Платина

хімічний елемент з атомним номером 78
(Перенаправлено з Pt)

Пла́тина — хімічний елемент зі знаком Pt та атомним номером 78. Це щільний, ковкий, пластичний, малоактивний, дорогоцінний, сріблясто-білий метал. Його назва походить від ісп. platino, що означає «маленьке срібло».[1]

Платина (Pt)
Атомний номер 78
Зовнішній вигляд простої речовини
Platinum nuggets.jpg
важкий, м'який,
сріблясто-білий
метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 195,08 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 139 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 868,1(9,00) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f14 5d9 6s1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 130 пм
Радіус іона (+4e) 65 (+2e) 80 пм
Електронегативність (за Полінгом) 2,28
Електродний потенціал Pt←Pt2+ 1,20В
Ступені окиснення 4, 2, 0
Термодинамічні властивості
Густина 21,45 г/см³
Молярна теплоємність 0,133 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 71,6 Вт/(м·К)
Температура плавлення 2045 К
Теплота плавлення 21,76 кДж/моль
Температура кипіння 4100 К
Теплота випаровування ~470 кДж/моль
Молярний об'єм 9,10 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
гранецентрована
Період ґратки 3,920 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая 230,00 К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS: Платина у Вікісховищі

Платина належить до 10-ї групи періодичної системи елементів. Має шість природних ізотопів. Один з рідкісних елементів земної кори, середня кількість якого становить приблизно 5 мкг / кг. Зустрічається в деяких нікелевих і мідних рудах разом з деякими родовищами самородніх елементів, переважно в Південній Африці, на яку припадає 80 % світового видобутку. Часто має домішки іридію, осмію, рутенію, паладію, родію, що отримали назву метали платинової групи, або платиноїди. Через його дефіцит у земній корі щорічно виробляється лише кілька сотень тонн, і зважаючи на його важливе використання, метал є дуже цінним і одним із основних дорогоцінних металів.[2]

ІсторіяРедагувати

Найдавнішим відомим виробом з платини є оздоблення шкатулки з міста Фіви (Єгипет), що була виготовлена близько 700 року до нашої ери[3]. Індіанці Еквадору активно використовували платину і сплави платини з золотом для виготовлення ювелірних прикрас. Проте у Європі платина не була відома.

У 1557 році італійський вчений і поет Джозеф Скалігер описав схожий на платину метал, що був отриманий на шахтах Гондурасу, проте є сумніви, що він описав саме її, бо платина не зустрічається у цьому регіоні, хоча й могла була вивезена туди людьми[3]. Перший достовірний опис платини був зроблений Антоніо де Ульоа у 1736 році, під час експедиції до Південної Америки, на території сучасної Колумбії.[4].

Назва походить від ісп. platino (зменшувальне від plata — срібло)[5]. Конкістадори називали новий метал platina del Pinto, що можна перекласти як «срібельце з Пінто», через те, що його знаходили у цьому містечку. Зовні платина була схожа на срібло, але відрізнялася тугоплавкістю, тому обробляти її було набагато важче. Внаслідок цього вона коштувала вдвічі дешевше, тому й отримала таку зневажливу назву (невеличке срібло, срібельце). Іншими назвами були «oro blanco» (біле золото), «juan blanco» і «восьмий метал» (остання назва з'явилася вже в Європі, і була пов'язана з тим, що до того часу були відомі тільки сім металів)[3].

У Європу платина вперше потрапила у 1741 році завдяки ямайському металургу Вуду, що привіз його до Англії[6].

У 1750 році Уотсон і Браунрігг описали платину у журналі «Philosophical Transactions of the Royal Society»[7].

Тривалий час платина не знаходила застосування. У середині XVIII сторіччя фальшивомонетники виявили, що платина досить легко сплавляється із золотом і сплав майже не відрізняється від золота за густиною. Іспанський уряд заборонив спочатку ввезення платини до країни, а потім і її видобуток в іспанських колоніях Південної Америки: відділений від золота та срібла метал належало топити у глибоких місцях річки.

Наприкінці XVIII сторіччя з'явилися перші технічні та ювелірні вироби з платини. З'ясувалися унікальні хімічні властивості платини, зокрема хімічна стійкість. 1803 року англійський вчений Вільям Волластон у складі південноамериканської платини виявив інші платиноїди: паладій і родій. 1804 року також англійський хімік Смітсон Теннант виявив у складі залишку після розчинення неочищеної платини нові елементи — іридій та осмій.

У 1819 році платина була знайдена на Уралі, що на довгий час став найбільшим світовим постачальником платини[7]. До цього моменту Нова Гранада була практично єдиним джерелом платини[8].

