Формула платины химия. Платина магические и лечебные свойства

Платина – один из уникальных драгоценных металлов, физические свойства которого до сих пор до конца не изучены. Тем не менее, с учётом имеющихся данных о платине, её физических и химических свойствах, можно с уверенностью говорить об отдельных сферах применения платины, которые, в частности, обуславливают инвестиционную привлекательность данного драгоценного металла.

Физические свойства

Одной из основных характеристик платины является то, что этот драгоценный металл является очень тугоплавким и труднолетучим. Вместе с тем, платина обладает способностью кристаллизоваться в гранецентрированные кубические решётки.

Учёные отмечают, что при наличии воздействия восстановителей на растворы солей платина может быть получена в виде так называемой «черни», отличительной особенностью которой является высокая дисперсность.

Пребывая в горячем состоянии, платина обладает способностью хорошо прокатываться и свариваться.

А знаете ли Вы, что одним из характерных свойств платины является уникальная способность драгоценного металла абсорбировать на поверхности отдельные газы, в частности, кислород и водород.

Платина — драгоценный металл

К основным характеристикам платины следует отнести такие:

1. Плотность драгоценного металла при температуре – двадцать градусов по Цельсию достигает 21,45 г/дм3.
2. Платина имеет серовато-белый, блестящий цвет.
3. Радиус атома платины составляет 0,138 нм.
4. Плавится платина при температуре выше 1769 градусов по Цельсию.
5. Температура кипения платины составляет 4590 градусов по Цельсию.
6. Удельная теплоёмкость платины составляет 25,9 Дж.

Сферы применения

К основным сферам применения платины относятся:

1. Промышленность и техника.
2. Медицина и стоматология.
3. Ювелирное дело.
4. Монетарная промышленность.
5. Химическая промышленность.
6. Изготовление зеркал.
7. Производство различных изделий из стекла и другие.

Рассмотрим каждую из сфер применения платины более детально.

Промышленность и техника. Платину в России начали применять в форме легирующей добавки при производстве высокопрочных сталей в первой четверти девятнадцатого века. Сегодня платину активно применяют, в частности, в стоматологии, ювелирном деле и медицине.

В нефтеперерабатывающей отрасли именно при помощи платиновых катализаторов, которые устанавливают на установках каталитического риформинга, получают такие продукты как:

• высокооктановый бензин;
• ароматические углеводороды;
• технический водород.

А знаете ли Вы, что платину также применяют при изготовлении специальных зеркал для лазерной техники, при котором используют долговечные электрические контакты и сплавы платины и иридия для радиотехники.

Автомобильная промышленность активно применяет платину при изготовлении специальных автомобильных катализаторов. В этом случае используются уникальные каталитические свойства платины, которые позволяют производить процессы дожигания и обезвреживания выхлопных газов.

Платину используют в фармацевтике

Медицина. Доля платины, которую используют в медицине, незначительна, однако аналогов ей в этой отрасли не существует.

Так, платину используют при изготовлении хирургических инструментов, что позволяет производить процессы стерилизации таких инструментов в пламени спиртовой горелки без окисления металла.

Это интересно! Некоторые соединения платины, преимущественно – тетрахлорплатинаты, активно применяются в качестве цитостатиков, но сегодня уже изобретены более эффективные лекарственные средства, направленные на борьбу с раковыми заболеваниями.

Ювелирная промышленность. Большинство ювелирных украшений из платины содержат в своём составе девяносто пять процентов чистого драгоценного металла. Несомненным преимуществом ювелирных изделий из платины является минимизация количественных показателей примесей, что позволяет платиновым ювелирным украшения сохранять свой цвет и блеск, и не тускнеть на протяжении большого промежутка времени.

А знаете ли Вы, что каждый год доля потребления платины мировой ювелирной промышленностью составляет порядка пятидесяти тонн.

До 2001 года большая часть платиновых ювелирных украшений потреблялась в Японии, однако начиная с 2001 года по сей день на долю Китайской Народной Республики приходится порядка пятидесяти процентов мировых продаж ювелирной платины.

Основными свойствами платины, которые обуславливают её популярность в ювелирной отрасли, являются:

1. Высокая пластичность.
2. Уникальная долговечность.
3. Высокая плотность.

Монетарная промышленность. Платина наряду с золотом и серебром является одним из основных драгоценных металлов, которые выполняют монетарную функцию.

Важно отметить, что платину стали использовать в качестве предмета для производства монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра.

Первыми платиновыми монетами в мире были монеты Российской империи, выпущенные в период с 1828 года по 1845 год.

Чеканка платиновых монет в Российской империи была прекращена окончательно в 1846 году. Хотя к этому моменту уровень добычи уральской платины составлял порядка двух тысяч пудов, что тождественно тридцати двум тысячам килограммов. Из этого объёма в монету было перечеканено чуть менее половины – 14669 килограммов.

Огромное количество платины, которое скопилось на Петербургском монетном дворе, как в виде монет, так и необработанном виде, было продано английской фирме Джонсон, Маттэ и Ко, что привело к тому, что на протяжении большого временного промежутка именно Англия выступала монополистом в этой сфере, при этом самостоятельно совершенно не добывая платину.

