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.
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.
Но после обнаружения одной уникальной способности ситуация изменилась - платина и золото легко сплавляются. Первыми этой особенностью воспользовались ювелиры, начав добавлять ее в золото: изготовленные из нового сплава украшения отличались более низкой стоимостью. При этом высокая плотность металла способствовала увеличению веса готового изделия, но это с лихвой компенсировалось добавлением серебра, что никак не влияло на оттенок.
Длительное время отличить такие украшения от обычных не удавалось. Когда это все же произошло, то в Европу некоторое время даже запретили ввоз платины. Самостоятельным химическим элементом Platinum была признана лишь в XVIII столетии, когда ученые смогли тщательно изучить свойства металла.
Первые месторождения платины на территории России были обнаружены близ Екатеринбурга в 1819 году. Спустя пять лет новые залежи нашли в Нижнетагильском округе и они быть столь обширны, что Россия в короткие сроки заняла лидирующее положение по добыче металла.
Физические и химические свойства
Мнение о том, что платина представляет собой белое золото, все еще встречается среди обывателей. На самом же деле это самостоятельный химический элемент, обладающий уникальными свойствами. Сначала о том, как обозначается платина - Platinum или Pt. В таблице химических элементов Менделеева это один из самых тяжелых металлов. Уступил пальму первенства он лишь осмию и иридию, которые также принадлежат к веществам платиновой группы.
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.
Светлого серебристого оттенка, блестящий и не тускнеющий под воздействием воздуха. Кроме того, платина очень тугоплавкий, прочный и одновременно ковкий металл, впрочем, это свойственно многим платиноидам . Платина довольно редкий и ценный металл, встречающийся в земной коре гораздо реже, чем, например, золото или серебро . Кстати, свое название она получила благодаря последнему. По-испански «plata» - это серебро, а «platina» - подобный серебру.
Дата открытия платины точно неизвестна, поскольку ее открыли инки в Южной Америке. В Европе первые упоминания о платине (как о неизвестном металле, который невозможно расплавить - поскольку его температура плавления почти 1770 градусов Цельсия) появляются в XVI веке благодаря завоеваниям испанских конкистадоров. Однако регулярные поставки платины в Западную Европу из Южной Америки наладились только в XVII-XVIII веках. Официально новым металлом среди европейских ученых она стала считаться только в 1789 году, после публикации французским химиком Лавуазье его «Списка простых веществ».
Чистая, без инородных примесей, платина была извлечена из платиновой руды уже в 1803 году британским ученым Уильямом Уолластоном. При этом он попутно открыл из этой же руды еще два платиноида (металла платиновой группы) - палладий и родий. Интересно, что при этом Уолластон изначально был врачом, который заинтересовался производством медицинской посуды и инструментов из платины - из-за ее бактерицидных свойств и невероятной стойкости к окислителям. Именно он первым обнаружил, что единственные вещества, которые могут воздействовать на платину в естественных условиях - это «царская водка» (смесь концентрированных соляной и серной, или азотной кислоты), а также жидкий бром.
Месторождение и добыча платины.
Первое месторождение платины много веков назад обнаружили племена инков в Южной Америке, и до XIX века это было единственным известным источником платины в мире. В 1819 году платина была обнаружена в Российской империи, на территории нынешнего Красноярского края в Сибири. Долгое время этот благородный металл не был опознан и именовался как «белое золото » или просто «новый сибирский металл». Полноценная добыча платины в России началась уже к концу первой половины XIX века - с изобретением российскими учеными того времени новой методики ковки платины в раскаленном состоянии.
В наше время южноамериканские месторождения в Андах начали истощаться и основные перспективные районы добычи платины располагаются на территории всего лишь пяти государств:
- Россия (Урал и Сибирь);
- Китай;
- Зимбабве.
В XIX и самом начале XX века Российская империя стала основным поставщиком платины на мировой рынок - от 90 до 95 процентов всех поставок платины . Это продолжалось до тех пор, пока этот благородный металл не был переоценен, и приобрел стратегическое значение. Однако, хотя это произошло еще во второй половине XIX века (тогда все выпущенные платиновые монеты в России были изъяты из обращения во время правления Павла I и Николая I), поставки платины в Европу при Александре II продолжались. Уже во времена Советского Союза все данные о добыче платины были строго засекречены, и таковыми остаются по сей день - уже в Российской Федерации. Поэтому рейтинг России, как 3-й или 4-й страны по добыче платины в мире , весьма условен. И никто даже приблизительно не знает, сколько платины хранится в стратегических резервах Российской Федерации.
На данный момент доподлинно известно только то, что лидером добычи платины в России является государственная компания «Норильский никель». Официально опубликованный объем добычи этого металла в 2000-х годах составил в среднем около 20-25 тонн платины в год. В то же время ЮАР поставляет на международный рынок около 150 тонн в год. Уже в наше время было обнаружено новое месторождение платины в Хабаровском крае (довольно крупное месторождение), но его официальная добыча составляет всего от 3х до 4х тонн в год.
