на Урале были открыты чисто платиновые россыпи. Эти месторождения были исключительно богаты и сразу же вывели Россию на первое место в мире по добыче платины.
В 1826 году, выдающийся инженер своего времени, П.Г. Соболевский вместе с В.В. Любарским разработал простой и надежный способ получения ковкой платины.
21 марта 1827 года в конференц-зале Петербургского горного кадетского корпуса на многолюдном торжественном собрании Ученого комитета по горной и соляной части были показаны изготовленные новым методом первые изделия из русской платины – проволока, чаши, тигли, медали, слиток весом в 6 фунтов.
С 1828 года в России стали выпускать платиновые монеты 3-, 6- и 12-рублевого достоинства.
В 1843 году добыли уже 3500 кг платины. Это сказалось на цене, платина стала дешевле.
1845 году по специальному указу, из-за боязни подделки и ввоза платиновых монет из-за границы, вся платиновая монета в шестимесячный срок была изъята из обращения.
В 1867 году царский указ упразднил государственную монополию на платину и разрешил беспошлинный вывоз ее за границу. Воспользовавшись благоприятной конъюнктурой, Англия скупила все запасы этого металла – более 16 тонн.
Перед первой мировой войной добыча платины в России составляла 90...95% от мировой добычи.
В мае 1918 года был создан Институт по изучению платины, влившийся позже в Институт общей и неорганической химии АН СССР, носящий ныне имя академика Н.С. Курнакова.
Добыча платины
Чистая платина в природе встречается очень редко. Основная форма нахождения ее в руде - это собственные минералы, которых известно около 90. Минерал поликсен содержит 80...88% Pt и 9...10% Fe; купроплатина – 65...73% Pt, 12...17% Fe и 7,7...14% Cu; в никелистую платину входят также железо, медь и никель. Известны природные сплавы платины только с палладием или только с иридием. Есть еще и немногочисленные минералы – соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой.
Промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно, если руды содержат платиновые металлы:
- в коренных собственно месторождениях от 2 - 5 г/т до единиц кг/т;
- в коренных комплексных - от десятых долей до сотен (изредка тысяч) г/т;
- в россыпных месторождениях - от десятков мг/м 3 до сотен г/м 3 .
Значительные скопления руды в виде месторождений встречаются очень редко.
Добыча руды ведется открытым и подземным способами. Открытым способом разрабатывается большинство россыпных и часть коренных месторождений. Подземный способ добычи является основным при разработке коренных месторождений; иногда он используется для отработки богатых погребенных россыпей.
После мокрого обогащения руды получают шлих "сырой" - концентрат с 70 - 90% минералов металлов. Такой концентрат отправляется на аффинаж. Обогащение комплексных сульфидных руд осуществляется флотацией с последующей многооперационной пирометаллургической, электрохимической переработкой.
Основная часть месторождений платины (более 90 %) заключена в недрах пяти стран. К ним относятся ЮАР, США, Россия, Зимбабве, Китай.
В 2008 году в мире было добыто 200 тонн платины. Лидерами добычи были: ЮАР - 153,0 тонны, Россия - 25,0 тонн, Канада - 7,2 тонны, Зимбабве - 5,6 тонны, США - 3,7 тонны, Колумбия - 1,7 тонны.
Лидером добычи платины в России является ГМК «Норильский никель». Самые крупные самородки платины, демонстрируемые на выставке Алмазного фонда СССР, весят 5918,4 и 7860,5 грамм.
Разведанные мировые запасы металлов платиновой группы составляют около 80 000 тонн и распределены, в основном, между ЮАР (87,5 %), Россией (8,3 %) и США (2,5 %).
Производство платины
С приисков сырая платина поступает на аффинажный завод. Здесь ее подвергают длительному нагреву в фарфоровых котлах с царской водкой. В результате почти вся платина и палладий, частично родий, иридий, рутений и основная масса неблагородных металлов переходят в раствор.
Платина в растворе находится в виде двух комплексов:
H 2 – большая часть и
(NO) 2 .