После 1846 года платиновые монеты не вводились в обращение ни в одной стране мира. Современные платиновые монеты являются инвестиционными.

Банк России выпускал инвестиционные платиновые монеты в период с 1992 года по 1995 год. Монеты, выпускаемые Банком России, имели номиналы двадцать пять, пятьдесят и сто пятьдесят рублей.

Химическая промышленность. Специальные платиновые ёмкости – тигли, используют в химической отрасли при необходимости проведения реакции при нагревании на воздухе. В том случае, если возникает необходимость в проведении высокотемпературного синтеза, при котором необходимо исключить доступ воздуха, используются специальные платиновые ампулы, которые фактически являются одноразовой посудой, которая используется для проведения одной химической реакции. Тем не менее, после проведения такой реакции платиновую ампулу можно очистить и переплавить в новую ампулу.

Платину также применяют в качестве материала для термопар. В этом случае платина входит в состав платино-родиевого сплава, из которого изготавливают проводники термопары. Именно платино-родиевые термопары лучше всего подходят для использования в лабораторной практике ввиду того, что с их помощью представляется возможность измерения температуры на воздухе до максимально предельных значений в 1600-1700 градусов по Цельсию.

Платина – наилучший катализатор в реакции окисления аммиака до окиси азота, которая применяется в одном из главных процессов производства азотной кислоты.

Платина в данном случае применяется в форме сетки, изготовленной из платиновой проволоки, диаметр которой колеблется в пределах пяти-девяти сотых миллиметров. В материале таких сеток также присутствует ещё один драгоценный металл платиновой группы – родий, коэффициент содержания которого здесь колеблется в пределах пяти-десяти процентов.

Платиновые катализаторы. Одной из важнейших и одной из самых фундаментальных сфер применения платины является изготовление катализаторов, которые используются для ускорения ряда важнейших реакций, среди которых:

• гидрирование жиров;
• гидрирование циклических и ароматических углеводородов;
• гидрирование олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов;
• окисление SO2 в SO3 в сернокислотном производстве;
• синтез витаминов и отдельных фармацевтических препаратов.

О применении платины в нефтеперерабатывающей промышленности мы уже упоминали выше. Её значение здесь невозможно преуменьшить.

В целом, физические свойства платины, о которых мы упомянули в первом разделе этой статьи, обуславливают разнообразие сфер применения платины. Напоследок хотелось бы отметить, что платина – уникальный драгоценный металл, возможности для инвестирования в который – безграничны. Инвестиции в платину привлекательны в средне- и долгосрочной перспективе, поскольку во многих отраслях промышленности аналогов этому драгоценному металлу не найдено, и его будут активно использовать, что будет, несомненно, провоцировать сокращение запасов этого драгоценного металла в мире и, соответственно, рост его рыночной стоимости.

Отсутствие платиновых руд и низкое содержание в них металла, отсутствие крупных месторождений и отсюда очень высокая стоимость металла в значительной степени ограничивают практическое применение платины.

Использование платины в промышленности и технике

С первой четверти XIX века применялась в России в качестве легирующей добавки для производства высокопрочных сталей

Платина применяется в ювелирном и зубоврачебном деле, а также в медицине.

Изготовление миниатюрных магнитов огромной силы (сплав платина-кобальт, ПлК-78).

В нефтеперерабатывающей промышленности с помощью платиновых катализаторов на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти.

Специальные зеркала для лазерной техники.

Чрезвычайно долговечные и стабильные электроконтакты и сплавы для радиотехники (ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30 (платина-иридий).

Перегонные реторты для производства плавиковой кислоты.

Электроды для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты (фактически на платине держится все мировое производство перекиси водорода: электролиз серной кислоты - пероксодвусерная кислота - гидролиз - отгонка перекиси водорода).

В автомобильной промышленности платину также используют каталитические
свойства этого металла - для дожигания и обезвреживания выхлопных газов,
с целью оснащения автомобилей специальными устройствами по очистке
выхлопных газов от вредных примесей.

Нерастворимые аноды в гальванотехнике.

Анодные штанги для защиты от коррозии корпусов подводных лодок.

Нагревательные элементы печей сопротивления.

Использование платины в медицине

Незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготовляют хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки. Некоторые соединения платины используют против различных опухолей.

Соединения платины (преимущественно, тетрахлорплатинаты) применяются, как цитостатики («цис-платина»). Однако в настоящее время имеются более эффективные противораковые лекарственные средства.

Использование платины в ювелирном деле

Большинство ювелирных изделий из платины содержат 95% чистого металла. В ней очень мало примесей, поэтому изделия из платины с течением времени не тускнеют, не утрачивают свой цвет и блеск.

Ежегодно мировая ювелирная промышленность потребляет около 50 тонн платины. До 2001 года большая часть ювелирных изделий из платины потреблялась в Японии. С 2001 года на долю Китая приходится примерно 50 % мировых продаж. В 1980 г. Китай потреблял около 1 % ювелирных изделий из платины. В настоящее время в Китае ежегодно продаётся около 10 млн изделий из платины общей массой около 25 тонн.

Большинство ювелирных изделий из платины содержат 95% чистой платины. В ней очень мало примесей, поэтому изделия из платины с течением времени не тускнеют, не утрачивают свой цвет и блеск.

