Платина


Платина (лат. Platinum, обозначается символом Pt) — химический элемент с атомным номером 78 и атомной массой 195,08. Является элементом третьей триады (платиновые металлы) восьмой группы шестого переходного периода периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева. Платина — серовато-белый пластичный ковкий благородный металл. Семьдесят восьмой элемент один из самых тяжелых (плотность 21,5 г\см3) и тугоплавких металлов, в горячем состоянии хорошо прокатывается и сваривается. В природе платина представлена следующими изотопами: 190Pt и 192Pt (эти изотопы являются слабо радиоактивными); 194Pt (32,9 %), 196Pt (25,2 %), 198Pt (7,19 %). Существует немало сведений о том, что самородная платина была известна с древнейших времен народам, проживающим на различных континентах: от Южной Америки до Эфиопии. В Европе сведений о платине не существовало вплоть до XVI века, первым упомянул этот «весьма огнестойкий» металл итальянский врач Скалингер в 1557 году. Исследовать платину ему позволили находки испанских конкистадоров, обнаруживших в Южной Америке вместе с самородным золотом очень тяжелый белый тусклый металл, который никак не удавалось расплавить. За столь малую обрабатываемость и, как следствие, малую пригодность испанцы нарекли новый металл platina, что является уменьшительным производным от испанского наименования серебра — plata. Если дословно перевести на русский язык, то мы получим пренебрежительное название столь благородного металла — «серебришко». Из Испании платина отправилась в Англию, но это произошло гораздо позднее — лишь в 1748 году — когда морской офицер А. де Ульоа привез первые образцы Pt в Лондон. Можно считать, что только с этого момента ученые Европы действительно заинтересовались этим металлом, занявшись изучением его свойств. Примерно в это же время платина признается самостоятельным металлом (ранее она считалась белым золотом), а в 1803 году английский химик У. Волластон впервые получает платину в чистом виде. Если в XVI веке испанцы вменяли в вину платине ее высокую тугоплавкость, то современная промышленность широко использует это ее качество в совокупности с высокой химической стойкостью при изготовлении лабораторной посуды из этого металла: тигли, чашки, лодочки и прочие. В химической промышленности семьдесят восьмой элемент применяется для изготовления коррозионностойких деталей аппаратуры. Широко применение этого благородного металла в качестве катализатора (особенно при проведении окислительно-восстановительных реакций), ведь платина представляет собой первый, известный еще с начала XIX века гетерогенный катализатор. Платиновые аноды используются в ряде электрохимических производств: надсерной кислоты, перхлоратов, перборатов. Из платины изготовляют нагревательные элементы электрических печей и приборы для измерения температуры (термопары, термометры сопротивления). Не стоит забывать и о том, что платина один из драгоценных металлов, по этой причине она часто употребляется ювелирами при изготовлении драгоценностей и аксессуаров. Однако в наше время платину принято заменять более дешевыми металлами, возможно вскоре семьдесят восьмой элемент перестанет быть металлом ювелиров, так же как он когда-то перестал быть монетным металлом. Четвертая часть от производимой платины расходуется на нужды электротехники, автоматики, радиотехники и телемеханики. Ведь наиболее долговечные и стабильные электроконтакты и сплавы для радиотехники именно из платины — ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30 (платина-иридий). Платина применяется и как антикоррозионное покрытие — платинирование. Соли платины употребляются в фотографии, для живописи по фарфору и платинирования стекла; хлорная платина — важный реактив при количественном анализе.

Биологические свойства


Соединения платины (преимущественно, тетрехлорплатинаты) применяются, как цитостатики — противоопухолевые препараты. Цитотоксическое действие соединений платины открыто Барнеттом Розенбергом в начале 1960-х годов во время проведения опытов по влиянию электрического тока на рост бактерий. В ходе исследований образующиеся при электрохимической коррозии платиновых электродов комплексные соединения платины вызывали нарушение деления и гибель клеток кишечной палочки. Дальнейшие исследования этого явления показали, что наиболее выраженным биологическим действием обладает цис-дихлородиамминплатина, а испытания на мышах выявили противоопухолевую активность этого соединения.