На данный момент обнаруженные месторождения платины в мире предполагают потенциальную добычу около 80 тысяч тонн этого металла. Большая часть из них находится в ЮАР (более 87 процентов). В России - более 8%. А в Штатах - до 3%. Опять же - это официальные опубликованные данные. Не стоит забывать, что далеко не каждая страна захочет разглашать содержимое своих стратегических хранилищ драгоценных металлов и потенциал добычи.
Применение платины.
У платины, как и у большинства платиноидов, одни и те же области применения:
- ювелирная промышленность;
- стоматология;
- химическая промышленность (благодаря каталитическим свойствам);
- электроника и электротехника;
- медицина (посуда и инструменты);
- фармацевтика (лекарственные средства, в основном онкологической направленности);
- космонавтика (практически вечные спайки контактов из платины не требуют ремонта);
- производство лазеров (платина входит в состав большинства зеркальных элементов);
- гальвонотехника (например, не подвергающиеся коррозии детали подводных лодок);
- производство термометров.
Цены и динамика цен на платину.
Изначально цена на платину (когда в XVII веке ее привезли в Европу) была ну очень низкой. Несмотря на красоту нового металла, его не могли расплавить и толком где-нибудь применить. В начале XVIII века, когда технологии позволили ее плавить, платину начали использовать фальшивомонетчики при подделке золотых испанских реалов. Тогда испанский король изъял почти всю платину и торжественно затопил ее в Средиземном море, а дальнейшие поставки запретил.
Все это время цена платины не превышала и половины цены серебра.
С развитием новых технологий в начале XIX века и с выделением чистой платины Уолластоном, платина начала использоваться в различных отраслях производства, и ее цена достигла цены золота.
В ХХ веке, после осознания преимуществ платины в физических и химических свойствах по сравнению с золотом, ее цена продолжила расти. Спрос на платину, как качественный химический катализатор возрос в 70-х годах прошлого века, когда начался мировой бум автомобилестроения. Этот благородный металл использовался для очищения выхлопных газов (как правило, в сплаве с другими платиноидами). Именно тогда химики обнаружили, что в мелкодисперсном состоянии (то есть, распыленном виде) платина активно взаимодействует с водородной составляющей (СН) выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.
Финансовые спады и кризисы 2000-х и 2010-х годов повлияли на спрос и динамику цен на платину . В этот период (особенно в 2000-х годах) цены на платину упали ниже тысячи долларов (почти до 900) за тройскую унцию благородного металла. В последние 10 лет цена за унцию платины ниже 1000 долларов считается нерентабельной. Поэтому не удивительно, что часть добывающих (в основном южноафриканских) предприятий, добывающих платину, закрылись. Из-за этого возник определенный дефицит «белого золота» в соотношениях спрос-предложение платины в 2010-х годах, и ее цена снова подскочила. Однако спад производства автомобилей в Китае в 2014-2015 годах вызвал новое снижение цен на платину.
Средняя цена за унцию платины в первой половине 2015 года составила около 1100 долларов. Однако эксперты имеют свой прогноз цен на платину . По их мнению, в 2016 году уровень мировой экономики вырастет, а Китай возобновит масштабное автомобильное производство, и цена за тройскую унцию платины превысит, как минимум, отметку в 1300 долларов, а другой платиноид - палладий - станет стоить больше 850 долларов за тройскую унцию.
Кроме того, тот факт, что Российская Федерация по-прежнему держит в секрете свои запасы платины , означает что этот металл имеет перспективы роста, а, следовательно, и заслуживает внимания при долгосрочном инвестировании (или, как минимум, сохранении своих финансовых средств).
Синонимы: белое золото, гнилое золото, лягушачье золото. поликсен
Происхождение названия. Происходит от испанского слова platina - уменьшительное от plata (серебро). Название "платина" можно перевести как серебришко или сребрецо.
В экзогенных условиях в процессе разрушения коренных месторождений и пород образуются платиноносные россыпи. Большинство минералов подгруппы в этих условиях химически стойко.
Месторождения
Крупные месторождения первого типа известны вблизи Нижнего Тагила на Урале. Здесь помимо коренных месторождений имеются также богатые элювиальные и аллювиальные россыпи. Примером месторождений второго типа являются магматический комплекс Бушвелд в Южной Африке и Садбери в Канаде.
На Урале первые находки самородной платины, обратившие на себя внимание, относятся к 1819 г. Там она была открыта в виде примеси к россыпному золоту . Самостоятельные богатейшие платиноносные россыпи, пользующиеся мировой известностью, были открыты позднее. Они распространены на Среднем и Северном Урале и все пространственно приурочены к выходам массивов ультраосновных пород (дунитов и пироксенитов). Многочисленные небольшие коренные месторождения были установлены в Нижне Тагильском дунитовом массиве. Скопления самородной платины (поликсена) приурочены главным образом к хромитовым рудным телам, состоящим преимущественно из хромшпинелидов с примесью силикатов (оливина и серпентина). Из гетерогенного ультраосновного массива Кондер в Хабаровском крае поступают кубического габитуса кристаллы платины около 1–2 см в ребре. Большое количество палладистой платины добывается из ликвационных сульфидных медноникелевых руд месторождений Норильской группы (Север Центральной Сибири). Платина может также извлекаться из связанных с основными породами позднемагматических титаномагнетитовых руд таких месторождений, как, например, Гусевогорское и Качканарское (Ср. Урал).
