Платинум бүлгийн металлууд: тойм, жагсаалт, шинж чанар, хэрэглээ

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 13:59

Цагаан алтны бүлгийн металлууд нь үелэх системд зэрэгцэн оршдог зургаан эрхэм үнэт химийн элемент юм. Эдгээр нь бүгд 5-6 үеийн 8-10 бүлгийн шилжилтийн металлууд юм.

Платинум бүлгийн металлын жагсаалт

Бүлэг нь атомын жингийн өсөх дарааллаар байрлуулсан дараах зургаан химийн элементээс бүрдэнэ:

• Ru – рутениум.
• Rh – родий.
• Pd – палладий.
• Os – осмиум.
• Ir – iridium.
• Pt – цагаан алт.

Платин бүлгийн металлууд нь цэнхэр цагаан өнгөтэй осмиумаас бусад нь мөнгөлөг цагаан өнгөтэй байдаг. Тэдгээрийн химийн үйлдэл нь ихэнх урвалжуудад өндөр тэсвэртэй боловч исэлдэлт, бууралт, устөрөгчжих урвалын хурдыг хялбархан хурдасгах эсвэл хянадаг катализатор болгон ашигладаг нь гаж нөлөө юм.

Рутени ба осми нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй нягт системд талсждаг бол бусад нь нүүр төвтэй куб бүтэцтэй байдаг. Энэ нь рутени болон осмигийн хатуулаг ихэссэнээр илэрдэг.

Нээлтийн түүх

Хэдийгээр цагаан алт агуулсан алтны олдворууд МЭӨ 700 оны үед хамаарах боловч. д., энэ металл байгаа нь хэв маяг гэхээсээ илүү санамсаргүй тохиолдол юм. 16-р зуунд иезуитууд алтны шороон ордуудтай холбоотой өтгөн саарал хайрга чулууг дурдсан байдаг. Эдгээр чулууг хайлуулах боломжгүй байсан ч алттай хайлш үүсгэж, харин ембүү нь хэврэг болж, тэдгээрийг цэвэрлэх боломжгүй болсон. Энэ хайрга нь Колумбын Сан Хуан мөрөнд цутгадаг Пинто голын мөнгөн материалын мөхлөгүүд болох платина дель Пинто гэж нэрлэгддэг болсон.

Металлыг бүрэн цэвэршүүлсний дараа л авах боломжтой уян хатан цагаан алтыг 1789 онд Францын физикч Чабано ялгаж авчээ. Үүнээс Ромын пап VI Пиусад бэлэглэсэн аяга хийжээ. 1802 онд палладий нээсэн тухай Английн химич Уильям Волластон мэдээлсэн бөгөөд химийг нэрлэжээ. астероидын хүндэтгэлд цагаан алтны металлын бүлгийн элемент. Дараа нь Волластон цагаан алтны хүдэрт агуулагдах өөр бодис олсон гэж мэдэгджээ. Металл давсны ягаан өнгөтэй тул түүнийг родий гэж нэрлэсэн. Иридиум (давс нь алаг өнгөтэй байдаг тул солонгын дарь Iris-ийн нэрээр нэрлэгдсэн) болон осми (дэгдэмхий исэл нь хлорын үнэртэй тул "үнэр" гэсэн утгатай грек үгнээс гаралтай) -ийг Английн химич Смитсон Теннант онд нээжээ. 1803. Францын эрдэмтэд Ипполит-Виктор Коллет-Дескоти, Антуан-Франсуа Фуркруа, Николас-Луи Вокелин нар хоёр металлыг нэгэн зэрэг ялган авчээ. Хамгийн сүүлд тусгаарлагдсан, тодорхойлогдсон элемент болох рутений нь 1844 онд Оросын химич Карл Карлович Клаусаас Оросын латин нэрнээс нэрээ авчээ.