С начала 1980-х годов цис-дихлородиамминплатина стала использоваться в клинической практике под названием цисплатин — цитотоксический препарат алкилирующего действия — производное платины (соль Пейроне) Pt(NH3)2Cl2. Этот препарат обладает выраженными цитотоксическими, бактерицидными и мутагенными свойствами. В основе биологических свойств, по общепризнанному мнению, лежит способность соединения образовывать прочные специфические связи с ДНК. Этот комплекс платины в настоящее время широко применяется в медицине как противораковое средство. Другой противоопухолевый препарат — оксалиплатин относится к новому классу соединений на основе платины, в которых атом платины образует комплексную связь с 1,2-диаминоциклогексаном (ДАЦГ) и оксалатной группой. Оксалиплатин обладает противоопухолевой активностью при различных видах опухолей, включая колоректальный рак. Эффективен также при лечении опухолей, устойчивых к цисплатину. Однако все эти препараты имеют ряд серьезных противопоказаний.

Несмотря на столь благородную роль семьдесят восьмого элемента в деле исцеления, некоторые соединения платины токсичны. Сама по себе металлическая платина токсического действия не оказывает, однако ряд платиновых соединений, вызывает тяжелейшие поражения, в первую очередь почек, печени, нервной и иммунной систем. Большую опасность представляют ядовитые примеси, содержащиеся, например, в платиновой черни (в первую очередь, теллур). Так при попадании порошка платины в желудочно-кишечный тракт возникают некрозы участков слизистой ЖКТ, зернистая дистрофия гепатоцитов, набухание эпителия извитых канальцев почки, а также «общая интоксикация». Смертельные отравления металлической платиной не выявлены.

Соли платины приводят к общей интоксикации организма, вызывая смерть подопытных животных в период от трех часов до трех суток после введения. При ингаляционном отравлении гексахлороплатинатом аммония смертельные концентрации не были достигнуты. Отравление приводит к нарушению углеводного, белкового и холестеринового обменов. У людей наблюдается тошнота, диарея, понижение уровня гемоглобина в крови, разрушение почек. Гексахлороплатинат аммония опасен еще тем, что способен впитываться в кожу, при этом платину можно обнаружить во всех внутренних органах, крови и моче, накопление происходит в селезенке, надпочечниках, почках и половых органах, где платина обнаруживается даже через тридцать дней после введения.

Вдыхание комплексных соединений платины в виде пыли или тумана (5—70 мг/м3) вызывают синюху, затруднение дыхания, кашель, при длительном воздействии бронхиальную астму. Возможно возникновение аллергических реакций — покраснение и шелушение кожи, высыпания на открытых участках тела. Сходное действие оказывают платинохлористоводородная кислота и гексахлороплатинат аммония. У людей, постоянно имеющих дело с (NH4)2PtCl6 развивается светобоязнь, насморк, при длительном воздействии — астма. При хроническом отравлении комплексными соединениями платины возможно развитие платиноза — совокупности вышеперечисленных симптомов, проявляющихся постоянно. У страдающих платинозом выявлен дисбаланс адренорецепторной регуляции.


Интересные факты


Любопытно отметить, что по индивидуальной чувствительности к соединениям платины у разных людей наблюдаются существенные отличия, связанные с некоторыми генетически обусловленными признаками. Так при длительной работе с платиной приобретенная аллергия возникает только лишь в половине случаев.

Профессор Орест Евгеньевич Звягинцев — один из организаторов советской платиновой промышленности, сравнивал значение платины со значением соли при приготовлении пищи — нужно немного, но без нее не приготовить обеда... И эти слова относятся к металлу, который испанские чиновники топили в море, к металлу, который в литературе XVIII века фигурирует под названиями «лягушачье золото», «гнилое золото», «плохое серебро». Вплоть до XVIII века этот ценнейший металл вместе с пустой породой выбрасывали в отвал, а на Урале и в Сибири зерна самородной платины использовали как дробь при стрельбе!

После обнаружения богатейших уральских платиновых месторождений Российская империя быстро выбилась в лидеры по добыче этого драгоценного металла. Так перед первой мировой войной добыча платины в России составляла 90...95 % мировой добычи, но 9/10 русской платины уходило за границу, и лишь несколько процентов перерабатывалось на двух маленьких заводах.

Самые крупные из существующих в настоящий момент платиновых самородков хранятся в Алмазном фонде Московского Кремля. Один весом 5918,4 грамм, а другой (самый крупный) — «Уральский гигант» — 7860,5 г.

