מתכות קבוצת פלטינה: סקירה של הרשימה, תכונות ויישומים

מתכות קבוצת פלטינום - הן שישה יסודות כימיים יקרים אציליים אשר פועלים יחד בטבלה המחזורית. כולם מתכות מעבר של קבוצות 5-6, 8-10 תקופה.

פלטינום קבוצת מתכות: רשימה

הקבוצה כוללת את המרכיבים כימיים השש הבאים מסודרים לפי סדר המשקל אטום הגדלה:

• Ru - רותניום.
• Rh - רודיום.
• Pd - פלדיום.
• Os - Os.
• עיר - אירידיום.
• Pt - פלטינה.

מתכות קבוצת פלטינום יש גוון כסוף לבן, למעט אוסמיום, אשר הצבע כחלחל-לבן. התנהגות פרדוקסלית הכימית שלהם בכך שהם עמידים מאוד בפני רוב ריאגנטים, אך משמשים כזרזים או מאיץ בקלות שליטה על קצב חמצון, הפחתה ותגובות הידרוגנציה.

רותניום אוסמיום מתגבשים במערכת צפופה משושה, בעוד שלאחרים יש מבנה מעוקב מרוכז פנים. זה בא לידי ביטוי הקשיות הגבוהה יותר של רותניום ו אוסמיום.

היסטוריה של גילוי

למרות הממצאים-זהב ופלטינה מתוארכת 700 לפנה"ס. e., של הנוכחות של מתכות הוא דווקא בשוגג מ סדיר. הישועים במאה השישה עשר, הזכירו חלוקי נחל אפורים צפופים הקשורים מרבצי זהב סחף. אבנים אלה לא יכולות להיות נמסות, אבל הם מהווים סגסוגת עם זהב, המטילים הופכים פריכים, וזה היה בלתי אפשרי לנקות. אבנים החלו לקרוא פלאטינה דל פינטו - כדורי של חומר כסף מנהר פינטו, יובל של נהר סן חואן בקולומביה.

פלטינה מגולוונים, אשר ניתן להשיג רק לאחר ניקוי מתכת מלא, הייתה כקרבן בידי שבעא הפיזיקאי הצרפתי 1789. מתוך זה נעשה כוס, בפני האפיפיור פיוס השישי. ביום הפתיחה של פלדיום בשנת 1802, אמר הכימאי האנגלי ויליאם וולאסטון, אשר בשם כימיים. אלמנט המתכת פלטינה-הקבוצה לאחר האסטרואיד. וולאסטון מכן הכריז על גילוי חומר אחר הנמצאים עפרות פלטינה. זה שכינה רודיום בשל הצבע הוורוד של מלחי מתכות. פתיחת אירידיום (שנקרא על שם אלת הקשת איריס בגלל המגוונות שלה מלחים) ו אוסמיום (מתוך "ריח" מילה היוונית בגלל ריח כלור של תחמוצת נדיפים שלה) נעשו על ידי הכימאי הבריטי טננט סמיתסון ב 1803. מדענים צרפתיים היפוליט ויקטור קולט-Deskoti, אנטואן-Fransua Furkrua, וניקולה-Lui Voklen זיהו שתי מתכות זמנית. רותניום, מבודדים שזוהו על ידי האלמנט האחרון קיבל את שמו מהשם הלטיני של רוסי הכימאי הרוסי קרל Karlovich קלאוס ב 1844.