Таалагдсангүйалт, мөнгө, цагаан алтны бүлгийн металл зэрэг энгийн галд цэвэршүүлэх бодисуудаас харьцангуй цэвэр байдлаар амархан тусгаарлагдах нь ус-химийн нарийн төвөгтэй эмчилгээ шаарддаг. Эдгээр аргууд нь 19-р зууны сүүл хүртэл байхгүй байсан тул цагаан алтны бүлгийг тодорхойлох, тусгаарлах нь мөнгө, алтны ард олон мянган жилийн дараа унав. Үүнээс гадна Их Британи, Франц, Герман, Оросын судлаачид цагаан алтыг ажиллах боломжтой хэлбэрт шилжүүлэх аргыг боловсруулах хүртэл эдгээр металлын хайлах температур өндөр байсан нь тэдний хэрэглээг хязгаарласан. 1900 оноос хойш цагаан алтны бүлгийн үнэт металлыг үнэт эдлэлд хэрхэн ашиглаж эхэлсэн. Энэ хэрэглээ өнөөдрийг хүртэл хамааралтай хэвээр байгаа ч аж үйлдвэрийн хэрэглээ нь түүнээс хол давсан. Палладий нь утасны реле болон бусад утастай холбооны системд маш эрэлттэй холбоо барих материал болж, урт наслалт, өндөр найдвартай байдлыг хангасан бол цагаан алт нь оч элэгдэлд тэсвэртэй тул Дэлхийн 2-р дайны үед байлдааны нисэх онгоцны оч залгуурт ашиглагдаж байсан.

Дайны дараа нефтийг боловсруулахад молекул хувиргах техникийг өргөжүүлсэн нь цагаан алтны бүлгийн металлын катализаторын шинж чанарын асар их эрэлт хэрэгцээг бий болгосон. 1970-аад он гэхэд АНУ болон бусад улс орнуудын автомашины ялгаруулалтын стандартын дагуу эдгээр химийн бодисыг яндангийн хийн катализаторын хувиргалтанд ашиглахад хүргэснээр хэрэглээ улам бүр нэмэгджээ.

Хүдэр

Цагаан алт, палладийн жижиг шороон ордуудыг оруулаагүй болноба осмик иридиум (иридиум ба осмийн хайлш) үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь химийн элемент болох цагаан алтны бүлгийн металл болох хүдэр бараг байдаггүй. Ашигт малтмал нь ихэвчлэн сульфидын хүдэр, ялангуяа пентландит (Ni, Fe)₉S₈ агуулагддаг. Хамгийн түгээмэл нь лаурит RuS_{2, ирарсит, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, осмиридиум (Ir, Os), коперит, (PtS) ба браггит (Pt, Pd) юм. С.}

Дэлхийн хамгийн том цагаан алтны бүлгийн металлын орд бол Өмнөд Африк дахь Бушвелд цогцолбор юм. Түүхий эдийн томоохон нөөц нь Канадын Садбери, Сибирийн Норильск-Талнахское ордуудад төвлөрдөг. АНУ-д цагаан алтны бүлгийн ашигт малтмалын хамгийн том ордууд Монтана мужийн Стилватерт байрладаг боловч энд Өмнөд Африк, Оростой харьцуулахад хамаагүй бага байдаг. Дэлхийн хамгийн том цагаан алт үйлдвэрлэгчид бол Өмнөд Африк, Орос, Зимбабве, Канад юм.

Олборлох, баяжуулах

Өмнөд Африк, Канадын гол ордуудыг уурхайн аргаар ажиллуулдаг. Бараг бүх цагаан алтны бүлгийн металлыг флотацийн аргаар ялгах аргыг ашиглан зэс эсвэл никель сульфидын эрдэсээс гаргаж авдаг. Баяжмалыг хайлуулах явцад зэс, никелийн сульфидээс автоклавт угаасан хольц гарна. Хатуу уусгах үлдэгдэл нь 15-20% цагаан алтны бүлгийн металл агуулдаг.

Заримдаа флотаци хийхээс өмнө таталцлын хүчийг ялгах аргыг ашигладаг. Үр дүн нь 50% хүртэл цагаан алтны метал агуулсан баяжмал болж, хайлуулах шаардлагагүй болно.

Механик шинж чанар

Цагаан алтны бүлгийн металлууд нь механик шинж чанараараа ихээхэн ялгаатай. Платин ба палладий нь нэлээд зөөлөн бөгөөд уян хатан байдаг. Эдгээр металл болон тэдгээрийн хайлшийг халуун, хүйтэн аль алинд нь ашиглаж болно. Родиумыг эхлээд халуунаар нь боловсруулдаг бөгөөд дараа нь нэлээд олон удаа хатгаснаар хүйтэн аргаар боловсруулж болно. Иридиум ба рутенийг халаах ёстой, тэдгээрийг хүйтэн аргаар боловсруулах боломжгүй.

Осми нь бүлгийн хамгийн хатуу нь бөгөөд хамгийн өндөр хайлах цэгтэй боловч исэлдүүлэх хандлага нь өөрийн гэсэн хязгаарлалтыг бий болгодог. Иридиум нь цагаан алтны металлын зэврэлтэнд хамгийн тэсвэртэй бөгөөд роди нь өндөр температурт хадгалагддаг тул үнэлэгддэг.