Интересно, что мировое потребление платины часто превышает ее добычу, каким же образом удается выходить из такой ситуации? В таких случаях задействуются старые запасы, кроме того, регенерируется платина из отработавших свой ресурс катализаторов.

Царская Россия, добывая колоссальное количество платины тем не менее не находила достойного применения этому металлу. В связи с чем, начиная с 1828 года, по предложению министра финансов Егора Канкрина, в России начали выпускать платиновые монеты номиналом 3, 6 и 12 рублей. Так 12-рублёвая платиновая монета имела массу 41,41 г. Всего же в период с 1828 по 1845 гг. было выпущено 1 372 000 трёхрублёвых монет, 17 582 шестирублёвых и 3 303 двенадцатирублёвых общей массой 14,7 тонн. В 1845 году, по настоянию министра финансов Фёдора Вронченко выпуск платиновых монет был прекращён, и они были срочно изъяты из обращения, что связывают с резким ростом цен на платину. Проще говоря, монеты стали стоить дороже номинала. Предположительно все изъятые монеты вместе с запасами платины (всего более 16 тонн) были проданы Англии. Представьте себе, какую же ценность представляют эти монеты сейчас для нумизматов!

Химик 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. Однако 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.

Что интересно, в цикле рассказов Айзека Азимова «Я робот» и ряде других его произведений позитронный мозг роботов сделан из губчатой платины (точнее — сплава платины и иридия).

В XIX веке из сплава платины и иридия были изготовлены эталоны метра и килограмма, по образцу которых изготовлялись национальные эталоны разных стран, в том числе нашего государства. Эталон килограмма из платиноиридиевого сплава, представляющий собой прямой цилиндр диаметром 39 мм и высотой тоже 39 мм. Этот эталон хранится в Санкт-Петербурге, во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д.И. Менделеева. В настоящее время эталоном метра служит расстояние, проходимое светом в вакууме за определенное время.


История


В Старом Свете платина не была известна до тех пор, пока ее не ввезли в Испанию (XVI век) первые каравеллы и галеоны конкистадоров, разорявших и разграблявших империи Южной Америки, которые добывали и использовали платину с незапамятных времен — цивилизации Анд (инки, ацтеки и чибча). Земли этих народов настолько были богаты золотом, серебром и драгоценными камнями, что испанцы находили самородки на берегах рек. Так металл, найденный среди золотоносных песков реки Rio del Pinto (Колумбия), получил название Platina del Pinto, в дальнейшем традиция указания места добычи драгоценного металла в названии сохранилась, например, Platina del Tinto от реки Rio del Tinto в Андалузии. Однако крупицы тяжелого серебристо-белого металла из-за высокой тугоплавкости оказались ни на что не пригодны и лишь затрудняли очистку золота. По этой причине металл получил пренебрежительное название platina от испанского слова plata — серебро. В переводе на русский язык это название можно интерпретировать как «серебришко», «плохое серебро», «серебрецо», по Менделееву — «серебрец». Несмотря на это, жадные конкистадоры вывезли огромное количество платины на родину, где она продавалась по цене, значительно более низкой, чем серебро. Вскоре испанские ювелиры и фальшивомонетчики приметили достоинства «плохого серебра» — его тяжесть и хорошее сплавление с золотом, вследствие чего Испанию захлестнула волна фальшивых монет и драгоценностей, представлявших собой сплав платины и золота. Терпение испанского короля закончилось в 1735 году, в котором он издает указ, запрещающий ввоз платины в страну. Кроме того, предписывалось впредь при добыче золота в Колумбии, отделять платину и под строгим контролем королевских чиновников топить ее в водах реки Pinto. Что касается платины, которая успела пересечь океан, то весь ее запас надлежало принародно утопить в море. Что интересно — королевский указ был отменен в 1778 году, и испанское правительство стало само подмешивать платину к золоту монет... По причине столь негативного отношения к платине и вследствие испанской «монополии» на ее добычу (до 1810 года единственным местом добычи была провинция Чоко (Choco) — западная ветвь Андов, в Колумбии), этот металл попал в другие европейские страны гораздо позже, чем на Пиренейский полуостров. В 1748 году испанский математик, торговец и мореплаватель Антонио де Ульоа, вернувшийся из экспедиции в Южную Америку, доставил в Англию образцы самородной платины. После чего многие европейские ученые заинтересовались новым металлом — в 1756 году после обстоятельных исследований шведского химика Хенрика Шеффера платина была признана самостоятельным металлом. Это опровергло устоявшееся мнение, что платина – смесь уже известных металлов (золото и железо, например), так называемое «белое золото». Существует мнение, что первым чистую платину получил англичанин Р. Уотсон в 1750 году, однако, это маловероятно, принято считать, что впервые чистый металл получил другой английский химик У. Волластон в 1803 году. Вскоре учеными, химиками и металлургами разных стран были открыты и запатентованы методы получения ковкой платины, а уже в 70-х годах XVIII века были изготовлены первые технические изделия из платины: тигли, пластины, проволока. Появление подобных изделий и открытие ценных свойств семьдесят восьмого элемента повысило спрос на него, цена на платину возросла, а это в свою очередь стимулировало новые исследования и поиски. В России платина была впервые найдена на Урале в Верх-Исетском округе в 1819 году. Обстоятельства открытия сходны с «испанской версией» — при разработке золотоносных пород в золоте обнаружили белые блестящие зерна, которые не растворялись даже в сильных кислотах. Исследовав металл в лаборатории Петербургского горного корпуса, В. В. Любарский в 1823 году установил, что необычный сибирский металл есть не что иное, как сырая платина, содержащая большое количество иридия и осмия. Незамедлительно последовал императорский указ об организации платиновых рудников, ее добыче и доставке в Петербург. За несколько лет на Урале было обнаружено несколько богатых платиновых россыпей, выход с которых тяжелого белого металла вскоре вывел Россию на первое место по добыче платины в мире.

