Платиновая группа - Platinum group

Металлы платиновой группы (МПГ) в периодической таблице
ЧАС   Он
Ли Быть   B C N О F Ne
Na Mg   Al Si п S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge В качестве Se Br Kr
Руб. Sr Y Zr Nb Пн Tc RU Rh Pd Ag CD В Sn Sb Te я Xe
CS Ба * Лу Hf Та W Re Операционные системы Ir Pt Au Hg Tl Pb Би По В Rn
Пт Ра ** Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Ур. Ц Og
* Ла Ce Pr Nd Вечера См ЕС Б-г Tb Dy Хо Э Тм Yb
** Ac Чт Па U Np Пу Являюсь См Bk Cf Es FM Мкр Нет
   Металлы платиновой группы

Эти металлы платиновой группы (сокращенно как PGMs ; альтернативно, платиноиды , platinides , platidises , металлы платиновой группы , металлы платиновой группы , платины семьи или элементов платиновой группы (платиноидов) ) являются шесть благородных , драгоценные металлические элементы сгруппированы вместе в периодической таблице . Все эти элементы являются переходными металлами в d-блоке (группы 8 , 9 и 10 , периоды 5 и 6 ).

Шесть металлов платиновой группы - это рутений , родий , палладий , осмий , иридий и платина . Они имеют схожие физические и химические свойства и, как правило, встречаются вместе в одних и тех же месторождениях полезных ископаемых. Однако они могут быть далее подразделены на элементы платиновой группы иридия (IPGE: Os, Ir, Ru) и элементы платиновой группы палладиевой группы (PPGE: Rh, Pt, Pd) в зависимости от их поведения в геологических системах.

Все три элемента в периодической таблице над платиновой группой ( железо , никель и кобальт ) являются ферромагнитными ; они, в том числе элемент лантаноид гадолиний, являются единственными известными переходными металлами с этим свойством.

История

Встречающаяся в природе платина и богатые платиной сплавы были известны американцам доколумбового периода в течение многих лет. Однако, несмотря на то, что этот металл использовался доколумбовыми народами, первое упоминание о платине в Европе появляется в 1557 году в трудах итальянского гуманиста Юлия Цезаря Скалигера (1484–1558) как описание загадочного металла, найденного в шахтах Центральной Америки. между Дариеном (Панама) и Мексикой («до сих пор невозможно растопить ни одно из испанских искусств»).

Название «платина» происходит от испанского слова platina «маленькое серебро» - названия, данного металлу испанскими поселенцами в Колумбии, которые считали платину нежелательной примесью в серебре, которое они добывали.

К 1815 году родий и палладий были открыты Уильямом Хайдом Волластоном , а иридий и осмий - его близким другом и сотрудником Смитсоном Теннантом .

Свойства и использование

Копия национального прототипа килограммового стандарта NIST , изготовленная из сплава 90% платины и 10% иридия.
Значительное использование выбранных МПГ, 1996 г.
PGM Использовать Тысяча Тоз
Палладий автокатализаторы 4470
электроника 2070
стоматологический 1830 г.
химические реагенты 230
Платина ювелирные украшения 2370
автокатализаторы 1830 г.
Родий автокатализаторы 490

Платиновые металлы обладают многими полезными каталитическими свойствами. Они обладают высокой устойчивостью к износу и потускнению, что делает платину особенно подходящей для ювелирных украшений . Другие отличительные свойства включают стойкость к химическому воздействию, отличные высокотемпературные характеристики, высокую механическую прочность, хорошую пластичность и стабильные электрические свойства. Помимо применения в ювелирных изделиях, платиновые металлы также используются в противораковых лекарствах, промышленности, стоматологии, электронике и катализаторах выхлопных газов транспортных средств (VEC). VEC содержат твердую платину (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh) и устанавливаются в выхлопной системе транспортных средств для уменьшения вредных выбросов, таких как оксид углерода (CO), путем преобразования их в менее вредные выбросы.

Вхождение

Как правило, ультраосновные и основные магматические породы имеют относительно высокое, а граниты низкое содержание следов ЭПГ. Геохимический аномальные следы происходят преимущественно в chromian шпинелей и сульфидах. Основные и ультраосновные магматические породы содержат практически все первичные МПГ мира. Основные слоистые интрузии , включая комплекс Бушвельд , намного превосходят все другие геологические условия залежей платины. К другим экономически значимым месторождениям ЭПГ относятся основные интрузии, связанные с паводковыми базальтами , и ультраосновные комплексы типа Аляска, Урал.