Добавляя в раствор HCl, разрушают комплекс (NO) 2 , чтобы вся платина превратилась в комплекс H 2 .
Далее присутствующие в растворе иридий, палладий, родий переводят в соединения, не осаждаемые хлористым аммонием, а затем раствор «доводят», прогревая его с кислотами (серной или щавелевой) или (по способу Черняева) с раствором сахара.
Теперь можно вводить нашатырь и осаждать платину в виде хлорплатината аммония. Раствор хлористого аммония вводят на холоду. При этом основная часть платины в виде мелких ярко - желтых кристаллов (NH 4) 2 выпадает в осадок. Осадок дополнительно очищают раствором нашатыря и сушат. Сухой осадок помещают в печь. После нескольких часов прокаливания при 800...1000°C получают губчатую платину в виде спекшегося порошка серо - стального цвета.
Полученную губку измельчают и еще раз промывают соляной кислотой и водой. Затем ее плавят в кислородно - водородном пламени или в высокочастотной печи. Так получают платиновые слитки.
Когда платину добывают из сульфидных медно-никелевых руд, в которых ее содержание не превышает нескольких граммов на тонну руды, источником платины и ее аналогов служат шламы цехов электролиза меди и никеля. Шламы обогащают обжигом, вторичным электролизом и другими способами. В полученных концентратах содержание платины и ее извечных спутников – платиноидов – достигает 60%, и их можно извлекать из концентратов тем же путем, что и из сырой платины.
ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАТИНЫ
За последние 20...25 лет спрос на платину увеличился в несколько раз и продолжает расти. До второй мировой войны более 50% платины использовалось в ювелирном деле. Сейчас около 90% потребляемой платины используется в промышленности и науке. Растет применение платины и в медицине.
Кислотостойкость, термостойкость и постоянство свойств при прокаливании, сделали платину совершенно незаменимой в производстве лабораторного оборудования. Из платины делают: тигли, чашки, стаканы, ложечки, лопатки, шпатели, наконечники, фильтры, электроды. Платиновой посудой пользуются при особо точных и ответственных аналитических операциях.
Применение платины в технике
Важнейшими областями применения платины стали химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В качестве катализаторов различных реакций сейчас используется около половины всей потребляемой платины.
Платина – лучший катализатор реакции окисления аммиака до окиси азота NO в одном из главных процессов производства азотной кислоты.
Платиновые катализаторы используют при синтезе витаминов и некоторых фармацевтических препаратов.
Платиновые катализаторы ускоряют многие другие практически важные реакции: гидрирование жиров, циклических и ароматических углеводородов, олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов, окисление SO 2 в SO 3 в сернокислотном производстве.
С помощью платиновых катализаторов на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти.
Автомобильная промышленность использует каталитические свойства этого металла – для дожигания и обезвреживания выхлопных газов.
Платина незаменима для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники и точного приборостроения. Из нее делают электроды топливных элементов.
Из сплава платины с родием делают фильеры для производства стеклянного волокна.
Платина и ее сплавы в химическом машиностроении служат превосходным коррозионностойким материалом. Аппаратура для получения многих особо чистых веществ и различных фторсодержащих соединений изнутри покрыта платиной, а иногда и целиком сделана из нее.
Платина и ее сплавы также применяются для изготовления:
- специальных зеркал для лазерной техники;
- нагревательных элементов печей сопротивления;
- анодных штанг для защиты от коррозии корпусов подводных лодок;
- нерастворимых анодов в гальванотехнике;
- гальванические покрытия;
- постоянных магнитов с высокой коэрцитивной силой и остаточной намагниченностью (сплав платина - кобальт ПлК-78).
- электродов для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты (фактически, использование платины обуславливает все мировое производство перекиси водорода).
Применение платины в медицине
Незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготавливают хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки. Сплавы платины с палладием, серебром, медью, цинком, никелем служат отличным материалом для зубных протезов.
Инертность платины к любым соединениям, ее электропроводимость и неаллергенность позволяют активно использовать ее в биомедицине как компонент электростимуляторов, катетеров и другого медицинского оборудования.