Нахождение в природе


Платину по праву можно назвать редким элементом, ее содержание в земной коре (кларк) достоверно точно не установлено, однако во многих источниках принято указывать ориентировочное значение 5•10-7 % по массе. Многие ученые старались наиболее точно вычислить процентное содержание драгоценного металла в недрах планеты. Так Кларк и Вашингтон принимали в расчет только ту платину, которая находится в россыпях и коренных ультраосновных породах, в итоге получив 1,2•10-8 %, что естественно ниже реальных чисел. Несмотря на то, что это количество ошибочно, некоторые продолжают пользоваться данными по распространенности платины, приводимыми Гольдшмидтом: 1•10-8 %, которые даже меньше, чем у Кларка и Вашингтона. В свою очередь Ноддак учитывал также платину, находящуюся в рассеянном состоянии, и получил другой результат — 5•10-6 % — который был более схож с реальным. Обобщение же ряда исследований на основе многочисленных определений дано А. П. Виноградовым, данные которого взяты за ориентир: 5•10-7 %. Добываемая на приисках самородная платина есть не что иное, как группа минералов класса самородных элементов, в которой наряду с платиной встречаются примеси других металлов. Чаще всего спутниками платины являются железо (до 10% в поликсене, до 20% в ферроплатине), медь (до 14 % в купроплатине), палладий (до 40 % в палладистой платине), иридий (до 37,5 % в иридистой платине), олово (до 23 % в палладистой станоплатине). Ферроплатина и поликсен являются наиболее распространёнными минералами самородной платины. Кроме того, известны природные сплавы платины обычно с другими благородными металлами, чаще всего с родием (до 40 %), палладием (до 50 %), иридием, а также никелем, кобальтом, хромом, вольфрамом и молибденом. Существуют немногочисленные минералы — соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой. К ним относятся сперрилит PtAs2, куперит PtS, брэггит (Pt Pd, Ni)S. Содержание платиновых металлов повышено в ультраосновных и основных изверженных породах, что связано с глубинными магматическими процессами. Именно к этим породам приурочены основные месторождения платиновых металлов. Однако самое высокое содержание платины и других платиновых металлов в каменных метеоритах (от n∙10-5 до n∙10-4 %), которые считаются аналогами вещества средней мантии Земли. Все минералы платины образовались на больших глубинах при высоких температурах и давлениях. Месторождения платиновых руд бывают коренными и россыпными, а по составу — платиновые и комплексные. Концентрация платиновых металлов в пределах месторождений платиновых руд колеблется: в коренных платиновых месторождениях от 2-5 грамм на тонну до нескольких килограмм на тонну; в коренных комплексных — от десятых долей до сотен (в редких случаях тысяч) грамм на тонну. В россыпных месторождениях — от десятков мг\м3 до сотен г\м3. Что касается добычи платины, то здесь месторождения подразделяют на «первичные» и «вторичные». Первые — это открытые в начале XX века южноафриканские медноникелевые колчеданы в Трансваале, канадские медноникелевые магнитные колчеданы в округе Садбери и месторождения Норильска, где платина представлена в виде сульфидов. Вторичные месторождения обязаны своим появлением выветриванию первичных месторождений и последующему смыванию выветренных пород, причем платиновые металлы, имеющие большую плотность, оседали в определенных местах. К этому типу относятся месторождения Колумбии, которые к двадцатым годам прошлого века утратили свое значение в связи с открытием больших залежей платиновых руд на западных и восточных склонах Уральского хребта. В канадских месторождениях платина встречается в виде сперилита PtAs2, куперита PtS и некоторых более редких минералов. Однако большая часть платиновых металлов находится в сульфидах в виде твердого раствора. Содержание платины в рудах достигает 1,5-2,0 грамма на тонну руды. Примерно такой же минералогический состав имеют южноафриканские руды, кроме того, здесь найдена самородная платина и ферроплатина. В уральских месторождениях минералы платиновых металлов генетически связаны с глубинными ультраосновными породами, главным образом, с дунитами.