בניגוד כאלה בקלות לבודד במצב יחסי טהור ידי סוכני זיקוק אש פשוטים כגון זהב, כסף ומתכות מקבוצת הפלטינה דורש טיפול כימי מימייה מורכבת. שיטות אלה לא היו זמינים עד סוף המאה ה -19, ולכן זיהוי ובידוד של קבוצת הפלטינה פיגרה כסף וזהב במשך אלפי שנים. בנוסף, נקודת התכה גבוהה של מתכות אלה הגביל את השימוש בהם עד חוקרים בבריטניה, צרפת, גרמניה ורוסיה לא פיתחו שיטות המרה פלטינה לצורה מתאימה לעיבוד. כמו המתכות היקרות של קבוצת הפלטינה החלו לשמש תכשיטים מאז 1900. למרות השימוש הזה הוא עדיין רלוונטי היום, רוב התעשייה שלה עלה. פלדיום הפך חומר מאוד פופולרי עבור קשר במערכות ממסר טלפון ותקשורת אלחוטית אחרת, להבטיח חיי שירות ארוכים ואמינות גבוהה, ופלטינה, בגלל עמידותו להצית שחיקה, במהלך מלחמת העולם השנייה החל לשמש מצת מטוסי קרב.

לאחר מלחמת שיטות מרת רחבה המולקולריות זיקוק נפט יצרו ביקוש עצום עבור נכסים קטליטי שבידי מתכות מקבוצת הפלטינה. לקראת 1970, צריכה גדלה עוד יותר כאשר תקני פליטת הרכב בארה"ב ובמדינות אחרות הוביל את השימוש בכימיקלים אלה ההמרה קטליטי של גזי פליטה.

עפרות

חוץ משקעי סחף קטן של פלטינה, פלדיום osmiridium (נתך של אירידיום ו אוסמיום), כמעט ללא עפרות, אשר כבר מרכיב כימי מרכיב מרכזי - מתכת קבוצת הפלטינה. מינרלים בדרך כלל כלול עפרות גופרי, במיוחד פנטלנדיט (Ni, Fe) ₉ S _8. Laurite הנפוצים ביותר Rus _2, irarsite, (עיר, Ru, Rh, Pt) בתחת, osmiridium (עיר, Os), cooperite, (נק ') ו בראג (Pt, Pd) ס

הפיקדון הגדול בעולם של מתכות קבוצת פלטינה - קומפלקס Bushveld בדרום אפריקה. מלאי גדול של חומרי גלם מרוכזים בפיקדונות של Sudbury בקנדה נורילסק-Talnakh בסיביר. בארצות הברית, את ההפקדות הגדולות של מינרלים קבוצת הפלטינה ממוקמים סטילווטר, מונטנה, אבל כאן הם קטנים בהרבה בדרום אפריקה ורוסיה. מפיקי הפלטינה הגדולים בעולם הם דרום אפריקה, רוסיה, זימבבואה וקנדה.

כרייה וזיקוק

מכרה בדרום אפריקה וקנדה סרן המופעלת על ידי שיטת כרייה. כמעט כל מתכות קבוצת הפלטינה מחולצות מינרלים נחושת או ניקל הגופרתי באמצעות פרדת ציפה. Melting תרכיז מייצר תערובת אשר נשטפה החוצה של סולפידים נחושים וניקל ב חיטוי. שטיפת השאריות המוצקות מכילה בין 15 עד 20% מתכות קבוצת פלטינה.

לפעמים עד הציפה באמצעות ההפרדה הכבידה. התוצאה היא להתרכז המכיל 50% של מתכת פלטינה, אשר מבטלת את הצורך של להתכה.

תכונות מכניות

מתכות קבוצת הפלטינה הן באופן משמעותי תכונות מכאניות שונות. פלטינה ופלדיום הם די רכים מאוד נזילים. עם ניתן להריץ אלה מתכות וסגסוגות שלהם הוא חמים וקרים. רודיום המטופל ראשון עם חם, ואז זה יכול להיות מטופלים עם חישול קר למדי תכוף. אירידיום ו רותניום צריך להיות מחומם, עובד קר, הם לא להיכנע.

אוסמיום - מוצק הקבוצה יש את טמפרטורת ההתכה הגבוהה ביותר, אבל הנטייה שלו לחמצון מטילה מגבלות משלה. אירידיום הוא הכי חלודתיות של מתכות פלטינה, רודיום ומוערך לשימור תכונותיהם בטמפרטורות גבוהות.