Минералы МПГ

Типичные руды для МПГ содержат ок. 10 г МПГ на тонну руды, поэтому идентичность конкретного минерала неизвестна.

Платина

Платина может встречаться как самородный металл, но также может встречаться в различных минералах и сплавах. Тем не менее, Сперрилит (платина арсенид , ПТС 2 ) руды на сегодняшний день является наиболее значительным источником этого металла. Встречающийся в природе сплав платины и иридия, платиниридий , обнаружен в минерале куперите ( сульфид платины , PtS). Платина в естественном состоянии, часто вместе с небольшими количествами других платиновых металлов, находится в аллювиальных и россыпных месторождениях Колумбии , Онтарио , Уральских гор и в некоторых штатах Западной Америки . Платина также производится в промышленных масштабах как побочный продукт переработки никелевой руды. Огромное количество переработанной никелевой руды компенсирует тот факт, что платина составляет только две части на миллион руды. Южная Африка , с огромными запасами платины руды в Меренском рифе в комплексе Bushveld , является крупнейшим в мире производителем платины, а затем Россия . Платина и палладий также добываются в промышленных масштабах из вулканического комплекса Стиллуотер в Монтане, США. Лидерами по производству первичной платины являются ЮАР и Россия, за ними следуют Канада, Зимбабве и США.

Осмий

Осмиридий - это встречающийся в природе сплав иридия и осмия, обнаруженный в платиносодержащих речных песках Уральских гор, Северной и Южной Америки . Следы осмия также присутствуют в никельсодержащих рудах, обнаруженных в Садбери , Онтарио, наряду с другими металлами платиновой группы. Несмотря на то, что количество платиновых металлов, обнаруженных в этих рудах, невелико, большой объем переработанных никелевых руд делает возможным промышленное извлечение.

Иридий

Металлический иридий встречается с платиной и другими металлами платиновой группы в аллювиальных отложениях. Встречающиеся в природе сплавы иридия включают осмиридий и иридосмин , оба из которых представляют собой смеси иридия и осмия. Он извлекается в промышленных масштабах как побочный продукт при добыче и переработке никеля.

Рутений

Рутений обычно содержится в рудах вместе с другими металлами платиновой группы в Уральских горах, а также в Северной и Южной Америке . Небольшие, но коммерчески важные количества также обнаруживаются в пентландите, добываемом в Садбери, Онтарио, и в месторождениях пироксенита в Южной Африке .

Родий

Промышленная добыча родия сложна, поскольку он происходит в рудах, смешанных с другими металлами, такими как палладий, серебро , платина и золото . Он содержится в платиновых рудах и получается в виде белого инертного металла, который очень трудно плавить. Основные источники этого элемента находятся в Южной Африке, Зимбабве, в речных песках Уральских гор , Северной и Южной Америки, а также в районе добычи медно-никелевого сульфида в районе бассейна Садбери . Несмотря на то, что количество переработанной никелевой руды на Садбери очень невелико, извлечение родия становится рентабельным. Однако ежегодное мировое производство этого элемента в 2003 году составляет всего 7 или 8 тонн, а минералов родия очень мало.

Палладий

Палладий преимущественно содержится в сульфидных минералах, прежде всего в пирротине. Палладий находится в виде свободного металла и сплавляют с платиной и золотом с металлами платиновой группы в россыпных месторождениях Урала в Евразии , Австралии , Эфиопии , Южной и Северной Америки . Однако в промышленных масштабах он добывается из никель- медных месторождений, обнаруженных в Южной Африке и Онтарио, Канада . Огромный объем переработанной никель-медной руды делает эту добычу прибыльной, несмотря на ее низкую концентрацию в этих рудах.

Производство

Технологическая схема отделения металлов платиновой группы.

Производство отдельных металлов платиновой группы обычно начинается с остатков производства других металлов со смесью нескольких из этих металлов. Очистка обычно начинается с анодных остатков при производстве золота, меди или никеля. Это приводит к очень энергоемкому процессу добычи, что приводит к экологическим последствиям. Поскольку ожидается, что выбросы Pt вырастут в результате увеличения спроса на платиновые металлы, а также расширения горнодобывающей деятельности в Бушвельдском магматическом комплексе, необходимы дальнейшие исследования для определения воздействия на окружающую среду. Классические методы очистки используют различия в химической активности и растворимости нескольких соединений металлов при экстракции. Эти подходы привели к появлению новых технологий, использующих экстракцию растворителем .