Крупное значение в платинодобывающей промышленности имеет аналог Норильска - известное месторождение Садбери в Канаде, из медноникелевых руд которого платиновые металлы добываются попутно с никелем, медью и кобальтом .
Практическое применение
В первый период добычи самородная платина не находила надлежащего применения и даже считалась вредной примесью к россыпному золоту, с которым она улавливалась попутно. Вначале ее просто выбрасывали в отвал при промывке золота или применяли вместо дроби при стрельбе. Затем производились попытки фальсификации ее путем золочения и сдачи в таком виде скупщикам. В числе самых первых изделий из уральской самородной платины, хранившихся в Санкт-Петербургском горном музее, были цепи, кольца, обручи для бочек и пр. Замечательные свойства металлов платиновой группы были открыты несколько позднее.
Главнейшими ценными свойствами платиновых металлов являются трудноплавкость, электропроводность и химическая стойкость. Эти свой ства обусловливают использование металлов этой группы в химической промышленности (для изготовления лабораторной посуды, в производстве серной кислоты и пр.), электротехнике и других отраслях промышленности. Значительные количества платины расходуются в ювелирном и зубоврачебном деле. Важнейшую роль платина играет в качестве материала поверхности катализаторов в переработке нефти. Добываемая «сырая» платина поступает на аффинажные заводы, где производятся сложные химические процессы разделения ее на составляющие чистые металлы.
Render({ blockId: "R-A-248885-7", renderTo: "yandex_rtb_R-A-248885-7", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");
Добыча
Платина - один из самых дорогих металлов, цена ее в 3-4 раза выше, чем золота, и примерно в 100 раз выше, чем серебра
Добыча платины составляет около 36 тонн в год. Наибольшее количество платины в добывается в России, Южно-Африканской республике, Каиаде, США и Колумбии.
В России платина была впервые найдена на Урале в Верх-Исетском округе в 1819 году. При промывке золотоносных пород в золоте заметили белые блестящие зерна, которые не растворялись даже в сильных кислотах. Бергпробирер лаборатории Петербургского горного корпуса В. В. Любарский в 1823 году исследовал эти зерна и установил, что «загадочный сибирский металл принадлежит к особому роду сырой платины, содержащей знатное количество иридия и осмия». В этом же году последовало высочайшее повеление всем горным начальникам искать платину, отделять ее от золота и представлять в Петербург. В 1824-1825 годах в Горно- Благодатском и Нижне-Тагильском округах были открыты чисто платиновые россыпи. И следующие годы платину на Урале нашли еще в нескольких местах. Уральские месторождения были исключительно богаты и сразу же вывели Россию на первое место в мире по добыче тяжелого белого металла. В 1828 году Россия добывала неслыханное по тому времени количество платины - 1550 кг в год, примерно в полтора раза больше, чем было добыто в Южной Америке за все годы с 1741 по 1825.
Платина. Истории и легенды
Человечество знакомо с платиной больше двух веков. Впервые на него обратили внимание члены экспедиции Фрацузской академии наук, посланные королем в Перу. Дон Антонио де Уллоа, испанский математик, находясь в этой экспедиции первым его упомянул в записках о путешествии изданных в Мадриде в 1748 году: "Сей металл с начала света до сих времен совершенно оставался неизвестным, что без сомнения весьма удивительно".
Под названиями "Белое золото", "гнилое золото" платина фигурирует в литературе XVIII века. Этот металл известен давно, его белые тяжелые зерна иногда находили при добыче золота. Предполагали, что это не особенный металл, а смесь из двух известных металлов. Но их никак не могли обработать, и оттого долгое время платина не находила применения. Вплоть до XVIII века этот ценнейший металл вместе с пустой породой выбрасывали в отвалы. На Урале и в Сибири зерна самородной платины использовали как дробь при стрельбе. А в Европе первыми воспользовались платиной нечистые на руку ювелиры и фальшивомонетчики.
Во второй половине XVIII века платина ценилась в два раза ниже, чем серебро. С золотом и серебром она хорошо сплавляется. Пользуясь этим, платину стали подмешивать к золоту и серебру, сначала в украшениях, а затем и в монетах. Дознавшись об этом, испанское правительство объявило войну платиновой "порче". Был издан кополевский указ, которым предписывалось уничтожать всю платину, добываемую попутно с золотом. В соотьетствии 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 Кауке. Только в 1778 году этот закон был отменен, и испанское правительство стало само подмешивать платину к золоту монет.
Полагают, что первым чистую платину получил англичанин Р. Уотсон в 1750 году. В 1752 году после исследований Г. Т. Шеффера она была признана новым металлом
ПЛАТИНА – химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 78, атомная масса 195,08. Серовато-белый пластичный металл, температуры плавления и кипения – 1769°С и 3800°С. Платина – один из самых тяжелых (плотность 21,5 г/см 3) и самых редких металлов: среднее содержание в земной коре 5·10 –7 % по массе.