יישומים מבניים

כמו פלטינה annealed נקי מאוד רך, זה רגישים שריטות ונזקים. כדי להגדיל את קשיותו התמזגה עם ריבוי של אלמנטים אחרים. תכשיטי פלטינה הוא מאוד פופולרי ביפן, שם הוא נקרא "מקצץ" ו "זהב לבן". סגסוגות עבור תכשיטים המכילים 90% Pt ו 10% PD, אשר קל להתמודד והלחמה. תוספת של רותניום משפרת את הקשיות של סגסוגת, תוך שמירה על התנגדות החמצון. סגסוגות של פלטינה, פלדיום ונחושת משמשת במוצר המזויף, שכן הם יותר הפלטינה-פלדיום ופחות יקר.

טיגלים המשמש לייצור גבישים יחיד בתעשיית המוליכים למחצה, דורשים עמידות בפני קורוזיה יציבות בטמפרטורות גבוהות. עבור יישום זה, זה פלטינה מתאימה, פלטינה-רודיום, אירידיום. סגסוגת פלטינה-רודיום המשמשת לייצור צמדים המשמשים למדידת טמפרטורות גבוהות עד 1800 ° C. פלדיום משמש בין אם טהור או בצורה מעורבת במכשירים חשמליים (צריך 50%), בסגסוגות שיניים (30%). הרודיום, רותניום ו אוסמיום משמשים לעתים נדירות בצורתה הטהורה - הם משמשים dopant אל מתכות קבוצת פלטינה האחרות.

זרזים

אודות 42% של הפלטינה שיוצרה במערב, משמשים זרז. מתוכם, 90% משמש מערכות פליטה של כלי רכב, שבו את כדורי עקשן או חלות דבש מצופה פלטינה (ופלדיום, רודיום) לקדם המרה של פחמימנים לא רצוי, פחמן חד-חמצני ותחמוצות חנקן לתוך מים, פחמן דו חמצני וחנקן.

סגסוגת של פלטינה רודיום 10% בצורת רשת מתכת לוהט משמש כזרז התגובה בין אמוניה ואוויר לייצר תחמוצות חנקן וחומצה חנקתית. כאשר האכלה של אמוניה עם תערובת מתאן ניתן להכין חומצה hydrocyanic. בעת שיפור פלטינה על פני השטח של גרגרי אלומינה הכור מהווה זרז ההמרה של מולקולות מסועפות שרשרת הארוכה של נפט isoparaffins כי הם רצויים תערובת של בנזין באוקטן גבוה.

גלוון

כל המתכות קבוצת הפלטינה ניתן ליישם galvanically. בגלל הקשיות המבריקה של הציפוי לרוב מוחל רודיום. למרות בשווי עוביים להשוות גבוהים יותר מאשר צפיפות פלטינה נמוכה מאפשרים השימוש פחות משקל של חומר.

פלדיום - קבוצת הפלטינה מתכת, שהוא קל יותר לשימוש עבור ציפוי. בשל עוצמת עליות החומר משמעותית. רותניום מצא יישום במכשירים המיועדים לטיפול חיכוך בלחץ נמוך.

תרכובות כימיות

מתחמים אורגניים של מתכות קבוצת הפלטינה כגון alkilplatiny מתחמים בשימוש כזרזים פילמור של אולפינים, לייצור פוליפרופילן ופוליאתילן, כמו גם את החמצון של אתילן כדי ואצטאלדהיד.

מלחי פלטינום משמשים יותר ויותר כימותרפיה לסרטן. לדוגמה, הם חלק מן התרופה כגון "Carboplatin" ו "ציספלטין". תחמוצת רותניום מצופית אלקטרודות המשמשות לייצור כלורי כלור ונתרן. רודיום סולפט ופוספט רודיום המשמש אלקטרוליטי באמבטיות.