Платина более долговечна по сравнению с другими драгоценными металлами благодаря своей плотности и весу. Как и на других металлах, на ней могут появляться царапины, но металл при этом только сместится, а не потеряется, как при царапании золота. Ювелир сможет отшлифовать изделие, и оно при этом не потеряет в весе.

Еще одно свойство – пластичность – позволяет ювелирам делать такие аксессуары из платиновой сетки, которые не могут быть выполнены из других драгоценных металлов.

Для ювелирных целей платину производят в виде гранул – так её удобнее взвешивать для изготовления сплава. Можно заметить, что в отличие от гранул золота, платиновые гранулы имеют неправильную форму и похожи на вытянутые капли. Возможно, из-за более высокой температуры плавления платины (почти на 700°C выше чем у золота), её капли затвердевают еще в полете, сразу после выливания металла из тигля, и не успевают принять шарообразную форму.

Монетарная функция металла

Платина, золото и серебро - основные металлы, выполняющие монетарную функцию. Однако платину стали использовать для изготовления монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра.

Первые в мире платиновые монеты были выпущены и находились в обращении в Российской империи с 1828 по 1845 год. Чеканка началась с трехрублевиков. В 1829 г. «были учреждены платиновые дуплоны» (шестирублевики), а в 1830 г.- «квадрупли» (двенадцати-рублевики). Были отчеканены следующие номиналы монет: достоинством 3, 6 и 12 рублей. Трехрублевиков было отчеканено 1 371 691 шт., шестирубле-виков - 14 847 шт. и двенадцатирублевиков - 3474 шт.

В 1846 г. чеканка платиновой монеты была прекращена, хотя к этому году добыча уральской платины составила около 2000 пудов или 32 000 кг, из которых в монету было перечеканено 14 669 кг. Громадное количество платины, скопившееся на Петербургском монетном дворе частью в виде монеты, а частью в необработанном виде (по разным данным от 720 до 2000 пудов), было продано английской фирме Джонсон, Маттэ и Ко. В результате Англия, которая не добывала ни одного грамма платины, долго была в этой отрасли монополистом.

После 1846 года ни одна страна не позволяла себе «роскоши» вводить в обращение платиновые монеты. Выпускаемые разными странами в настоящее время платиновые монеты являются инвестиционными монетами. В период с 1992 по 1995 год инвестиционные платиновые монеты номиналами 25, 50 и 150 рублей выпускал Банк России.

Другие сферы применения платины

Известны платиновые зеркала, их получают путем нанесения тончайшего слоя платины на стеклянную поверхность. Платиновые зеркала устойчивы, не тускнеют, дают чистое изображение, а главное обладают замечательной особенностью - односторонней прозрачностью. Сущность явления состоит в том, что со стороны источника света зеркало непрозрачно и отражает находящиеся перед ним предметы, в то время как с теневой стороны оно прозрачно и через зеркало можно все видеть так же хорошо, как через чистое стекло. Благодаря этой особенности платиновые зеркала получили в одно время широкое распространение в США. Их вставляли вместо стекол в окна нижних этажей контор, машинописных бюро и других учреждений, а также и жилых помещений, вместо занавесей и экранов.

Есть у платины и еще одно ценное свойство: она хорошо впаивается в стекло, что важно при изготовлении стеклянных приборов. Принцип действия таких термометров сопротивления основан на способности платины изменять (увеличивать) электрическое сопротивление в строгой зависимости от повышения температуры. Если платиновую проволочку подключить к прибору, регистрирующему изменение сопротивления, то изменение температуры будет точно фиксироваться этим прибором. Шкалу прибора градуируют в градусах.

Использование платины в химии

Платиновые тигли используются, если необходимо провести реакцию при нагревании на воздухе (хотя их так же можно нагревать и в вакуумной печи). Если же хотят провести высокотемпературный синтез без доступа воздуха (или хотят "не упустить" газы, выделяющиеся в реакции) используют платиновые ампулы. В самом простом случае, это трубочка, заваренная с одного конца. Вещества помещают внутрь, второй конец ампулы сплющивают пассатижами и заваривают на кислородной горелке. После завершения синтеза, ампулу вскрывают и извлекают вещество. Фактически, она используется как одноразовая посуда, но, разумеется, платину затем можно очистить и снова сделать такую же ампулу.

Еще одно достаточно известное применение платины это материал для термопар. Точнее, она входит в состав платино-родиевого сплава, из которого делают проводники термопары. Вообще, типов термопар существует великое множество. Хромель-алюмелевые, медно-константановые, вольфрам-рениевые, нихром-никелевые и т.д. Но платино-платонородиевые больше всего подходят для использования в лабораторной практике, поскольку позволяют надежно измерять температуру на воздухе до значений в 1600 °C - 1700 °C.

Платиновые ампулы используют, когда необходимо провести синтез в замкнутом объеме, в атмосфере инертного газа или когда используются летучие вещества. Если надо провести синтез в потоке газа или наоборот, сжечь образец для проведения анализа.