При комнатной температуре весьма инертна, при нагревании в атмосфере кислорода медленно окисляется с образованием летучих оксидов. В мелкораздробленном состоянии поглощает большие количества кислорода. Платина растворяется в жидком броме и в царской водке. При нагревании реагирует с другими галогенами, пероксидами, углеродом , серой, фосфором, кремнием. Платина разрушается при нагревании со щелочами в присутствии кислорода , поэтому в платиновой посуде нельзя плавить щелочи.
Платина, особенно в мелкораздробленном 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.
Платиновая чернь – мельчайший порошок платины с размером частиц 20–40 мкм. Как и все мелкораздробленные металлы (даже золото), платиновая чернь имеет черный цвет. Каталитическая активность платиновой черни намного выше, чем у компактного металла.
В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +8. Но наиболее характерно для платины 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 (1973–1922), первый директор созданного в 1918 Института по изучению платины.
Необычность поведения комплексов платины можно продемонстрировать на ряде соединений платины (IV), которые были получены и исследованы еще в 19 в. Так, соединение состава PtCl 4 ·2NH 3 в растворе практически не распадается на ионы: его водные растворы не проводят ток, а с нитратом серебра эти растворы не дают осадка. Соединение PtCl 4 ·4NH 3 дает растворы с высокой электропроводностью, которая указывает, что в воде оно распадается на три иона; соответственно, нитрат серебра осаждает из таких растворов только два атома хлора из четырех. В соединении PtCl 4 ·6NH 3 все четыре атома хлора осаждаются из водных растворов нитратом серебра; электропроводность растворов показывает, что соль распадается на пять ионов. Наконец, в комплексном хлориде состава PtCl 4 ·2KCl, как и в первом соединении, нитрат серебра вовсе не осаждает хлор, однако растворы этого вещества проводят ток, причем электропроводность указывает на образование трех ионов, а обменные реакции обнаруживают ионы калия. Объясняются эти свойства разным строением комплексных соединений, в которых ионы хлора могут входить во внутреннюю или внешнюю сферу комплекса; при этом только ионы внешней сферы могут диссоциировать в водных растворах, например: Cl 2 ® 2+ + 2Cl – .
В 1827 датский химик Вильям Цейзе неожиданно для себя получил соединение платины, содержащее органическое вещество – этилен; впоследствии было установлено его строение: K·H 2 O. В настоящее время изучено множество комплексных соединений платины с нитрилами RCN, аминами R 3 N, пиридином C 5 H 5 N, фосфинами R 3 P, сульфидами R 2 S, многими другими органическими соединениями. Некоторые из этих комплексов нашли практическое применение, например, для лечения злокачественных образований.
История платины весьма интересна и полна неожиданностей. Когда испанцы в середине 16 в. познакомились в Южной Америке с новым для себя металлом, внешне очень похожим на серебро (по-испански plata), они назвали его platina, что буквально означает «маленькое серебро», «серебришко». Объясняется такое несколько пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро. Но когда ювелиры обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, некоторые из них стали подмешивать сравнительно дешевый металл к золотым изделиям. Обнаружить подделку по плотности было невозможно: платина тяжелее золота, и с помощью более легкого серебра нетрудно было в точности подогнать плотность слитка к плотности золота. Кончилось это тем, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а все ее запасы утопить в море. Закон этот был отменен только в 1778.
В середине 18 в. химики изучили свойства платины и признали ее новым элементом. Благодаря исключительной химической стойкости платину начали использовать для изготовления химического оборудования. Так, в 1784 был изготовлен первый платиновый тигель, а в 1809 – платиновая реторта массой 13 кг; такие реторты использовали для концентрирования серной кислоты. Изделия из платины делали путем ковки или горячего прессования, поскольку электропечей, дающих достаточно высокую температуру, тогда не было. Со временем научились расплавлять платину в пламени гремучего газа, и на Лондонской выставке 1862 можно было видеть отливки из платины массой до 200 кг.
В России впервые обнаружили платину близ Екатеринбурга на Урале в 1819, а спустя 5 лет в Нижнетагильском округе были открыты платиновые россыпи. Уральские месторождения были настолько богатыми, что Россия быстро заняла первое место в мире по добыче этого металла. Так, только в 1828 в России было добыто более 1,5 тонн платины – больше, чем за 100 лет в Южной Америке. А к концу 19 в. добыча платины в России в 40 раз превышала суммарную добычу во всех остальных странах. Один из обнаруженных на Урале самородков платины имел массу 9,6 кг!
К середине 19 в. во Франции и Англии были проведены обширные исследования по аффинажу (очистке от других металлов) платины. Промышленный способ получения слитков чистой платины впервые осуществил в 1859 году французский химик А.Сент-Клер Девиль. После этого почти вся уральская платина стала закупаться иностранными фирмами и вывозиться за рубеж. Сначала ее скупали в основном французские и английские фирмы, в том числе и знаменитая «Джонсон, Маттей и К°» в Лондоне. Затем к ним присоединились американские и немецкие фирмы.
