Metalet e grupit të platinit: pasqyrë, lista, vetitë dhe aplikimet

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 14:02

Metalet e grupit të platinit janë gjashtë elementë kimikë fisnikë të çmuar që ndodhen krah për krah në tabelën periodike. Të gjitha janë metale kalimtare të 8–10 grupeve me 5–6 periudha.

Lista e metaleve të grupit të platinit

Grupi përbëhet nga gjashtë elementët kimikë të mëposhtëm, të renditur në rend rritës të peshës atomike:

• Ru – rutenium.
• Rh – rodium.
• Pd – paladium.
• Os – osmium.
• Ir – iridium.
• Pt – platin.

Metalet e grupit të platinit kanë një nuancë të bardhë argjendi, me përjashtim të osmiumit, i cili është i bardhë k altërosh. Sjellja e tyre kimike është paradoksale pasi ato janë shumë rezistente ndaj shumicës së reagentëve, por përdoren si katalizatorë, duke përshpejtuar ose kontrolluar lehtësisht shkallën e reaksioneve të oksidimit, reduktimit dhe hidrogjenizimit.

Ruteniumi dhe osmiumi kristalizohen në një sistem gjashtëkëndor të mbushur ngushtë, ndërsa të tjerët kanë një strukturë kubike të përqendruar në fytyrë. Kjo reflektohet në ngurtësinë më të madhe të rutenit dhe osmiumit.

Historia e zbulimit

Megjithëse artefaktet prej ari me platin datojnë në 700 para Krishtit. e., prania e këtij metali është më shumë një aksident sesa një model. Jezuitët në shekullin e 16-të përmendën guralecë të dendur gri të lidhur me depozitat aluviale të arit. Këta gurë nuk mund të shkriheshin, por formuan një aliazh me ar, ndërsa shufrat bëheshin të brishta dhe nuk ishte më e mundur pastrimi i tyre. Guralecët u bënë të njohur si platina del Pinto, granula materiali argjendi nga lumi Pinto, i cili derdhet në lumin San Juan në Kolumbi.

Platini i lakueshëm, i cili mund të merret vetëm pas pastrimit të plotë të metalit, u izolua nga fizikani francez Chabano në 1789. Prej saj u bë një kupë që iu dhurua Papa Piut VI. Zbulimi i paladiumit në 1802 u raportua nga kimisti anglez William Wollaston, i cili e quajti kimikun. element i grupit metalik të platinit për nder të asteroidit. Wollaston më pas pretendoi se kishte zbuluar një substancë tjetër të pranishme në mineralin e platinit. Ai e quajti atë rodium për shkak të ngjyrës rozë të kripërave të metaleve. Zbulimet e iridiumit (të emërtuar sipas perëndeshës së ylberit Iris për shkak të ngjyrës së larmishme të kripërave të tij) dhe osmiumit (nga fjala greke për "erë" për shkak të erës së klorit të oksidit të tij të paqëndrueshëm) u bënë nga kimisti anglez Smithson Tennant në 1803. Shkencëtarët francezë Hippolyte-Victor Collet-Descoti, Antoine-Francois Fourcroix dhe Nicolas-Louis Vauquelin i izoluan dy metalet në të njëjtën kohë. Rutheniumi, elementi i fundit i izoluar dhe i identifikuar, e mori emrin nga emri latin për Rusinë nga kimisti rus Karl Karlovich Klaus në 1844.

Ndryshenga substanca të tilla të izoluara lehtësisht në një gjendje relativisht të pastër nga substanca të thjeshta rafinuese me zjarr si ari, argjendi, metalet e grupit të platinit kërkojnë trajtim kompleks ujor-kimik. Këto metoda nuk ishin të disponueshme deri në fund të shekullit të 19-të, kështu që identifikimi dhe izolimi i grupit të platinit ra pas argjendit dhe arit për mijëra vjet. Përveç kësaj, pika e lartë e shkrirjes së këtyre metaleve e kufizoi përdorimin e tyre derisa studiuesit në Britani, Francë, Gjermani dhe Rusi zhvilluan metoda për të kthyer platinin në një formë të zbatueshme. Si filluan të përdoren metalet e çmuara të grupit të platinit në bizhuteri që nga viti 1900. Ndërsa ky aplikacion mbetet aktual sot, ai industrial e ka tejkaluar shumë atë. Palladiumi u bë një material kontakti shumë i kërkuar në reletë telefonike dhe sisteme të tjera komunikimi me tela, duke siguruar jetë të gjatë dhe besueshmëri të lartë, ndërsa platini, për shkak të rezistencës ndaj erozionit të shkëndijave, u përdor në kandelat e avionëve luftarakë gjatë Luftës së Dytë Botërore.

Pas luftës, zgjerimi i teknikave të konvertimit molekular në rafinimin e naftës krijoi një kërkesë të madhe për vetitë katalitike të metaleve të grupit të platinit. Nga vitet 1970, konsumi u rrit edhe më shumë kur standardet e emetimit të automobilave në SHBA dhe vende të tjera çuan në përdorimin e këtyre kimikateve në konvertimin katalitik të gazit të shkarkimit.