Применение


Из «гнилого золота» в ценный промышленный металл платина «превратилась» лишь в начале XIX века, когда из нее начали изготавливать реторты для хранения концентрированной серной кислоты. Первые платиновые сосуды, предназначенные для получения концентрированной серной кислоты, почти одновременно были изготовлены во Франции и Англии в 1808—1809 годах. С тех пор платина служит материалом для тиглей, чашек, сеток, трубок, стаканов, ложечек, лопаток, шпателей и другой лабораторной посуды. Кислотостойкость, термостойкость и постоянство свойств при прокаливании давно сделали платину совершенно незаменимой в производстве лабораторного оборудования. В России с первой четверти XIX века небольшая часть добываемой платины применялась в качестве легирующей добавки для производства высокопрочных сталей. Кроме того, Россия — первая страна, которая официально выпустила в обращение платиновые монеты, которые находились в обращении с 1828 по 1845 год. После 1846 года монетарная функция платины была завершена. В современное время выпускаемые разными странами (в том числе и Россией) платиновые монеты являются инвестиционными монетами. Третья из первоначальных функций платины — использование в ювелирном деле. До второй мировой войны более 50 % платины использовалось в ювелирном деле. Из ее сплавов с золотом, серебром, палладием и даже медью ювелиры изготовляли оправы для бриллиантов, жемчуга, топазов и других драгоценных и полудрагоценных камней. Мягкий спокойный цвет благородного металла усиливает игру цвета камня, за счет чего он кажется крупнее, чем в оправе из золота или серебра. Однако в современном мире высоких технологий ценность платины, как промышленного и высокотехнологичного металла гораздо выше, чем ювелирного материала. Поэтому на долю современной мировой ювелирной промышленности выделяется лишь 50 тонн платины. До двухтысячных годов главным потребителем платиновой ювелирной продукции была Япония, однако с 2001 года инициативу перехватил Китай, который сейчас потребляет более половины всех ювелирных изделий из платины. Современные основные области применения платины, ее сплавов и соединений — это автомобилестроение (в развитых странах потребляется от 30 до 65 % платины), электротехника и электроника (7—13 %), нефтехимия и органический синтез (7—12 %), стекольная и керамическая промышленность (3—17 %), производство ювелирных изделий (2 %). Развитые страны, особенно США и страны ЕС, потребляют большое количество сплава платины с палладием (70 на 30 %) при производстве катализаторов дожигания и обезвреживания выхлопных газов автомобилей. Связано это с ужесточением требований к охране атмосферного воздуха и окружающей среды. В электротехнике и электронике платину используют как материал контактов электрических приборов и печей сопротивления. Например, для контактов высоковольтных реле применяют сплавы платины с Ir и Ru. Такое применение обусловлено высоким постоянством электрических, термоэлектрических и механических свойств платины, а также ее высокой коррозионной и термической стойкостями. В нефтехимии платину и ее сплавы применяют для повышения октанового числа бензина, а также для получения ароматических углеводородов и технического водорода из бензиновых и лигроиновых фракций нефти. В органическом синтезе платина — катализатор изомеризации, окисления, гидрирования, циклизации. Благодаря такому катализатору возможно производство ксилола, бензола и толуола. Платину используют для каталитического синтеза азотной и серной кислот, каталитической очистки водорода. В стекольной промышленности платина с добавками родия и иридия — основной конструкционный материал стекловаренных печей для производства оптического стекла. Из сплава платины с 5...10 % родия делают фильеры для производства стеклянного волокна, а также футеровку для печей, краски для керамики и стекла. Семьдесят восьмой элемент — прекрасный материал для изготовления высокотемпературных термопар и термометров сопротивления, электродов при электролизе. Мизерная часть платины используется в медицине — изготовление хирургического инструмента, зубных протезов, противоопухолевых препаратов.