Разделение начинается с растворения образца. Если используется царская водка , образуются хлоридные комплексы. В зависимости от деталей процесса, которые часто являются коммерческой тайной, отдельные МПГ получают в виде следующих соединений: малорастворимые (NH 4 ) 2 IrCl 6 и (NH 4 ) 2 PtCl 6 , PdCl 2 (NH 3 ) 2. летучие OsO 4 и RuO 4 и [RhCl (NH 3 ) 5 ] Cl 2 .

Производство в ядерных реакторах

Значительные количества трех легких металлов платиновой группы - рутения, родия и палладия - образуются в виде продуктов деления в ядерных реакторах. В условиях роста цен и увеличения мирового спроса благородные металлы, получаемые с помощью реакторов, становятся альтернативным источником. Имеются различные отчеты о возможности извлечения благородных металлов деления из отработавшего ядерного топлива.

Проблемы окружающей среды

Ранее считалось, что металлы платиновой группы имеют очень мало отрицательных свойств по сравнению с их отличительными свойствами и их способностью успешно снижать вредные выбросы из автомобильных выхлопных газов. Однако, даже несмотря на все положительные стороны использования металлической платины, необходимо учитывать отрицательные последствия их использования с точки зрения того, как это может повлиять на будущее. Например, металлическая Pt считается химически неактивной и неаллергенной, поэтому, когда Pt выделяется из VEC, она находится в металлической и оксидной формах, что считается относительно безопасным. Однако Pt может растворяться в дорожной пыли, попадать в водные источники, землю и в животных в результате биоаккумуляции. Эти воздействия платиновых групп ранее не рассматривались, однако со временем накопление металлов платиновой группы в окружающей среде может представлять больший риск, чем считалось ранее. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью осознать угрозу, которую представляют платиновые металлы, тем более, что чем больше автомобилей эксплуатируется, тем больше выделяется платиновый металл.

Биоаккумуляция Pt-металлов в организме животных может представлять значительный риск для здоровья как людей, так и биоразнообразия. Виды будут иметь тенденцию становиться более токсичными, если их источник пищи будет загрязнен этими опасными металлами Pt, выделяемыми из VEC. Это может потенциально нанести вред другим видам, включая людей, если мы будем есть этих опасных животных, таких как рыба.

Цисплатин - препарат на основе платины, применяемый в терапии новообразований человека. Медицинский успех цисплатина противоречит серьезным побочным эффектам.

Платиновые металлы, извлекаемые в процессе добычи и плавки, также могут оказывать значительное воздействие на окружающую среду. В Зимбабве исследование показало, что добыча платиновой группы вызывает значительные экологические риски, такие как загрязнение водных источников, отток кислых вод и ухудшение состояния окружающей среды.

Другой опасностью для Pt является воздействие галогенированных солей Pt, которые могут вызывать аллергические реакции при высоких показателях астмы и дерматита. Это опасность, которую иногда можно увидеть при производстве промышленных катализаторов, вызывая у рабочих реакции. Рабочие, немедленно удаленные от дальнейшего контакта с солями Pt, не показали никаких доказательств долгосрочного воздействия, однако продолжающееся воздействие может привести к последствиям для здоровья.

Также необходимо переоценить использование препаратов платины, поскольку некоторые из побочных эффектов этих препаратов включают тошноту, потерю слуха и нефротоксичность. Использование этих препаратов профессионалами, такими как медсестры, также привело к некоторым побочным эффектам, включая хромосомные аберрации и выпадение волос. Следовательно, необходимо оценивать и учитывать долгосрочные последствия употребления и воздействия препаратов платины, чтобы определить, безопасны ли они для использования в медицинских целях.

Хотя воздействие относительно небольших объемов выбросов металлов платиновой группы может не иметь каких-либо долгосрочных последствий для здоровья, существует значительная обеспокоенность по поводу того, как накопление выбросов металлической Pt повлияет на окружающую среду, а также на здоровье человека. Это угроза, требующая дополнительных исследований для определения безопасных уровней риска, а также способов снижения потенциальных опасностей, связанных с металлами платиновой группы.

Смотрите также

Примечания

внешние ссылки