Платина – лучший катализатор реакции окисления аммиака до окиси азота NO в одном из главных процессов производства азотной кислоты. Катализатор здесь предстает в виде сетки из платиновой проволоки диаметром 0,05...0,09 мм. В материал сеток введена добавка родия (5...10%). Используют и тройной сплав – 93% Pt, 3% Rh и 4% Pd. Добавка родия к платине повышает механическую прочность и увеличивает срок службы сетки, а палладий немного удешевляет катализатор и немного (на 1...2%) повышает его активность. Срок службы платиновых сеток – год-полтора. После этого старые сетки отправляют на аффинажный завод на регенерацию и устанавливают новые. Производство азотной кислоты потребляет значительные количества платины.

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. Их используют также при синтезе витаминов и некоторых фармацевтических препаратов.

Не менее важны платиновые катализаторы в нефтеперерабатывающей промышленности. С их помощью на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти. Здесь платину обычно используют в виде мелкодисперсного порошка, нанесенного па окись алюминия, керамику, глину, уголь. В этой отрасли работают и другие катализаторы (алюминий, молибден), но у платиновых – неоспоримые преимущества: большая активность и долговечность, высокая эффективность.

Аппаратура для получения многих особо чистых веществ и различных фторсодержащих соединений изнутри покрыта платиной, а иногда и целиком сделана из нее.

Наверное, первой ассоциацией со словом «платина» будет что-то вроде платинового обручального кольца, или любого дорогого ювелирного украшения с бриллиантом. В крайнем случае, платиновая памятная монета, или инвестиционный вклад. Однако, в реальной жизни ситуация отличается. Так, платина является одним из тех драгоценных металлов, чье применение в промышленности более распространено, чем использование для ювелирных целей.

По данным USGS за 2012 год

Платиновые автомобильные катализаторы

Как видно из диаграммы выше, основной областью применения платины в настоящее время являются автомобильные катализаторы. Благодаря своим уникальным каталитическим свойствам, платина (а также и родий) используются для очистки выхлопных газов автомобилей от вредных веществ.

Катализатор представляет собой цилиндр с круглым или эллиптическим сечением, внутри которого расположены металлические или керамические соты, покрытые раствором химических веществ и металлов платиновой группы. Сотовая структура применяется для увеличения площади контакта выхлопных газов с реакционной поверхностью. Катализатор установлен внутри контейнера из нержавеющей стали – весь этот узел называется автомобильным катализатором, и устанавливается на автомобиле между двигателем и глушителем.

Выхлопные газы автомобилей содержат значительное число вредных соединений, которые могут быть превращены катализатором в относительно безопасные. Основными загрязняющими веществами выхлопных газов являются:

— угарный газ (СО), который является ядовитым газом

— оксиды азота (NOx), которые вносят вклад в образование кислотных дождей, разрушают озон, образуют смог и вызывают проблемы с дыханием

— углеводороды (HC), которые образуют смог и имеют неприятный запах

— частицы, несущие в себе канцерогенные соединения.

Автомобильные катализаторы превращают более 90% вредных соединений выхлопов бензиновых двигателей в безопасные углекислый газ (CO2), азот (N2) и водяной пар (H2O). Также, автокатализаторы преобразуют более 90% выбросов дизельных двигателей в виде угарного газа, углеводородов и твердых частиц в углекислый газ и водяной пар.

Впервые на законодательном уровне обязательное применение катализаторов для производителей легковых автомобилей было введено в 1975 году в США и Японии. За ними последовали остальные страны с развитым автомобильным рынком — Южная Корея (1987 г.) , Мексика (1989 г.),государства-члены Европейского Союза (1993 г.), Бразилия (1994 г.), Россия (1999 г.) и Китай и Индия (2000 г.) . В России используется европейский стандарт Евро, с 1 января 2013 года все новые автомобили должны соответствовать стандарту Евро-4. В самой Европе в настоящее время действует стандарт Евро-5, переход на Евро-6 намечен на 2015 год.

Очевидно, что применение платины и металлов платиновой группы как компонента автомобильных катализаторов в ближайшем будущем будет только возрастать, поскольку нормы выбросов загрязняющих веществ продолжают ужесточаться.

Ювелирные изделия из платины

В большинстве стран, где изготавливаются ювелирные изделия, применяются сплавы платины с содержанием чистого металла не менее 85%. Другие металлы платиновой группы – палладий, рутений и иридий, а также медь и кобальт, добавляются в платину для улучшения ее обрабатываемости и износостойкости.

Основным преимуществом платины как ювелирного материала является ее прочность, а также устойчивость блеска и цвета. Она может многократно нагреваться и охлаждаться, не теряя своих свойств и не проявляя признаков окисления. Даже самые тонкие участки изделия из платины при этом не меняют своего размера, что позволяет дизайнерам надежно закреплять бриллианты или другие камни. Это дает ювелирам значительную творческую свободу, подчас недоступную с другими материалами.

Пожалуй, наилучшим примером виртуозной техники использования свойств платины являются изделия, где драгоценные камни удерживаются на месте только силой напряжения кольца.

Ювелирная история платины не так велика

Применять платину для изготовления украшений примерно 2000 лет назад начали индейские цивилизации Южной Америки, используя найденные в руслах рек самородки. Однако, на остальных континентах о платине долго не было известно (вернее, ее не замечали, принимая за «неправильное» серебро) и в ювелирном деле ее начали применять относительно недавно.