Химики, исследовавшие самородную платину, обнаружили в ней ряд новых элементов. В начале 19 в. английский химик У.Волластон, изучая ту часть сырой платины, которая растворялась в царской водке, открыл палладий и родий, а его соотечественник С.Теннант в нерастворимом остатке обнаружил иридий и осмий. Наконец, в 1844 профессор Казанского университета К.К.Клаус открыл последний элемент платиновой группы – рутений.
В 1826 петербургский инженер П.Г.Соболевский разработал способ получения ковкой платины. Для этого самородную платину растворяли в царской водке и получали гексахлороплатиновую (IV) кислоту: 3Pt + 4HNO 3 + 18HCl ® 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. Из этого раствора после его нейтрализации оса,ждали практически нерастворимый гексахлороплатинат аммония, который промывали и прокаливали: (NH 4) 2 ® Pt + 2NH 4 Cl + 2Cl 2 . Полученный порошок платины («платиновую губку») далее можно было путем холодного и горячего прессования и ковки превращать в различные изделия высокого качества. Так в России были получены первые платиновые изделия – тигли, чашки, медали, проволока. Процесс получил мировую известность, им заинтересовался даже Николай I, посетивший лабораторию и лично наблюдавший за очисткой платины. Подобный метод обработки тугоплавких металлов, так называемая порошковая металлургия, не потерял своего значения и по сей день.
Работа Соболевского вскоре получила неожиданное продолжение. Большое количество добываемой на Урале платины не находило достойного практического применения. И тогда по предложению министра финансов Е.Ф.Канкрина с 1828 в России впервые в мировой истории начали выпускать платиновые монеты достоинством 3,6 и 12 рублей. Такие странные номиналы объясняются тем, что по диаметру эти монеты соответствовали привычным российским монетам достоинством 1 рубль, 50 и 25 копеек. При этом 12-рублевая монета имела массу 41,41 г, а в рублевой монете чистого серебра было 18 г. Таким образом, по стоимости металла платиновые монеты были дороже серебряных в 5,2 раза, что как раз соответствовало ценам на платину в те годы.
За 17 лет было выпущено 1 372 000 трехрублевых монет, 17582 шестирублевых и 3303 двенадцатирублевых общей массой 14,7 тонны! Это – уникальный случай в мировой финансовой системе. Русские платиновые монеты 19 в. – большая редкость: цена 12-рублевой монеты превышает 5000 долларов.
Владельцы же рудников – Демидовы извлекали большую выгоду от продажи своей платины правительству. В 1840 было добыто уже 3,4 тонны драгоценного металла. Однако в 1845 по настоянию нового министра финансов Ф.П.Вронченко выпуск платиновых монет был прекращен, и все монеты были срочно изъяты из обращения. Причины этой панической меры называют разные. Говорят, что боялись подделки этих монет за границей (где платина была якобы дешевле) и их тайного ввоза в Россию. Однако, ни одной поддельной монеты среди изъятых из обращения не обнаружили. По другой версии, более правдоподобной, спрос на платину и ее цена в Европе выросли настолько, что металл в монетах стал дороже их номинала. Но тогда уже следовало бояться другого: тайного вывоза монет из России, их переплавки и продажи слитков. Интересно, что Майкл Фарадей на своей популярной лекции о платине, прочитанной 22 февраля 1861 показывал русские платиновые монеты; проанализировав их состав, он нашел, что в монетах содержится 97% платины, 1,2% иридия, 0,5% родия, 0,25% палладия, а также примеси меди и железа. Фарадей отдал должное российским мастерам, сумевшим отчеканить монеты из недостаточно очищенной и потому довольно хрупкой платины.
После прекращения чеканки монет из платины ее добыча резко (почти в 20 раз) упала, но затем вновь начала расти. И в 1915 на долю России приходилось 95% от общего количества платины, добываемой в мире (остальные 5% получала Колумбия). Однако в России она практически не находила спроса и почти вся шла на экспорт. Так, в 1867 Англия скупила весь запас платины в России – более 16 тонн. К концу 19 в. добыча платины в России достигла 4,5 тонн в год, а в настоящее время во всем мире ее добывается примерно 100 тонн в год. Кроме России, платина добывается в Южной Африке, Канаде, США.
До Первой мировой войны второй после России страной по масштабам добычи платины была Колумбия; с 1930-х ею стала Канада, а после Второй мировой войны – Южная Африка. Например, в 1952 в Колумбии было добыто всего 0,75 тонны платины, в США – 0,88 т, в Канаде 3,75 т, а в Южноафриканском Союзе – 7,2 т (в СССР данные по добыче платины, как и других стратегических материалов, были засекречены).
Примерно до середины 20 в. большая часть платины шла на ювелирные изделия. В настоящее время платина используется в основном в технических целях. Основная область применения платины и ее сплавов – автомобилестроение (катализаторы дожига выхлопных газов), электротехника (тугоплавкую и химически стойкую платиновую спираль или ленту в электропечах можно разогреть почти до белого каления), нефтехимический и органический синтез (получение бензинов с высоким октановым числом, разнообразные реакции гидрирования, изомеризации, циклизации, окисления органических соединений), синтез аммиака. Платина – конструкционный материал стекловаренных печей для производства высококачественного оптического стекла. Из платины и ее сплавов изготовлены фильеры для получения стекловолокна, высокотемпературные термопары и термометры сопротивления, электроды в электролизных аппаратах, лабораторная посуда и оборудование, кислото- и жароупорная аппаратура химических заводов.
