Изотопы платины
Известны изотопы платины с массовыми числами от 166 до 204 (количество протонов 78, нейтронов от 88 до 126), и 18 ядерных изомеров.
Название платины
Название платине было дано испанскими конкистадорами, которые в середине XVI века впервые познакомились в Южной Америке (на территории современной Колумбии) с новым металлом, внешне похожим на серебро (исп. ). Слово буквально означает маленькое серебро, серебришко. Объясняется такое пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро. В настоящее время её стоимость относительно серебра выше примерно в 42 раза.
Добыча и производство платины
Самородную платину добывают на приисках (см. подробнее в статье Благородные металлы), менее богаты россыпные месторождения платины, которые разведываются, в основном, способом шлихового опробования.
Производство платины в виде порошка началось в 1805 году английским учёным У. Х. Волластоном из южноамериканской руды.
Получение платины
Сегодня платину получают из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO3. При этом иридий и палладий восстанавливаются до Ir3+ и Pd2+. Последующим добавлением хлорида аммония выделяют гексахлороплатинат(IV) аммония (NH4)2PtCl6. Высушенный осадок прокаливают при 800—1000 °C.
Химические свойства
Платина (химический символ — Pt от лат.) — химический элемент 10-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы восьмой группы, VIIIB), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 78.
Внешний вид
- Название, символ, номер: Платина / Platinum (Pt), 78
- Радиус атома: 139 пм
- Радиус иона (+4e): 65 пм, (+2e) 80 пм
- Электроотрицательность: 2,28 (шкала Полинга)
Термодинамические свойства
- Мол. теплота плавления: 21,76 кДж/моль
- Мол. теплота испарения: ~470 кДж/моль
- Кристаллическая решётка простого вещества
- Тепловое расширение (25 °C): 8,8·10^-6 1/К
- Модуль объёмной упругости: 230 ГПа
Простое вещество платина — блестящий и очень тяжёлый благородный металл серебристо-белого цвета.
3D-модель бруска из сплава платины, который до 1960 года использовался как образец длины 1 м.
Платина: применение и прогнозы
Соединения платины (преимущественно, амминоплатинаты) применяются как цитостатики при терапии различных форм рака. Первым в клиническую практику был введён цисплатин (цис-дихлородиамминплатина(II)), однако в настоящее время применяются более эффективные карбоксилатные комплексы диаминплатины — карбоплатин и оксалиплатин.
В ювелирном деле
Платина и её сплавы широко используются для производства ювелирных изделий.
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 мировых продаж. В Китай потреблял около ювелирных изделий из платины. В настоящее время в Китае ежегодно продаётся около изделий из платины общей массой около .
Российский спрос на ювелирную платину составляет от мирового уровня.
Платиновая монета 1835 года номиналом 12 рублей.
Платина, золото и серебро — основные металлы, выполняющие монетарную функцию. Однако платину стали использовать для изготовления монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра.
Прогнозы потребления и производства
Растворение платины в горячей царской водке
По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет бо́льшую химическую устойчивость. При комнатной температуре реагирует с царской водкой с образованием бесцветного оксида азота (II) и оранжево-жёлтого гексахлороплатината(IV) водорода:
При нагревании платина реагирует с серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объём поглощаемого водорода и способность его отдавать при нагревании у платины меньше.
При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: чёрный PtO, коричневый PtO2, красновато-коричневый PtO3, а также Pt2O3 и смешанный Pt3O4, в котором платина проявляет степени окисления II и IV.
Для платины известны гидроксиды Pt(OH)2 и Pt(OH)4. Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлороплатинатов.
Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства.
Гексафторид платины PtF6 является одним из сильнейших окислителей среди всех известных химических соединений, способный окислить молекулы кислорода и ксенона.
Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350—400 °C даёт фторид платины(IV).
Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой.
Синтезированы такие галогениды платины, как PtBr4, PtCl2, PtCl2·2PtCl3, PtBr2 и PtI2.
Монета 3 рубля, 1834 год.
Свойства платины
Платина является одним из самых инертных металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. Платина также непосредственно реагирует с бромом, растворяясь в нём.
При нагревании платина становится более реакционноспособной. Она реагирует с пероксидами, а при контакте с кислородом воздуха — со щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла.
Реакции с другими неметаллами (хлором, серой, фосфором) происходят менее активно. При более сильном нагревании платина реагирует с углеродом и кремнием, образуя твёрдые растворы, аналогично металлам группы железа.
В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +6, из которых наиболее устойчивы +2 и +4. Для платины характерно 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 (1873−1922), первый директор созданного в 1918 году Института по изучению платины.
Платина, особенно в мелкодисперсном 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. Ещё в 1821 немецкий химик И. В. Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций; при этом сама платина не претерпевала изменений.
Биологическая роль и физиологическое действие
Платина играет важную роль в химии и катализе, однако её воздействие на биологические системы на данный момент является не до конца изученным вопросом.
До 1748 года платина добывалась и производилась только на территории Америки, а в Старом Свете не была известна.
К середине XIX в. в Англии и Франции были проведены обширные исследования по аффинажу платины. В 1859 году французский химик Анри Этьен Сент-Клер Девиль впервые разработал промышленный способ получения слитков чистой платины.
С этого времени почти вся добытая на Урале платина скупалась английскими и французскими фирмами, в частности, Джонсон, Мэтти и К°. Позже к закупкам платины у Российской империи подключились американские и немецкие компании.
Добыча платины в России
К концу XIX века Российская империя добывала 4,5 тонны платины в год. Позже, на протяжении истории, Россия оставалась одним из крупнейших производителей платины в мире.
История добычи платины
До Первой мировой войны второй после Российской империи страной по объемам добычи платины была Колумбия. В 1930-х годах лидером стала Канада, а после Второй мировой войны — Южная Африка.
Объемы добычи
В 1952 году Колумбия добыла 0,75 тонн платины, США — 0,88 тонн, Канада — 3,75 тонн, а Южно-Африканский Союз — 7,2 тонны. СССР, в то время, засекречивал данные по добыче платины.
Современное состояние добычи
В 2014 году в мире было добыто 161 тонна платины. Лидером добычи платины в России является ГМК Норильский никель.
Мировые запасы
По данным исследований, разведанные запасы металлов платиновой группы составляют около 80 000 тонн и в основном распределены между Южно-Африканской Республикой (87,5 %), Россией (8,3 %) и Соединенными Штатами (2,5 %).
Нахождение платины в земной коре
Большинство месторождений платины (более 90 %) находятся в недрах пяти стран, включая Южно-Африканскую Республику, Соединенные Штаты, Россию, Зимбабве и Китай. Одно из известных месторождений платины – это месторождение Кондёр, где можно найти самородки этого ценного металла.