Современная традиция платиновых ювелирных изделий берет свое начало от европейских придворных ювелиров 18 века и развивается в работах выдающихся ювелиров эпохи эдвардианства и ар-деко, таких как Cartier и Tiffany . После Европы в 20-х годах 20 века бум ювелирных изделий пришел и в США. Но с началом Великой депрессии, а затем и Второй Мировой войны, когда платина стала контролируемым для военных нужд материалом, интерес ювелиров к ней угас.

Спрос на платину начал возрождаться в Японии в 1960-х годах. Платина получила особый статус в Японии, сочетая высокую чистоту, престиж и ценность с традиционной японской скромностью и целомудрием, которые обозначаются в Японии белым цветом – цветом платины. Япония быстро стала основным мировым рынком платиновых ювелирных украшений.

В Европе возрождение платины началось с Германии в 1970-х годах, где ювелиры придали изделиям из платины самобытность, используя абсолютно новый дизайн и применяя глянцевую полировку. Спрос на платиновые изделия начал расти в Италии в 1980-х годах и в Швейцарии, США и Великобритании в 1990-х годах. К 1995 году значительно вырос спрос на платину в Китае, особенно среди молодых городских женщин, которым подошел новый современный стиль платиновых ювелирных украшений. В настоящее время Китай потребляет до 70% всей платины, используемой для изготовления ювелирных изделий, а также является самым крупным рынком платиновых украшений. Также, в последнее десятилетие значительно вырос интерес к платине на рынке Индии, которая имеет значительный потенциал для роста.

Инвестиции в платину

Платина и палладий это материальные активы, которые обладают особым комплексом физических и химических свойств — они неподвластны влиянию времени. Так же как золото и серебро, платина и палладий принимаются как универсальное средство обмена благодаря международной стандартизации их формы и чистоты. Платину можно покупать как физический материал (слитки, монеты), так и в обезличенном виде – специальные металлические счета в банках. Также набирают популярность различные биржевые инструменты (ETF-фонды), привязанные к котировкам платины на рынке.

В 2012 году для инвестиционных целей во всем мире было приобретено более 14 тонн платины и такое же количество палладия.

Платина в химической и нефтеперерабатывающей промышленности

Металлы платиновой группы используются в химической промышленности в качестве катализаторов для повышения эффективности реакций.

Платина широко используется в качестве катализатора при производстве азотной кислоты, которая является исходным материалом для производства азотных удобрений и других веществ.

Также, платиновые катализаторы используются при производстве различных силиконов. Добавление платины к силиконовой смеси катализирует «сшивание» структур силиконов, позволяя получать материал с заданными свойствами. Силикон является очень прочным материалом с отличной устойчивостью к химической коррозии, нагреванию и перепадам температур. Силиконы также очень гибкие, водонепроницаемые и электроизоляционные материалы. Спектр их применения чрезвычайно широк – от деталей двигателей самолетов до медицинских и косметических материалов. Очевидно, что в будущем силиконы будут применяться все шире, и, соответственно, спрос на платину в этой области промышленности будет возрастать.

Платиновые катализаторы используются на нефтеперерабатывающих заводах для производства бензина и нефтехимического сырья, которое являются основой для производства пластмасс, синтетического каучука и полиэфирных волокон. Нефть, поступающая на нефтеперерабатывающие заводы, представляет собой смесь углеводородов, которые относятся к тяжелой и легкой фракции. Соотношение фракций зависит от региона добычи, но тяжелых фракций в целом больше, тогда как для получения бензина и качественного сырья для дальнейшей переработки используется легкая фракция. Поэтому одной из главных задач заводов является преобразование тяжелых фракций в легкие. Это достигается путем сложного многоступенчатого процесса перегонки нефти.

Платина участвует в таких этапах перегонки как риформинг и изомеризация, в результате которых получаются высокооктановые компоненты для бензина. Для риформинга и изомеризации используются катализаторы в виде шариков или гранул из оксида алюминия, покрытых платиной. При этом вес чистой платины составляет не более 0,6% от веса катализатора. На большинстве современных заводов для повышения производительности платину используют совместно с оловом или рением. Платина является ключом к переработке нефти, без нее этот процесс был бы малоэффективен.

В начале, переработка нефти была одной из главных областей промышленного потребления платины. Но совершенствование технологий и самих катализаторов привели к тому, что платины расходуется все меньше, несмотря на растущее число нефтеперерабатывающих мощностей. Объем потребления платины для этой области промышленности не испытывает резких изменений.

Прочие отрасли применения платины

Платиновое оборудование для изготовления стекла

Оборудование из платины используется в производстве различных типов стекла, поскольку оно выдерживает температуру, используемую при изготовлении стекол (до 1700 °С) и абразивное воздействие расплавленного стекла. Платиновое оборудование не реагирует с расплавленным стеклом, не окисляется и не деформируется при высоких температурах.

Платина в медицине

В определенных химических формах, платина может ингибировать разделение живых клеток. Это свойство используется в медицинских препаратах, которые помогают лечить рак – карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин.

Инертность платины к любым соединениям, ее электропроводимость и неаллергенность позволяют активно использовать ее в биомедицине как компонент электростимуляторов, катетеров и другого медицинского оборудования.

