Платина — очень редкий на Земле металл, считающийся драгоценным и податливым для обработки. Его название пришло из испанского языка, дословно переводится как мелкое серебро. В таблице Менделеева фигурирует под обозначением Pt. Элемент встречается в самородках, различных сплавах и соединениях.
Температура плавления платины, тяжелый вес, твердость и устойчивость в условиях агрессивной среды делают металл незаменимым в различных областях жизни.
Общая характеристика металла
Платина относится к благородным металлам, с высокой плотностью. Узнать ее можно по беловато-серому оттенку и характерному блеску. Она не реагирует на кислоту, щелочи и другие элементы, что делает ее устойчивой к окислению и образованию коррозии. Ближайшими соседями платины в таблице Менделеева выступают иридий, осмий, палладий, родий и рутений.
Первооткрывателями платины стали испанские мореплаватели. Хотя ранее исследователями были найдены артефакты, датированные временами Древнего Египта.
Когда было обнаружено свойство драгметалла сплавляться с золотом, в Европе стали изготавливать поддельные монеты и ювелирные изделия. Желтый металл также является благородным и ценится достаточно высоко, но не так как платина.
В природе платина встречается в примесях к железу, марганцу, никелю и другим рудам. Может находиться в виде отдельной жила или россыпями вокруг рудника. Месторождений металла не так уж и много в мире. Основные из них находятся в ЮАР и России. Также встречаются залежи в Зимбабве, Канаде, США и Китае.
Используют драгметалл в химической и промышленной сферах, в автомобилестроении и космонавтике. В медицине из металла делают инструменты, детали для оборудования. Кроме этого, платиновые молекулы хорошо зарекомендовали себя в химиотерапии при лечении онкологических недугов.
Слитки платины
Как ухаживать за изделиями из белого золота
Сплав драгоценных металлов не окисляется. Но на изделия из белого золота ложится пыль. Соединяясь с влагой воздуха, она прочно удерживается на поверхности, забивается в отверстия. Раз в месяц ювелирные изделия следует чистить.
- Сделать раствор обычного мыла с минимальным количеством добавок. Лучше всего подходит «Детское» и «Хозяйственное».
- Положить в него ювелирные украшения на несколько минут.
- Достать и протереть мягкой салфеткой или бумажным полотенцем.
- Рельефную поверхность проще всего очистить зубной щеткой с мягкой щетиной.
Ювелирные изделия при изготовлении покрывают тонким слоем родия. Он усиливает блеск драгоценных металлов. Твердый родий создает прочную защиту от царапин и стирания. Постепенно защитное покрытие местами вытирается и его следует обновить. Самостоятельно сделать это не получится. Следует отдать драгоценности на чистку ювелиру.
Микросхемы протираются влажной салфеткой, когда оборудование отключено. После этого высушиваются.
Белым золотом называют различные сплавы, в которых к драгоценному металлу добавляют лигатуры, отбеливающие его и улучшающие технические характеристики. Износостойкость металла оправдывает его высокую стоимость.
Нюансы переработки платинового сырья
От примесей металл очищается сначала механическим способом, затем с применением химических веществ. Последний позволяет улучшить качество сплава и повысить его свойства.
Платиновые слитки нагреваются в специальных емкостях. Туда же добавляется царская водка. Таким образом, отделяются и растворяются ненужные неблагородные металлы и осадок с содержанием других элементов, который не поддается растворению.
Осадки необходимо отфильтровать и обработать царской водкой. Такие вещества как осмий и иридий идут на промышленные нужды, поэтому их после обработки сплава извлекают из котлов.
Образовавшиеся в процессе обработки осмий, палладий и иридий необходимо преобразовать. Это необходимо для того чтобы хлористый аммоний, добавляемый в состав, не мог на них влиять, и они не выпали в осадок. Для этого раствор изменяется прогревом с серной и щавелевой кислотами.
После ввода хлор-аммония платина выпадет в осадок в виде золотистых гранул. Ее извлекают и очищают нашатырем. Готовый продукт просушивают и используют по назначению.
Промышленная плавка платины
Способы плавления
При плавке благородных металлов и сплавов необходимо создать такие условия, при которых минимизируются их потери.
Плавят платину и ее сплавы в тигельных индукционных печах из оксида кальция, магнезита или оксида циркония. Емкости для плавки изготовляют из огнеупорных материалов. Если нужно получить изделие без примесей кальция или магния, можно использовать тигли из оксидов тория или циркония.
В качестве сырья для плавления используют разную платину: губчатую, спрессованную и в брикетах. Можно использовать также скрап. Дополнительные компоненты вводят в расплавленную платину при температуре 1850-1900 градусов по Цельсию. Несмотря на слабое взаимодействие платины с печными газами, плавку нужно вести очень быстро, не допуская раскисления металла.
Плавление платины в домашних условиях
Химические свойства
По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет большую химическую устойчивость. Реагирует только с горячей царской водкой: 3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
Платина медленно растворяется в горячей серной кислоте и жидком броме. Она не взаимодействует с другими минеральными и органическими кислотами. При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов): Pt + 2Cl2 + 2NaCl = Na2[PtCl6]. При нагревании платина реагирует с серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объем поглощаемого водорода меньше и способность его отдавать при нагревании у платины меньше.