Производство


Несмотря на то, что платина встречается в природе в самородном состоянии, процесс ее получения весьма сложен. На первом этапе платина, как и другие платиновые металлы, извлекается из россыпей. Сам процесс извлечения можно разделить на две группы операций: добыча песков и их обогащение гравитационными методами. Добыча платиносодержащих песков производится подземными либо открытыми способами. В основном используется открытый способ добычи, при котором идет вскрытие пустой породы и извлечение платиносодержащих песков. Добычу, как правило, совмещают с гравитационным обогащением в драге, после которой горная масса поступает в промывочную бочку, где осуществляется дезинтеграция и грохочение. В процессе этих двух операций рудная масса механически разделяется и размывается водой на два продукта — верхний (галька, крупные камни, неразбитые комья глины), не содержащий платины и отправляемый в отвал и нижний, который поступает последовательно на шлюзы, отсадочные машины и концентрационные столы. В результате обогащения получается шлиховая платина, содержащая до 70—90 % платиновых металлов. Ее направляют на аффинажный завод. Дальнейшее разделение платиновых металлов и получение их в чистом виде из обогащенной руды осложнено большим сходством химических свойств этих родственных металлов. Процессы, которые при этом необходимо произвести требуют больших затрат труда, времени и дорогих реактивов. Так, для получения чистой платины исходные материалы – самородный металл, обогащенные платиновые шлихи либо платиновый лом (непригодные для дальнейшего использования изделия из драгоценного металла) подвергают обработке подогретой царской водкой в фарфоровых котлах. В ходе такой процедуры в раствор переходят платина и палладий, частично иридий и родий (в виде комплексных соединений), а также железо и медь (в виде FeCl3 и CuCl2). Кроме того, в раствор переходят другие металлы, содержащиеся в сырье. Нерастворимый в царской водке остаток состоит из хромистого железняка FeCrO2, осмистого иридия, кварца и ряда других минералов. Осадок подвергают фильтрации, после чего отправляют на повторную обработку царской водкой для извлечения ценных компонентов — осмия и иридия. Из раствора осаждают платину в виде (NH4)2[PtCl6] хлористым аммонием. Для того чтобы в осадок вместе с платиной не выпал иридий в виде аналогичного нерастворимого соединения (NH4)2[IrCl6] его предварительно восстанавливают: Ir(+4) до Ir(+3). Такое восстановление возможно добавлением сахара (по способу Черняева) или прогревая его с кислотами (серной или щавелевой). Другие платиновые металлы NH4Cl не осаждает. Раствор хлористого аммония отфильтровывают, промывают концентрированным раствором NH4Cl, в котором осадок практически не растворим, затем сушат и прокаливают при температуре 800...1000° C. Полученную губчатую платину измельчают и еще раз промывают соляной кислотой и водой, после чего спрессовывают, а затем оплавляют в кислородно-водородном пламени или в электрической печи высокой частоты. После чего уже получаются платиновые слитки. При восстановлении платиновых растворов химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину — платиновую чернь. При добыче платины из сульфидных медно-никелевых руд, в которых содержание семьдесят восьмого элемента не превышает нескольких граммов на тонну руды, источником платины и ее спутников служат шламы цехов электролиза меди и никеля, так называемые черновые металлы — нечистые никель и медь. Шламы обогащают обжигом, электролитическим рафинированием и рядом других способов. В полученных концентратах содержание платины и прочих платиновых металлов достигает 60 %. Обогащенные концентраты отправляются на аффинаж и проходят абсолютно те же стадии, что и шлиховая платина. Россия долгое время была лидером в добыче платины, однако должного применения этому благородному металлу в нашей стране не могли найти, по этой причине большей частью металл шел на экспорт. До Первой мировой войны второй после России страной по объёмам добычи платины была Колумбия; с 1930-х гг. стала Канада, а после Второй мировой войны — Южная Африка. Затем данные по добыче платины в СССР были засекречены, также как и данные по другим стратегическим материалам. Современная статистика говорит о том, что на первое место по добыче семьдесят восьмого элемента в мире вышла ЮАР (более 150 тонн в год), на втором месте Россия, добывающая в шесть раз меньше платины, чем ЮАР! Кроме того, платина добывается в Канаде, Зимбабве, США и Колумбии. Разведанные мировые запасы металлов платиновой группы составляют около 80 000 т и распределены, в основном, между Южной Африкой (87,5 %), Россией (8,3 %) и США (2,5 %).