Платиновые датчики и свечи зажигания

Платина входит в состав датчиков, применяемых в различных отраслях. Наиболее широко известен датчик кислорода или «лямбда», обеспечивающий правильные пропорции смешивания воздуха и топлива в цилиндрах двигателей автомобилей. Также платина используется в автомобильных датчиках массового расхода воздуха, системах управления климатом и подушками безопасности.

Кроме того, в автомобильных и авиационных двигателях применяются свечи зажигания, электроды которых покрыты платиной и иридием для увеличения срока эксплуатации свечи.

Топливные элементы — будущее платины

В перспективе, потребление платины может возрасти при начале массового производства топливных элементов, где она является частью важнейшего компонента — мембраны. Топливные элементы являются потенциальной альтернативой двигателям внутреннего сгорания, обладая более высоким КПД и полным отсутствием вредных выбросов.

Платина в авиастроении

Платина применяется для покрытия лопаток турбин в газовых (реактивных) двигателях, для повышения их долговечности в условиях агрессивной газовой среды.

Благодаря жаропрочности и химической стойкости платины, в лабораториях для особо точных и требовательных к чистоте измерений используется платиновая посуда.

«Сей металл с начала света до сих времен совершенно оставался неизвестным, что без сомнения весьма удивительно. Дон Антонио де Ульоа, испанский математик, который сотовариществовал французским академикам, посланным от короля в Перу... есть первый, который упомянул об ней в известиях своего путешествия, напечатанных в Мадриде в 1748 г. Заметим, что вскоре по открытии платины, или белого золота, думали, что она не особенный металл, но смесь из двух известных металлов. Славные химики рассматривали сие мнение, и опыты их истребили оное...»
Так говорилось о платине в 1790 г. на страницах «Магазина натуральной истории, физики и химии», издававшегося известным русским просветителем Н. И. Новиковым.

Сегодня платина не только драгоценный металл, но - что значительно важнее - один из важных материалов технической революции. Один из организаторов советской платиновой промышленности, профессор Орест Евгеньевич Звягинцев, сравнивал значение платины со значением соли при приготовлении пищи - нужно немного, но без нее не приготовить обеда...
Ежегодная мировая добыча платины - меньше 100 т (в 1976 г. - около 90), но самые разнообразные области современной науки, техники и промышленности без платины существовать не могут. Она незаменима во многих ответственных узлах современных машин и приборов. Она - один из главных катализаторов современной химической промышленности. Наконец, изучение соединений этого металла - одна из главных «ветвей» современной химии координационных (комплексных) соединений.

Белое золото

«Белое золото», «гнилое золото», «лягушачье золото»... Под этими названиями платина фигурирует в литературе XVIII в. Этот металл известен давно, его белые тяжелые зерна находили при добыче золота. Но их никак не могли обработать, и оттого долгое время платина не находила применения.

Вплоть до XVIII в. этот ценнейший металл вместе с пустой породой выбрасывали в отвал, а на Урале и в Сибири зерна самородной платины использовали как дробь при стрельбе.
В Европе платину стали изучать с середины XVIII в., когда испанский математик Антонио де Ульоа привез образцы этого металла с золотоносных месторождений Перу.
Крупинки белого металла, не плавящиеся и не раскалывающиеся при ударах на наковальне, он привез в Европу как некий забавный феномен... Потом были исследования, были споры - простое ли вещество платина или «смесь двух известных металлов - золота и железа», как считал, например, известный естествоиспытатель Бюффои.
Первое практическое применение этому металлу уже в середине XVIII в. нашли фальшивомонетчики.
В то время платина ценилась в два раза ниже, чем серебро . А плотность ее велика - около 21,5 г/см 3 , и с золотом и серебром она хорошо сплавляется. Пользуясь этим, стали подмешивать платину к золоту и серебру, сначала в украшениях, а затем и в монетах. Дознавшись об этом, испанское правительство объявило борьбу платиновой «порче». Был издан королевский указ, предписывающий уничтожать всю платину, добываемую попутно с золотом. В соответствии с этим указом чиновники монетных дворов в Санта-Фе и Папаяне (испанские колонии в Южной Америке) торжественно при многочисленных свидетелях периодически топили накопившуюся платину в реках Боготе и Науке.
Только в 1778 г. этот закон был отменен, и испанское правительство, приобретая платину по очень низким ценам, стало само подмешивать ее к золоту монет... Переняли опыт!
Полагают, что чистую платину первым получил англичанин Уотсон в 1750 г. В 1752 г. после исследований Шеффера она была признана новым элементом. В 70-х годах XVIII в. были изготовлены первые технические изделия из платины (пластины, проволока, тигли). Эти изделия, разумеется, были несовершенны. Их готовили, прессуя губчатую платину при сильном нагреве. Высокого мастерства в изготовлении платиновых изделий для научиых целей достиг парижский ювелир Жанпети (1790 г.). Он сплавлял самородную платину с мышьяком в присутствии извести или щелочи, а затем при сильном прокаливании выжигал избыток мышьяка. Получался ковкий металл, пригодный для дальнейшей переработки.
В первое десятилетие XIX в. высококачественные изделия из платины делал английский химик и инженер Волластон - первооткрыватель родия и палладия. В 1808-1809 гг. во Франции и Англии (практически одновременно) были изготовлены платиновые сосуды почти в пуд весом. Они предназначались для получения концентрированной серной кислоты.
Появление подобных изделий и открытие ценных свойств элемента № 78 повысило спрос на него, цена на платину выросла, а это в свою очередь стимулировало новые исследования и поиски.