Определенные платиновые комплексы используются в химиотерапии и показывают хорошую деятельность антиопухоли для небольшого количества опухолей.
Применение платины в ювелирнрм деле
Ежегодно мировая ювелирная промышленность потребляет около 50 тонн платины. Большинство платиновых ювелирных предметов торговли содержат 95% чистой платины. В ней минимум примесей, поэтому она настолько чистая, что не тускнеет, не меняет цвет и сохраняет блеск на долгие годы.
Яркий блеск платины лучше всего отражает истинное сияние бриллиантов, является прекрасной оправой для драгоценных камней и сочетается с натуральными желтыми оттенками золота. Благодаря чистоте она не раздражает кожу, так как в отличие от некоторых других металлов не содержит аллергенных примесей.
Самой важной чертой платины является прочность. Ювелирные изделия из серебра и золота могут износиться, и их придется отдавать в ремонт, чтобы заменить износившуюся часть новым металлом. Изделия из платины не изнашиваются, они практически неподвластны времени.
ИНВЕСТИЦИИ В ПЛАТИНУ
Редкость платины и высокий спрос на нее делают этот металл привлекательным для инвестирования. Инвестиции в платину – мощный финансовый инструмент, который при умелом использовании может существенно увеличить Ваш капитал. Это дорогой статусный металл, который при этом широко используется в промышленности. Именно нарастающая потребность в платине – основная причина уверенного роста цен на нее.
Платина является биржевым товаром: она торгуется на Лондонской бирже металлов и Нью-Йоркской фондовой бирже . Помимо платины с немедленной поставкой, существуют фьючерсные контракты. Цены указываются в тройских унциях.
Платина с точки зрения инвестирования представляет собой определенную альтернативу сбережениям средств в той или иной валюте. В России инвестирование в драгоценные металлы, в т. ч. в платину, своим клиентам предлагает целый ряд банков - Сбербанк, НОМОС-Банк, СМП Банк и др. Возможно совершение операций с физическими слитками и с использованием обезличенных металлических счетов. Для осуществления таких операций для своих клиентов банкам по российскому законодательству требуется особая лицензия.
График изменения цены на платину в течении 2013 года. Цена на платину в рублях за грамм рассчитывается Центральным банком России ежедневно.
Открытие обезличенных металлических счетов (ОМС).
ОМС может быть открыт как путём внесения на этот счёт физического металла (слитков), так и путём приобретения у банка обезличенного металла за наличные рубли или путём списания средств с текущего счёта или счёта по вкладу. Исходя из срока функционирования ОМС, различают текущие и депозитные счета.
ОМС до востребования (текущие). Доход формируется исходя из роста курсовой стоимости драгоценного металла на счете. Вкладчик может как снимать средства, так и пополнять счет. При таком варианте у него есть возможность маневрировать и управлять своим доходом, но это требует определенных аналитических навыков.
ОМС срочные (депозитные). Срок хранения сбережений на депозитном ОМС фиксирован, он оговаривается при открытии счета и варьируется у различных банков. Доход формируется за счет процентов, которые начисляются в граммах драгметалла и динамики котировок драгоценных металлов на мировых рынках за этот период. Может получиться так, что в срок истечения договора цены на рынке изменятся в неблагоприятную сторону, и это может принести Вам убытки.
Банки взыскивают с клиентов комиссионные вознаграждения за отдельные операции по счету, а именно:
- за зачисление драгоценного металла на счет при физической поставке слитков;
- за выдачу драгоценного металла с обезличенного металлического счета в физической форме;
- доход, полученный от изменений котировок драгметалла, облагается НДФЛ по ставке 13%, ответственность по декларированию и уплате налога ложиться на инвестора.
Самым серьезным недостатком данного инструмента инвестирования и в то же время большим риском для инвестора является отсутствие обязательного страхования ОМС. Этот факт требует особо тщательно выбирать банк для ведения ОМС.
Покупка драгоценных монет.
Налоговое законодательство РФ причисляет платиновые монеты РФ и СССР к памятным, поэтому при покупке этих монет необходимо заплатить НДС, который составит 18 % от стоимости монеты. Доход от вложений в драгоценные монеты исчисляется как разница между ценой первоначальной покупки монет у банка и ценой их последующей продажи банку.