Бүтцийн хэрэглээ

Цэвэр цэвэршүүлсэн цагаан алт нь маш зөөлөн тул зураас болон мууддаг. Түүний хатуулгийг нэмэгдүүлэхийн тулд бусад олон элементүүдтэй хайлш хийдэг. Платинум үнэт эдлэл нь Японд маш их алдартай бөгөөд үүнийг "хаккин", "цагаан алт" гэж нэрлэдэг. Үнэт эдлэлийн хайлш нь 90% Pt, 10% Pd агуулдаг бөгөөд үүнийг боловсруулах, гагнахад хялбар байдаг. Рутений нэмэлт нь исэлдэлтийн эсэргүүцлийг хадгалахын зэрэгцээ хайлшийн хатуулгийг нэмэгдүүлдэг. Платинум, палладий, зэсийн хайлш нь цагаан алтны палладаас хатуу бөгөөд хямд тул хуурамч материалд ашиглагддаг.

Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд нэг талст үйлдвэрлэхэд ашигладаг тигель нь өндөр температурт зэврэлтэнд тэсвэртэй, тогтвортой байдлыг шаарддаг. Энэ хэрэглээний хувьд цагаан алт, цагаан алт-родиум баиридиум. Платинум-родийн хайлшийг термопар үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь 1800 ° C хүртэл өндөр температурыг хэмжих зориулалттай. Палладий нь цэвэр болон холимог хэлбэрээр цахилгаан төхөөрөмж (хэрэглээний 50%), шүдний хайлш (30%) зэрэгт ашиглагддаг. Родиум, рутений, осмиумыг цэвэр хэлбэрээр нь бараг ашигладаггүй - бусад цагаан алтны бүлгийн металлын хайлшийн нэмэлт болдог.

Катализатор

Баруунд үйлдвэрлэсэн нийт цагаан алтны 42 орчим хувийг катализатор болгон ашигладаг. Эдгээрийн 90% нь платин (мөн палладий, роди) бүрсэн галд тэсвэртэй үрэл эсвэл зөгийн сархинаг нь шатаагүй нүүрсустөрөгч, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, азотын ислийг ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азот болгон хувиргахад тусалдаг автомашины яндангийн системд ашиглагддаг.

Улаан халуун металл тор хэлбэртэй цагаан алт ба 10%-ийн родийн хайлш нь аммиак ба агаарын хоорондох урвалыг хурдасгаж азотын исэл, азотын хүчил үүсгэдэг. Аммиакийн холимогтой хамт хооллоход метан гидроциан хүчил авч болно. Нефть боловсруулахдаа реактор дахь хөнгөн цагааны үрлэнгийн гадаргуу дээрх цагаан алт нь урт гинжний тосны молекулуудыг салаалсан изопарафин болгон хувиргах үйл явцыг хурдасгадаг бөгөөд энэ нь өндөр октантай бензиний холимогт тохиромжтой.

Цахилгаан хавтан

Бүх цагаан алтны бүлгийн металлыг цахилгаанаар бүрэх боломжтой. Үүссэн бүрхүүлийн хатуулаг, гялалзсан байдлаас шалтгаалан родийг ихэвчлэн ашигладаг. Хэдийгээр тэрөртөг нь цагаан алтнаас өндөр, бага нягтрал нь харьцангуй зузаантай бага хэмжээний материалыг ашиглах боломжийг олгодог.

Палладий нь цагаан алтны бүлгийн металл бөгөөд бүрэх ажилд ашиглахад хамгийн хялбар байдаг. Үүний ачаар материалын бат бөх чанар мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Рутениум нь бага даралтын үрэлтийн механизмд ашиглагддаг.

Химийн нэгдлүүд

Алкилплатин цогцолбор зэрэг органик цагаан алтны бүлгийн металлын нэгдлүүдийг олефины полимержилт, полипропилен, полиэтилен үйлдвэрлэх, этиленийг ацетальдегид болгон исэлдүүлэхэд катализатор болгон ашигладаг.

Цагаан алтны давсыг хорт хавдрын хими эмчилгээнд улам ихээр хэрэглэж байна. Жишээлбэл, эдгээр нь Carboplatin, Cisplatin зэрэг эмийн нэг хэсэг юм. Рутений ислээр бүрсэн электродуудыг хлор, натрийн хлорат үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Родын сульфат ба фосфатыг родийн бүрээстэй ваннд хэрэглэдэг.