Химия платины № 78

Платину можно считать типичным элементом VIII группы. Этот тяжелый серебристо-белый металл с высокой температурой плавления (1773,5°С), большой тягучестью и хорошей электропроводностью недаром отнесли к разряду благородных. Он не корродирует в большинстве агрессивных сред, в химические реакции вступает нелегко и всем своим поведением оправдывает известное изречение И. И. Черняева: «Химия платины - это химия ее комплексных соединений».
Как и положено элементу VIII группы, платппа может проявлять несколько валентностей: 0 , 2+ , 3+ , 4+ , 5+ , 6+ и 8+ . Но, когда речь идет об элементе № 78 и его аналогах, почти так же, как валентность, важна другая характеристика - координационное число. Оно означает, сколько атомов (или групп атомов), лигандов, может расположиться вокруг центрального атома в молекуле комплексного соединения. Наиболее характерная степень окисления платины в ее комплексных соединениях 2+ и 4+ ; координационное число в этих случаях равно соответственно четырем или шести. Комплексы двухвалентной платины имеют плоскостное строение, а четырехвалентной -октаэдрическое.
На схемах комплексов с атомом платины посредине буквой А обозначены лиганды. Лигандами могут быть различные кислотные остатки (Cl - , Br - , I - , N0 2 , N03 - , CN - , С 2 04~, CNSH -), нейтральные молекулы простого и сложного строения (Н 2 0, NH 3 , C 5 H 5 N, NH 2 OH, (CH 3) 2 S, C 2 H 5 SH) и многие другие неорганические и органические группы. Платина способна образовывать даже такие комплексы, в которых все шесть лигандов различны.
Химия комплексных соединений платины разнообразна и сложна. Не будем обременять читателя многозначительными частностями. Скажем только, что и в этой сложной области знаний советская наука неизменно шла и идет впереди. Характерно в этом смысле высказывание известного американского химика Чатта.
«Возможно, не случайно было и то, что единственная страна, которая посвятила значительную часть своих усилий в области химических исследований в 20-х и 30-х годах разработке координационной химии, была и первой страной, пославшей ракету на Луну».
Здесь же уместно напомнить о высказывании одного из основоположников советской платиновой промышленности и науки - Льва Александровича Чугаева: «Каждый точно установленный факт, касающийся химии платиновых металлов, рано или поздно будет иметь свой практический эквивалент».

Потребность в платине

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. Из сплавов платины с золотом, палладием, серебром, медью делали оправы для бриллиантов , жемчуга, топазов ... Мягкий белый цвет оправы из платины усиливает игру камня, он кажется крупнее и изящнее, чем в оправе из золота или серебра . Однако ценнейшие технические свойства платины сделали ее применение в ювелирном деле нерациональным.
Сейчас около 90% потребляемой платины используется в промышленности и науке, доля ювелиров намного меньше. «Виной» тому - комплекс технически ценных свойств элемента № 78.
Кислотостойкость, термостойкость и постоянство свойств при прокаливании давно сделали платину совершенно незаменимой в производстве лабораторного оборудования. «Без платины, - писал Юстус Либих в середине прошлого века - было бы невозможно во многих случаях сделать анализ минерала... состав большинства минералов оставался бы неизвестным». Из платины делают тигли, чашки, стаканы, ложечки, лопатки, шпатели, наконечники, фильтры, электроды. В платиновых тиглях разлагают горные породы - чаще всего, сплавляя их с содой или обрабатывая плавиковой кислотой. Платиновой посудой пользуются при особо точных и ответственных аналитических операциях...
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 N0 в одном из главных процессов производства азотной кислоты. Катализатор здесь предстает в виде сетки из платиновой проволоки диаметром 0,05-0,09 мм. В материал сеток введена добавка родия (5-10%). Используют и тройной сплав -93% Pt, 3% Rh и 4% Pd. Добавка родия к платине повышает механическую прочность и увеличивает срок службы сотки, а палладий немного удешевляет катализатор и немного (на 1-2%) повышает его активность. Срок службы платиновых сеток - год-полтора. После этого старые сетки отправляют на аффинажный завод на регенерацию и устанавливают новые. Производство азотной кислоты потребляет значительные количества платины.
Платиновые катализаторы ускоряют многие другие практически важные реакции: гидрирование жиров, циклических и ароматических углеводородов, олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов, окисление S0 2 в S0 3 в серно-кислотном производстве. Их используют также при синтезе витаминов и некоторых фармацевтических препаратов. Известно, что в 1974 г. на нужды химической промышленности в США было израсходовано около 7,5 т платины.