При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: черный PtO, коричневый PtO2, красновато-коричневый PtO3, а также Pt2O3 и Pt3O4.
Для платины известны гидроксиды Pt(OH)2 и Pt(OH)4. Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлорплатинатов, например: Na2PtCl4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt(OH)2I, Na2PtCl6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt(OH)4I. Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства: Pt(OH)2 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)4], Pt(OH)2 +4HCl = H2[PtCl4] + 2H2O, Pt(OH)4 + 6HCl = H2[PtCl6] + 4H2O, Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6]. Гексафторид PtF6 — один из сильнейших окислителей, способный окислить молекулы кислорода, ксенона или NO: O2 + PtF6 = O2+[PtF6]-.
C обнаруженного Н. Бартлеттом взаимодействия между Хе и PtF6, приводящего к образованию XePtF6, началась химия инертных газов. PtF6 получают фторированием платины при 1000 °C под давлением. Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350—400 °C даёт фторид Pt(IV): Pt + 2F2 = PtF4 Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой. Тетрахлорид платины (IV) с водой образует гидраты PtCl4·nH2O, где n = 1, 4, 5 и 7. Растворением PtCl4 в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H[PtCl5] и H2[PtCl6]. Синтезированы такие галогениды платины как PtBr4, PtCl2, PtCl2·2PtCl3, PtBr2 и PtI2. Для платины характерно образование комплексных соединений состава [PtX4]2— и [PtX6]2-. Изучая комплексы платины, А. Вернер сформулировал теорию комплексных соединений и объяснил природу возникновения изомеров в комплексных соединениях.
Реакционная способность
Монета 3 рубля, 1834
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 — с щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла. Реакции с другими неметаллами (хлором, серой, фосфором) происходят менее охотно. 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 +8, 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.
Гексафторид платины PtF6 является одним из сильнейших окислителей среди всех известных химических соединений. С помощью него, в частности, канадский химик Нейл Бартлетт в 1962 году получил первое настоящее химическое соединение ксенона XePtF6.
Катализатор
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. Еще в 1821 немецкий химик И. В.Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций; при этом сама платина не претерпевала изменений. Так, платиновая чернь окисляла пары винного спирта до уксусной кислоты уже при обычной температуре. Через два года 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. Но 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.
Температура плавления
Платина, как отдельные элемент, имеет температуру плавления 1774 градуса. Но этот показатель может меняться в зависимости от содержания лигатур в сплаве. Например:
- сплав платины с иридием 850/900/950 пробы — 1800-1820/1780-1800/1780-1790 градусов;
- сплав платины с палладием 850/900/950 пробы — 1730-1750/1740-1755/1755-1765 градусов;
- сплав с кобальтом 950 пробы — 1765-1780 градусов;
- сплав платины с рутением 950 пробы — 1780-1795 градусов.
Температура плавления платины и другие ее физические характеристики позволяют использовать металл при производстве вискозного волокна. Из сплава изготавливают специальные высокопрочные формы, через которые продавливают пластичный материал.
Температуру плавления драгметалла необходимо учитывать при введении в его состав лигатурных компонентов в процессе формирования ювелирных материалов.
Достоинства и недостатки
Достаточно посмотреть на украшения с бриллиантами, чтобы убедиться, что белое золото служит для них великолепным обрамлением. Украшения можно надевать днем и вечером.
Желтое золото быстрее теряет свой блеск. Оно более мягкое, постоянно царапается и со временем окисляется. В изделиях с бриллиантами желтый металл передает им свой оттенок, изменяя игру света в камне. Оно превосходит сплав при изготовлении литьем, поскольку имеет относительно низкую температуру плавления и высокую пластичность.
Стоимость платины и золота примерно одинаковая. Поэтому драгоценные металлы в чистом виде и сплаве одинаково дорогие. При ударе твердым предметом мелодично звенят. Звук затухает волнами.
Плавление платины в домашних условиях
Если возникла такая ситуация, когда нужно переплавить платину в домашних условиях, предварительно нужно ознакомиться с данным процессом. Перед процедурой подготавливают необходимые инструменты и материалы. Плавить платину можно с помощью самодельных газовых горелок с использованием кислородных баллонов. Также используют для этих целей сварочный аппарат. В качестве емкости берут фарфоровый тигель.
Лабораторный фарфоровый тигель
Подготавливают шихту таким же образом, как и в промышленных условиях. Сам процесс плавки выполняется следующим образом.
- Платиновый сплав помещается в тигель и нагревается газовой горелкой или другими самодельными приспособлениями до достижения необходимой температуры.
- Вид отлитого металла зависит от созданной формы и личных предпочтений.
- После плавления платина должна полностью остыть.
- Готовое изделие вынимается из формы с помощью инструментов и с соблюдением необходимых мер осторожности.
Как видите, плавить платину самостоятельно можно, хотя конечный результат во многом зависит от умений мастера, качества материалов и знания технологии. Получить чистый продукт без примесей без специального оборудования практически невозможно, т.к. все способы плавки не идеальны. Если нужен чистый металл, лучше обратиться к специалистам.