ПоширенняРедагувати

Платина — дуже рідкісний елемент. ЇЇ вміст у земній корі 5×10−7—1×10−6 %. Платина зустрічається у вигляді самородного металу та його сплавів, а також у вигляді мінералів сульфідів, найважливіші з яких — поліксен, платина паладіїста, фероплатина, спериліт, куперит (PtS). Зустрічається в родовищах, пов'язаних з ультраосновними й основними породами, разом з хромшпінелідами і основними породами разом з сульфідами. Відома також у розсипах.

ІзотопиРедагувати

Природній платина складається з шести різних ізотопів. З них 5 стабільні, а ще 1 має надзвичайно довгий період розпаду.

Масове число Частка у природному платині Період напіврозпаду
190 0,012 % 6,5×1011 років
192 0,782 %
194 32,86 %
195 33,78 %
196 25,21 %
198 7,36 %

Загалом відомо 48 ізотопів платини з масовими числами від 166 до 205, 8 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, що не зустрічаються в природі, найбільші періоди напіврозпаду мають Pt193 (50 років) і Pt188 (10,2 днів)[9].

ОтриманняРедагувати

 
Розчинення платини в царській горілці.

Виробництво платини у вигляді порошку почалося 1805 року англійським вченим Вільямом Волластоном із південноамериканської руди. Сьогодні платину отримують з концентрату платинових металів. Концентрат розчиняють в царські воді, після чого додають етанол та цукровий сироп для видалення надлишку HNO3. При цьому іридій і паладій відновлюються до Ir3+ та Pd2+. Подальшим додаванням хлориду амонію виділяють (NH4)2PtCl6. Висушений осад прожарюють при температурі 800—1000 °C: (NH4)2PtCl6=N2 + 6HCl + Pt + H2. Отриману таким чином губчату платину піддають подальшому очищенню повторним розчиненням у царській воді, осадженням (NH4)2PtCl6 і прожарюванням залишку. Потім очищену губчату платину переплавляють на зливки. При відновленні платинових розчинів хімічним або електрохімічним способом отримують дрібнодисперсну платину — платинову чернь.

ЗастосуванняРедагувати

КаталізаториРедагувати

Виробництво автомобільних каталізаторів — галузь, що використовує найбільшу кількість платини (46 % світового споживання у 2016 році[10]). Платина має здатність каталізувати реакції перетворення монооксиду вуглецю на діоксид, а також окислення вуглеводнів до вуглекислого газу і води[11].

Також платина має здатність каталізувати величезну кількість інших реакцій, що використовується у відповідних індустріях: розкладання пероксиду водню, окислення діоксиду сірки, спиртів, етерів, водню, а також багато інших реакцій окиснення і гідрогенізації. На таких реакціях побудоване промислове отримування нітратної кислоти (яка в свою чергу необхідна для виробництва сучасних добрив), сульфатної кислоти, отримання водню з природного газу, аміаку, тощо[12]. У нафтопереробленні платинові каталізатори застосовуються для отримання високооктанових бензинів[13]. Загалом, платина була одним з перших відкритих металевих каталізаторів, і отримала широке розповсюдження ще в першій половині 19 століття.

Ювелірна справаРедагувати

Ювелірні прикраси — друга, за кількістю спожитої платини, галузь. Хоча платина вже дві тисячі років тому використовувалася для виготовлення прикрас у Латинській Америці, європейські майстри почали її використовувати лише у 18 століття при дворі Людовіка XVI, а масове її використання почалося лише на початку 20 століття. Під час другої світової війни у США було обмежене застосування платини для невійськових цілей, проте у 1960-х вона знов почала активно використовуватись ювелірами. Платина цінується через свою рідкісність і міцність. Багато всесвітньо відомих діамантів, таких як алмаз Хоупа, Джонкер і Кохінур обрамлені саме в платину.[14]

ІншеРедагувати

Застосовується для виготовлення хімічного посуду, в електротехніці. 1799 року було виготовлено еталон метра у вигляді платинової лінійки шириною близько 25 мм, товщиною близько 4 мм і довжиною, що відповідала одній сорокамільйонній частині Паризького меридіана. У 1889 році було виготовлено точніший міжнародний еталон метра. Цей еталон виготовили зі сплаву 90 % платини і 10 % іридію[15]. Цей еталон проіснував до жовтня 1960 року. Міжнародний прототип кілограму виготовлений 1879 року з того ж платино-іридієвого сплаву.

Біологічна рольРедагувати

Платина не має біологічної ролі через свою рідкісність. При потраплянні в організм деякі сполуки платини мають бактерицидну, бактеріостатичну і імунодепресивну дію. У робітників, що постійно зазнають дії солей платини, розвивається специфічне астмоподібне захворювання, що отримало назву платиноз[16].

Див. такожРедагувати

ПриміткиРедагувати

ЛітератураРедагувати

ПосиланняРедагувати