Платина во всем мире используется в точных приборах. Из тонкой платиновой проволоки делают термометры сопротивления, по ним можно измерять температуру с высокой точностью и в очень широком интервале. Широко используются и термопары из платинородиевых сплавов, содержащих от 60 до 99% платины; они позволяют измерять температуру вплоть до 2000 К. А в Венгрии изобрели зажигалку с катализатором из тончайшей платиновой проволочки. Такая зажигалка дает острое устойчивое пламя, которое не боится ветра.
Масса платины во всех этих в этих изделиях невелика. Но есть производства, которые требуют больших количеств этого драгоценного металла. Например, на знаменитых чешских стекловаренных заводах расплавленную стекломассу в платиновом тигле перемешивают винтообразной мешалкой из платины. Несмотря на высокую стоимость, применение платинового оборудования оправдывает себя, так как позволяет получать высококачественные стекла для микроскопов, биноклей и других оптических приборов.
В 19 в. из сплава платины и иридия были изготовлены эталоны метра и килограмма, по образцу которых изготовлялись национальные эталоны разных стран (в настоящее время эталоном метра служит расстояние, проходимое светом в вакууме за определенное время). Первые эталоны метра и килограмма были изготовлены фирмой «Джонсон, Маттеи и К°» в Лондоне из сплава, содержащего 90% платины и 10% иридия, который обладает очень высокой твердостью. Эти эталоны были помещены в специальное хранилище в Международном бюро мер и весов во Франции. Эталон метра имел вид бруска длиной 102 см, имеющего в поперечном сечении форму буквы Х, вписанной в квадрат со стороной 2 см. На двух концах бруска на отполированных местах нанесены тончайшие штрихи, расстояние между которыми и было принято за эталон метра. А эталон килограмма из этого же сплава имел форму прямого цилиндра диаметром и высотой 3,9 см (платина – тяжелый металл!).
В течение длительного времени платина использовалась также для определения эталона силы света, испускаемого 1 см 2 поверхности расплавленной чистой платины при температуре ее затвердевания.
В небольшом количестве платина идет на изготовление очень красивых юбилейных и памятных монет, предназначенных для коллекционеров. В 1977–1980 из платины 999 пробы были изготовлены монеты номиналом 150 рублей, посвященные Олимпийским играм в Москве. Всего было изготовлено 14 7378 этих монет. Другие выпуски платиновых монет были скромнее. Например, в 1993 в России было отчеканено всего 750 таких монет, посвященных русскому балету. Платиновые монеты в конце 20 в. чеканились и в других странах, причем не в самых крупных – таких, как Гибралтар (британское владение), Заир, Лесото, Макао, Панама, Папуа – Новая Гвинея, Сингапур, Тонга.
Медики из штата Огайо (США) разработали новый метод анестезии, в котором платине отведена важная роль. С помощью платиновой пластинки спинной мозг оперируемого пациента соединяется с электрическим стимулятором. Посылая в нужный момент в мозг электрические сигналы, стимулятор блокирует болевые ощущения.
Кристаллы тетрацианоплатината бария Ba·4H 2 O (раньше его называли платиносинеродистым барием) имеют интересные свойства: под действием рентгеновского и радиоактивного излучения они ярко светятся желто-зеленым светом. Раньше экраны, покрытые составом из этого соединения, широко использовали в научных исследованиях; ими пользовались Конрад Рентген , Эрнст Резерфорд и многие другие знаменитые физики и химики
Мировое потребление платины (более 100 тонн в год) нередко превышает ее добычу. В таком случае оно покрывается за счет старых запасов, а также регенерации платины из отработавших свой ресурс катализаторов. Больше всего платины (десятки тонн в год) расходуется на катализаторы дожигания выхлопных газов автомобилей. Во многих странах большинство выпускаемых автомобилей снабжается такими каталитическими устройствами (в Швеции уже в 80-х число таких автомобилей приблизилось к 100%).
Очень много платины идет на украшения. Интересно, что львиную долю ювелирной платины потребляет сравнительно небольшая страна – Япония. В то же время химическая и нефтехимическая промышленность расходуют всего несколько процентов всей платины, примерно столько же – стекольная, чуть больше (около 6%) – электротехническая.
В некоторых странах платина, наряду с золотом, хранится в банках; для этой цели из нее отливают бруски массой 0,5 и 1 кг.