Физические свойства


Платина — серовато-белый блестящий пластичный в горячем состоянии хорошо прокатываемый и свариваемый металл, очень тугоплавкий (температура плавления 1769° C, температура кипения 4 170 °C) и труднолетучий (способна улетучиваться только при температуре электрической печи), кристаллизующийся в гранецентрированной кубической решетке с параметром a = 0,392 нм. Чистая платина, сплавленная в известковой печи, по цвету и блеску напоминает олово, однако серее его по оттенку. Платина (твердость по Бринеллю 390—420 МПа, твердость по Виккерсу 38—40) мягче железа, но тверже меди. Металл поддается полировке; вследствие высокой тягучести легко прокатывается в листы (платиновая жесть) и тончайшую проволоку. По своим пластическим качествам этот благородный металл уступает лишь двум другим — золоту и серебру, что усложняет его обработку в ювелирном деле в отличие от вышеназванных металлов. В то же самое время примесь любого другого платинового металла значительно снижает тягучесть семьдесят восьмого элемента. Так платина, которая идет на продажу обычно содержит до 2 % иридия, такая добавка делает ее более твердой и увеличивает способность противостоять химическим воздействиям. Платина, как и железо, легко сваривается при проковке в накаленном состоянии, чем прежде исключительно пользовались для получения сплошного металла из губчатой платины. Семьдесят восьмой элемент — один из самых тяжелых металлов, его плотность при температуре 20 °C составляет 21,5 г/см3. Для сравнения свинец почти в два раза легче платины (плотность Pb 11,34 г/см3), железо почти в три раза легче (плотность Fe 7,87 г/см3) этого благородного металла, а алюминий легче платины (плотность Al 2,70 г/см3) почти в восемь раз! Даже такие «тяжеловесы» как золото (плотность Au 19,3 г/см3) и тантал (плотность Ta 16,6 г/см3) уступают семьдесят восьмому элементу. Неудивителен тот факт, что изначально «непригодная» платина привлекла внимание именно фальшивомонетчиков и нечистых на руку ювелиров, ведь как заманчиво сэкономить дорогое золото и серебро (плотность 10,5 г/см3), заменив их тяжелой платиной. Тугоплавкость платины известна с давних времен, однако точно установить температуру плавления благородного металла не могли долгое время, так температура плавления Pt по Девиллю составляет 2 000 °C, по Виоллю 1 775 °C, при новейших исследованиях с помощью термоэлемента Ле-Шателье эта температура составила 1 760 °C. Линейный коэффициент теплового расширения для платины при 0 °C составляет 8,9∙10-6. Теплоемкость при 0 °C равна 0,0314 кал/(г∙°C) или 0,131 кДж/(кг∙К); теплопроводность — 0,17 кал/(см∙сек°C) или 71 вт/(м∙К). Удельное электросопротивление при 0 °C для платины составляет 9,81 Ом∙м∙10-8. Температурный коэффициент электросопротивления в коридоре 0—100° C равен 39,23∙10-4. Модуль нормальной упругости платины 17330 кгс/мм2. Предел прочности при растяжении — 14,3 кгс/мм2. Относительное удлинение при разрыве для платины составляет 31 %. Холодное деформирование упрочняет платину, относительное удлинение уменьшается от 31 до 1—2 %, а твердость по Виккерсу увеличивается до 90—95. Отжиг Pt приводит к восстановлению ее пластичности. Кроме всего прочего платина проявляет свойства парамагнетика. Характерным свойством платины является ее способность абсорбировать на поверхности некоторые газы, особенно водород и кислород. Склонность к абсорбции значительно возрастает у металла, находящегося в мелкодисперсном и коллоидном состоянии. Платина (особенно платиновая чернь) довольно активно поглощает кислород — сто объемов кислорода на один объем платиновой черни. Вследствие способности к абсорбции газов платину применяют в качестве катализаторов при реакциях гидрогенизации и окисления.