Не менее важны платиновые катализаторы в нефтепе-рерабатывающей промышленности. С их помощью на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти. Здесь платину обычно используют в виде мелко-дисперсного порошка, нанесенного на окись алюминия, керамику, глину, уголь. В этой отрасли работают и другие катализаторы (алюминий, молибден), по у платиновых - неоспоримые преимущества: большая активность и долговечность, высокая эффективность. Нефтеперерабатывающая промышленность США закупила в 1974 г. около 4 т платины.
Еще одним крупным потребителем платины стала автомобильная промышленность, которая, как это ни странно, тоже использует именно каталитические свойства этого металла - для дожигания и обезвреживания выхлопных газов.
Для этих целей автомобильная промышленность США закупила в 1974 г. 7,5 т платины - почти столько же, сколько химическая и нефтеперерабатывающая отрасли, вместе взятые.
Четвертым и пятым по масштабам потребления покупателями платины в 1974 г. в США были электротехника и стекольное производство.
Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств платины плюс высочайшая коррозионная и термическая стойкость сделали этот металл незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. Из платины делают электроды топливных элементов. Такие элементы применены, например, на космических кораблях серии «Аполлон».
Из сплава платины с 5-10% родия делают фильеры для производства стеклянного волокна. В платиновых тиглях плавят оптическое стекло, когда особенно важно ничуть не нарушить рецептуру.
В химическом машиностроении платина и ее сплавы служат превосходным коррозиониостойкнм материалом. Аппаратура для получения многих особо чистых веществ и различных фторсодержащих соединений изнутри покрыта платиной, а иногда и целиком сделана из нее.
Очень незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготавливают хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки; это преимущество особенно ценно при работе в полевых условиях. Сплавы платины с палладием, серебром, медью, цинком, никелем служат также отличным материалом для зубных протезов.
Спрос науки и техники на платину непрерывно растет и далеко не всегда бывает удовлетворенным. Дальнейшее изучение свойств платины еще больше расширит области применения и возможности этого ценнейшего металла.
«СЕРЕБРИШКО»? Современное название элемента № 78 происходит от испанского слова plata - серебро. Название «платина» можно перевести как «серебришко» или «сребрецо».
ЭТАЛОН КИЛОГРАММА. Из сплава платины с иридием в нашей стране изготовлен эталон килограмма, представляющий собой прямой цилиндр диаметром 39 мм и высотой тоже 39 мм. Он хранится в Ленинграде, во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д. И. Менделеева. Раньше был эталоном и платино-иридиевый метр.
МИНЕРАЛЫ ПЛАТИНЫ. Сырая платина - это смесь различных минералов платины. Минерал поликсен содержит 80-88% Pt и 9-10% Ее; купроплатииа - 65-73% Pt, 12-17% Fe и 7,7-14% Сu; в никелистую платину вместе с элементом № 78 входят железо, медь и никель. Известны также природные сплавы платины только с палладием или только с иридием - прочих платиноидов следы. Есть еще и немногочисленные минералы - соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой. К ним относятся сперрилит PtAs 2 , куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S.
САМЫЕ КРУПНЫЕ. Самые крупные самородки платины , демонстрируемые на выставке Алмазного фонда России весят 5918,4 и 7860,5 г.
ПЛАТИНОВАЯ ЧЕРНЬ. Платиновая чернь - мелкодисперсный порошок (размеры крупинок 25-40 мкм) металлической платины, обладающий высокой каталитической активностью. Ее получают, действуя формальдегидом или другими восстановителями на раствор комплексной гексахлорплатиновой кислоты Н 2 [РtСl 6 ].
ИЗ «СЛОВАРЯ ХИМИЧЕСКОГО», ИЗДАННОГО В 1812 ГОДУ. «Профессор Снядецкий в Вильне открыл в платине новое металлическое существо, которое названо им Бестий»...
«Фуркруа читал в Институте сочинение, в коем извещает, что платина содержит железо, титан, хром, медь и металлическое существо, доселе еще неизвестное»...
«Золото хорошо соединяется с платиною, но когда количество сей последней превышает 1/47, то белеет золото, не умножая чувствительно тяжести своей и тягучести. Испанское правительство, опасавшееся сего состава, запретило выпуск платины, потому что не знало средств доказать подлога»...
ОСОБЕННОСТИ ПЛАТИНОВОЙ ПОСУДЫ. Казалось бы, посуда из платины в лаборатории пригодна на все случаи жизни, но это не так. Как ни благороден этот тяжелый драгоценный металл, обращаясь с ним, следует помнить, что при высокой температуре платина становится чувствительной к многим веществам и воздействиям. Нельзя, например, нагревать платиновые тигли в восстановительном и тем более коптящем пламени: раскаленная платина растворяет углерод и от этого становится ломкой. В платиновой посуде не плавят металлы: возможно образование относительно легкоплавких сплавов и потери драгоценной платины. Нельзя также плавить в платиновой посуде перекиси металлов, едкие щелочи, сульфиды, сульфиты и тиосульфаты: сера для раскаленной платины представляет определенную опасность, так же, как фосфор, кремний, мышьяк, сурьма , элементарный бор. А вот соединения бора, наоборот, полезны для платиновой посуды. Если надо как следует вычистить ее, то в ней плавят смесь равных количеств KBF 4 и Н 3 ВО 3 . Обычно же для очистки платиновую посуду кипятят с концентрированной соляной или азотной кислотой.

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.