Цены на платину на мировом рынке колеблются, иногда вплотную приближаясь к ценам на золото (так было, например, в феврале 1988), а иногда заметно превышая их (например, 1 грамм золота в феврале 2003 стоил около 12 долларов, а платины – более 22!). Химиков же, в основном, интересуют цены на платину и ее соединения как реактивы для научных исследований. Цена же эта зависит от трех факторов: чистоты (например, судя по каталогу известной немецкой фирмы Fluka, грамм платиновой проволоки диаметром 1 мм стоит около 120 евро при чистоте 99,9%, и около 160 евро при чистоте 99,99%); формы выпуска (порошок, дробь, фольга, проволока, сетка и т.п.); приобретаемого количества (скидка при увеличении закупки; например, грамм платиновой фольги толщиной 0,5 мм и чистотой 99,99% при закупке 7 г обойдется вдвое дешевле, чем при закупке 2 г). В общем, очищенные металлы – реактивы, а также содержащие их химические соединения (например, ацетилацетонат платины (II), оксид платины (IV), гексахлороплатинат (IV) аммония и др.) стоят значительно дороже «валютной» платины.
Илья Леенсон
Платина – редкий блестящий металл серебристого цвета. Занимает особое место среди остальных благородных металлов, являясь обычно более дорогим, чем золото и серебро.
Это обусловлено тем, что добыча платины – крайне трудоемкий процесс и этот металл встречается очень редко. К примеру, для получения одной унции золота достаточно очистить три тонны руды, а, чтобы извлечь аналогичное количество платины, нужно обработать до десяти тонн породы.
История использования металла
Платина была известна еще до нашей эры. Ее использовали в Древнем Египте для изготовления разнообразных украшений. Также она была распространена в племенах инков, но со временем была забыта. На фото можно увидеть платиновые изделия, обнаруженные археологами:
Только спустя долгое время открытие этого вещества произошло благодаря испанским путешественникам, осваивавшим Южную Америку. Изначально ее не оценивали по достоинству, что видно из названия. «Platina» в переводе с испанского можно сформулировать как «маленькое серебро».
Соответственно и ценилась платина намного меньше, чем драгоценные металлы. Нередко ее даже считали недозревшим золотом или неправильным серебром (благодаря цвету) и попросту выбрасывали. Она отличается тугоплавкостью и высокой плотностью. Поэтому считалась непригодной для какого-либо использования.
Однако потом было обнаружено интересное свойство – этот драгоценный металл имеет способность легко сплавляться с золотом. Ювелиры взяли это на вооружение и активно стали примешивать платину в золотые изделия, понижая тем самым стоимость их изготовления. Причем делалось это настолько искусно, что обнаружить подделку было практически нереально. Из-за высокой плотности платины даже малый ее объем увеличивал вес готового изделия, но это компенсировалось добавлением в сплав некоторого количества серебра, что не влияло на цвет. Такое мошенничество было все же распознано, и ввоз драгоценного металла в Европу на некоторое время был запрещен законом.
В качестве самостоятельного химического элемента платина была признана лишь в середине восемнадцатого столетия. Тщательное изучение ее качеств позволило найти первое применение этого металла.
Физические и эксплуатационные свойства платины, особенно сопротивление различным воздействиям и высокая плотность, послужили основой для того, чтобы изготавливать из нее полезное оборудование. В частности, платиновые реторты успешно применялись для концентрирования едкой серной кислоты.
Делались такие сосуды изначально с помощью ковки либо прессования, так как в те времена научный прогресс не мог обеспечить необходимую температуру в печах для плавления. К концу девятнадцатого века удалось расплавить платину, применив для этого пламя, возникающее при горении гремучего газа.
Платина в России
История этого благородного металла в России берет свое начало в 1819 году, когда он был впервые найден на Урале, недалеко от Екатеринбурга. Через пять лет залежи платины были найдены в Нижнетагильском округе. Россыпи оказались такими обильными, что Россия стремительно стала лидером по добыче во всем мире.
На фото можно увидеть крупнейший самородок, добытый на этих месторождениях:
Его вес составлял 12 кг (к сожалению, позднее он был переплавлен).
Уральская платина активно выкупалась иностранными компаниями, особенно возрос экспорт после того, как был разработан промышленный метод очистки ее от примесей и создания чистых слитков серебристого цвета. Изначально за рубежом она пользовалась огромным спросом в Англии и Франции, позднее к ним присоединились США и Германия.
В процессе исследований ученые обнаружили некоторые элементы, входящие в состав самородной платины. Первыми пополнили периодическую таблицу Менделеева палладий и родий, позже были выделены иридий и осмий. И заключительным элементом, входящим в платиновую группу, стал рутений, обнаруженный в 1844 году.
В связи с тем, что объемы добываемой платины на Урале были чрезвычайно высоки и большая часть металла просто не находила достойного применения, в 1828 году было принято решение о выпуске платиновых монет. На фото изображены первые монеты из этого драгоценного металла российского производства.
К тому времени уже был найден способ изготавливать различные изделия высокого качества. Этот метод, получивший название порошковой металлургии, широко используется и в наши дни. На данный момент русские монеты 19 века из платины имеют колоссальную ценность. Стоимость одного экземпляра может доходить до 5000 долларов США.
Для изготовления ювелирных изделий большая часть добытой платины использовалась вплоть до середины двадцатого столетия, после чего ее стали употреблять чаще в технических целях. Она применяется в следующих отраслях:
- Автомобилестроение (для изготовления катализаторов);
- Электротехника (создание элементов для электропечей, подвергающихся воздействию высоких температур);
- Нефтехимический и органический синтез;
- Синтез аммиака.