Химические свойства


Платина как характерный элемент VIII группы может проявлять несколько валентностей: 0, +2, +3, +4, +5, +6 и +8. Однако в большинстве своих соединений семьдесят восьмой элемент проявляет степени окисления +2 и +4. Как в одном, так и в другом состоянии платина обладает выраженной способностью к образованию комплексных соединений. К таким соединениям относятся, например, соли тетрациано-(II)платиновой кислоты H2[Pt(CN)4]. Бариевая соль этой кислоты Ba[Pt(CN)4] проявляет яркую флуоресценцию при действии на нее ультрафиолетовых и рентгеновских лучей и служит в рентгеноскопии для покрытия флуоресцирующих экранов. По своим антикоррозионным свойствам платина является одним из самых инертных металлов — она не восприимчива к прямому окислению ни свободным кислородом, ни кислородом из соединений, легко его выделяющих. При обычной температуре она не взаимодействует с минеральными и органическими кислотами. Серная кислота при нагреве медленно растворяет платину, также как и жидкий бром. Активно платина реагирует только с горячей царской водкой: 3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O В результате реакции получается гексахлороплатиновая, или платинохлористоводородная, кислота H2[PtCl6], которая при выпаривании раствора выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава H2[PtCl6]∙6H2O. Калиевая соль этой кислоты — одна из наименее растворимых солей калия. По этой причине ее образованием пользуются в химическом анализе для обнаружения калия. При нагревании в струе хлора до 360° C гексахлороплатиновая кислота разлагается с выделением хлороводорода и образованием хлорида платины (IV) PtCl4. Если к раствору H2[PtCl6] прилить щелочь, то выпадает бурый осадок Pt(OH)4. Это вещество называется платиновой кислотой, так как при растворении в избытке щелочи образует соль. Кроме царской водки активное взаимодействие платина проявляет с жидкостями, содержащими или легко выделяющими хлор (или бром), например, хлорная вода, соляная кислота, к которой прибавлены белильные соли или бертолетова соль. При повышенных температурах платина взаимодействует с едкими щелочами, фосфором, серой, углеродом, селеном, теллуром и кремнием. Сплавление с селитрой или с едкими щелочами в присутствии воздуха приводит к окислению металла. При нагревании реагирует с пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов): Pt + 2Cl2 + 2NaCl → Na2[PtCl6] Вообще по химическим свойствам платина очень схожа с палладием, но проявляет большую химическую устойчивость. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объем поглощаемого водорода меньше и способность его отдавать при нагревании у платины меньше. С кислородом платина образует оксиды (II), (III) и (IV): черный PtO, красновато-коричневый Pt2O3 и коричневый PtO2. Оксид PtO получают путем нагрева платинового порошка до 430 °C в атмосфере кислорода при давлении 0,8 МПа. Оксид Pt2O3 получают путем окисления все того же металлического платинового порошка расплавленным пероксидом натрия. Наконец оксид PtO2 получают при кипячении гидроксида платины (II) со щелочью: 2Pt(OH)2→ PtO2 + Pt + 2H2O Соединений платины с азотом неизвестно, но существуют весьма многочисленные платиновоаммиачные соединения. Фосфористая платина легкоплавкая, хрупкая, имеет вид серебристо-белой массы, получается при прямом взаимодействии элементов и имеет состав PtP2, если получена действием паров фосфора на губчатую платину. Тоже самое касается мышьяковистой платины PtAs2, которая встречается в природе в виде изоморфного с серным колчеданом минерала спериллита. Сернистое соединение PtS — порошок коричневого цвета, не растворимый в кислотах и царской водке; PtS2 — черный осадок, получаемый из растворов действием сероводорода, растворимый в царской водке.