В Советском Союзе выпуск памятных юбилейных монет из платины производился в период с 1977 по 1991 годы. В России платиновые монеты выпускались с 1992 по 1996 год. Платиновые монеты выпускаются и другими государствами.
Стоит отметить, что платиновые монеты являются большой редкостью, их достаточно сложно найти в продаже, не говоря уже о возможности их перепродажи в отделении банков.
Покупка мерных слитков.
Крупнейшие банки России разрабатывают и утверждают свои правила купли-продажи мерных слитков. Эти правила более детально описывают требования по соответствию мерных слитков стандартам допустимости их загрязнения, а также чистоте и целостности сопровождающей их документации. Перед покупкой слитков необходимо внимательно изучить эти правила.
Если Вы не планируете выносить купленный у банка слиток из сертифицированного хранилища, а желаете передать его на хранение этому же банку, оформив металлический счет ответственного хранения, то законодательство позволяет не уплачивать сумму НДС от покупки.
Многие эксперты считают, что платина это как раз тот инвестиционный инструмент, которому можно доверять и иметь 10 - 15% платины в своем инвестиционном портфеле из драгоценных металлов будет совсем не лишним. Но только сам инвестор решает, может ли этот вид драгоценного металла быть полезен ему или нет.
Платина – это драгоценный металл, который обладает рядом уникальных свойств
В переводе с испанского слово «плата» означает маленькое серебро. Такое название этот металл получил из-за своего серовато-белого оттенка.
Платина имеет высокую плотность, что делает ее одним из самых тяжелых драгоценных металлов. Изделие, выполненное из платины, весит в два раза больше, чем серебряное. Платиновый кубик с длиной ребра 300 мм имел бы вес, равные 0,5тн.
Платина – довольно пластичный материал. Из небольшого кусочка платины, весом всего 30г, можно получить очень тонкую проволоку, которой можно было бы соединить германский город Кельн и столицу России Москву.
Платина является благородным металлом, не подвергается окислению и воздействию коррозии. Платина имеет еще одно хорошее качество – это твердость, что придает платиновым изделиям устойчивость к истиранию. Она устойчива к воздействию кислот и высоких температур. Имеет температуру плавления, равную 18430С.
Соединения платины в природе
В земной коре платины немного. В чистом виде платина встречается довольно редко. Чаще всего ее находят в соединении с редкими металлами, такими как и иридий. Остальные металлы, относящиеся к платиновой группе (рутений, осмий и родий), можно встретить в небольших концентрациях. Встречается и платина в виде соединений с медью, железом, хромом и никелем, а также серебром.
Платина в руде представлена маленькими зернами или вкраплениями. Особо крупных самородков в природе не обнаружено.
Область применения и история освоения платины
Первые месторождения платины были найдены на территории южной Америке в 18 веке.
Долгое время платина не вызывала интереса среди европейцев. Цена его была невысока.
Позже, познав уникальные свойства платины, люди стали его чаще использовать. Все это привело к росту цен на драгоценный металл.
В земной коре платина встречается в малом количестве. Поэтому цена ее высока. Так платиновый кубик с 300 мм длиной ребра имеет рыночную стоимость в размере 2,0 млн. долларов.
Платина в ювелирной промышленности
Среди ювелиров платина считается по праву королевой благородных металлов.
Сегодня украшение из платины является символом уверенности и солидности.
Платина сегодня применяется и как ювелирное украшение, и как надежный инвестиционный проект.
Высокая прочность металла повышают спрос на его производство. Обручальные кольца из платины – наиболее востребованное ювелирное украшение. Они не истираются. Их длительное ношение довольно редко вызывает аллергическую реакцию.
Стоимость грамма платины колеблется в пределах от 3,5 до 4,5 тыс. рублей.
Наряду с ювелирной областью платина незаменима при производстве высокоточной электронной техники и оборудования, используемого в научных исследованиях. Платина незаменима в приборах, предназначенных для точных измерений.