Также она применяется в изготовлении деталей стекловаренных печей, разнообразного лабораторного оборудования, аппаратуры для производств, где необходимо сопротивление химическим и температурным воздействиям.
Основные свойства
Нередко можно услышать мнение, что платина и белое золото – одно и то же. Но на самом деле такое утверждение в корне неверно, они схожи лишь цветом.
Платина – химический элемент таблицы Менделеева (естественной классификации элементов по электронной структуре атомов), со своими характерными свойствами. Хотя на фото можно заметить некоторое сходство с белым золотом по внешнему виду.
Она представляет собой драгоценный металл серебристого цвета, но выглядит все же несколько иначе, нежели серебро. Отличается от других также своими характеристиками и способами применения.
Физические и химические свойства платины
Этот элемент является тугоплавким металлом с высокой плотностью, для ее плавления необходима температура 1769 градусов по Цельсию, а для закипания – 3800 градусов, что обусловлено низкой удельной теплопроводностью.
Также это один из самых тяжелых металлов в таблице Менделеева. По этому показателю его превосходят лишь два других элемента платиновой группы – осмий и иридий. Плотность в обычных условиях составляет 21,45 грамма на квадратный дециметр. Удельный вес – 21,45 грамма на кубический сантиметр. Этот показатель выше, чем у золота и практически в два раза превосходит удельный вес серебра.
Твердость платины – это еще одно качество, благодаря которому она получила свое применение в промышленности и ювелирном деле. Сопротивление различным внешним воздействиям делает процесс обработки и изготовления изделий более трудоемким, но ее эксплуатационные свойства с лихвой компенсируют такие неудобства.
К примеру, ювелирные украшения могут быть выполнены целиком из чистой платины, в то время как золото и серебро требуют в составе примесей иных материалов для обеспечения прочности.
Также стоит отметить высокую пластичность этого металла. Из него можно изготовить тончайший лист фольги или легкую проволоку, при этом не потеряв основных свойств.
Платина входит в состав группы благородных металлов, так как не имеет способности к окислению и оказывает сопротивление коррозии. Высокая инертность металла не позволяет взаимодействовать с кислотами или щелочами. Может быть растворена только в «царской водке» и жидком броме, подвержена растворению при длительном воздействии горячей серной кислоты.
При нагревании данного вещества возрастает возможность взаимодействия с иными химическими элементами, веществами и сплавами. Увеличение температуры позволяет получить оксид платины, образующийся на поверхности металла. Существует несколько его разновидностей, которые легко отличить по цвету.
Самыми известными являются:
- Черный PtO (темно-серого цвета);
- Оксид платины PtO2 (коричневого цвета);
- Оксид PtO3 (красно-коричневого цвета).
Быстрота и степень окисления этого металла напрямую зависит от того, насколько свободно кислород поступает к поверхности и каково его давление. Препятствием к окислению могут послужить иные металлы, расположенные на поверхности платины. Поэтому наибольшее окисление следует ожидать от чистого металла без каких-либо примесей.
В зависимости от конкретного соединения платина может демонстрировать различную степень окисления. Этот показатель варьируется от 0 до +8.
Обладая достаточно низким удельным сопротивлением, этот металл является неплохим проводником, уступая в этом свойстве алюминию, меди и серебру. Показатель удельного сопротивления близок к железу.
Соответственно, удельная проводимость платины (величина, обратная удельному сопротивлению) занимает аналогичное положение среди других элементов таблицы Менделеева. Так как она является проводником, ее удельное сопротивление возрастает по мере нагрева, а удельная проводимость, наоборот, падает. Такое свойство обусловлено тем, что частицы в составе платины начинают двигаться в хаотичном порядке при возрастании температуры. А это, в свою очередь, создает препятствия для прохождения электрического тока.
Одним из наиболее важных качеств, которое широко используется в производстве, является свойство этого благородного металла выступать в качестве катализатора многочисленных химических реакций. Обычно применяется в сплаве с родием либо как платиновая чернь – тонкий порошок характерного черного цвета, получаемый в результате восстановления соединений.
Довольно широко распространены в настоящее время платиновые термометры сопротивления (проиллюстрированы на фото). Это обусловлено тем, что это вещество практически не подвержено коррозии, имеет высокую степень пластичности, инертности и дает возможность использовать чистый металл для производства. Немаловажную роль играют и такие качества, как высокое удельное сопротивление и значительный температурный коэффициент сопротивления.
Вывод
Большинство людей представляют себе платину как очень дорогой металл серебристо-белого цвета, который используется для изготовления ювелирных изделий. Однако благодаря своим многочисленным свойствам она получила широкое распространение в различных сферах деятельности человека, от медицины до автомобилестроения.
Хотя за всю историю эксплуатации платины она никогда не использовалась в качестве денег, инвестиции в платину считаются достаточно выгодным видом вложений. Одна унция этого металла превосходит в стоимости аналогичное количество золота на 270$. Если постоянно следить за курсом драгоценных металлов, то можно получить неплохую прибыль.