Ores

Përjashtuar depozitat e vogla të platinit, paladiumitdhe iridiumi osmik (një aliazh i iridiumit dhe osmiumit), praktikisht nuk ka mineral në të cilin përbërësi kryesor do të ishte një element kimik - një metal i grupit platin. Mineralet zakonisht gjenden në mineralet sulfide, në veçanti pentlanditi (Ni, Fe)₉S₈. Më të zakonshmet janë lauriti RuS_{2, irarsite, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, osmiridium (Ir, Os), kooperiti, (PtS) dhe braggiti (Pt, Pd) S.}

Depozita më e madhe në botë e metaleve të grupit të platinit është kompleksi Bushveld në Afrikën e Jugut. Rezerva të mëdha të lëndëve të para janë të përqendruara në depozitat Sudbury në Kanada dhe depozitat Norilsk-Talnakhskoye në Siberi. Në SHBA, depozitat më të mëdha të mineraleve të grupit të platinit ndodhen në Stillwater, Montana, por këtu ato janë shumë më të vogla se në Afrikën e Jugut dhe Rusinë. Prodhuesit më të mëdhenj të platinit në botë janë Afrika e Jugut, Rusia, Zimbabve dhe Kanadaja.

Nxjerrja dhe pasurimi

Depozitat kryesore të Afrikës së Jugut dhe Kanadasë operohen me metodën e minierës. Pothuajse të gjitha metalet e grupit të platinit rikuperohen nga mineralet sulfide të bakrit ose nikelit duke përdorur ndarjen me flotacion. Shkrirja e koncentratit prodhon një përzierje që lahet nga sulfidet e bakrit dhe nikelit në një autoklave. Mbetjet e ngurta të kullimit përmbajnë 15 deri në 20% metale të grupit platin.

Ndonjëherë ndarja e gravitetit përdoret përpara flotacionit. Rezultati është një koncentrat që përmban deri në 50% metale platini, duke eliminuar nevojën për shkrirje.

Vetitë mekanike

Metalet e grupit të platinit ndryshojnë ndjeshëm në vetitë mekanike. Platini dhe paladiumi janë mjaft të butë dhe shumë të lakueshëm. Këto metale dhe lidhjet e tyre mund të punohen si të nxehta ashtu edhe të ftohta. Rodiumi fillimisht punohet i nxehtë dhe më vonë mund të punohet në të ftohtë me pjekje mjaft të shpeshta. Iridiumi dhe ruteniumi duhet të ngrohen, nuk mund të punohen në të ftohtë.

Osmiumi është më i forti i grupit dhe ka pikën më të lartë të shkrirjes, por tendenca e tij për t'u oksiduar imponon kufizimet e veta. Iridiumi është më rezistenti ndaj korrozionit nga metalet e platinit dhe rodiumi vlerësohet për mbajtjen e tij të temperaturës së lartë.

Aplikacione strukturore

Për shkak se platini i pastër i pjekjes është shumë i butë, ai është i ndjeshëm ndaj gërvishtjeve dhe përkeqësimit. Për të rritur fortësinë e tij, ai është i lidhur me shumë elementë të tjerë. Bizhuteritë prej platini janë shumë të njohura në Japoni ku quhen "hakkin" dhe "ari i bardhë". Lidhjet e bizhuterive përmbajnë 90% Pt dhe 10% Pd, e cila është e lehtë për t'u përpunuar dhe bashkuar. Shtimi i rutenit rrit fortësinë e lidhjes duke ruajtur rezistencën ndaj oksidimit. Lidhjet e platinit, paladiumit dhe bakrit përdoren në farkëtim sepse janë më të forta se paladiumi i platinit dhe janë më pak të kushtueshëm.

Cruciblet që përdoren për prodhimin e kristaleve të vetme në industrinë e gjysmëpërçuesve kërkojnë rezistencë ndaj korrozionit dhe stabilitet në temperatura të larta. Për këtë aplikim, platin, platin-rodium dheiridiumi. Lidhjet platin-rodium përdoren në prodhimin e termoçifteve, të cilat janë krijuar për të matur temperaturat e ngritura deri në 1800 °C. Paladium përdoret si në formë të pastër ashtu edhe të përzier në pajisjet elektrike (50% e konsumit), në lidhjet dentare (30%). Rodiumi, ruteniumi dhe osmiumi përdoren rrallë në formën e tyre të pastër - ato shërbejnë si një aditiv aliazh për metalet e tjera të grupit të platinit.

Catalysts

Rreth 42% e të gjithë platinit të prodhuar në Perëndim përdoret si katalizator. Nga këto, 90% përdoret në sistemet e shkarkimit të automobilave, ku peletat zjarrdurues ose huallat e veshura me platin (si dhe paladium dhe rodium) ndihmojnë në shndërrimin e hidrokarbureve të padjegura, monoksidit të karbonit dhe oksideve të azotit në ujë, dioksid karboni dhe azot.

Një aliazh platini dhe 10% rodium në formën e një rrjete metalike të nxehtë katalizon reaksionin midis amoniakut dhe ajrit për të prodhuar oksidet e azotit dhe acidin nitrik. Kur ushqehet së bashku me një përzierje amoniaku, mund të përftohet acidi hidrocianik metan. Në rafinimin e naftës, platini në sipërfaqen e peletave të aluminit në reaktor katalizon shndërrimin e molekulave të vajit me zinxhir të gjatë në izoparafina të degëzuara, të cilat janë të dëshirueshme në përzierjet e benzinës me oktan të lartë.

Elektroplating

Të gjitha metalet e grupit të platinit mund të pllakëzohen. Për shkak të ngurtësisë dhe shkëlqimit të veshjes që rezulton, rodiumi përdoret më së shpeshti. Edhe pse ajokostoja është më e lartë se platini, dendësia më e ulët lejon përdorimin e një mase më të vogël materiali me një trashësi të krahasueshme.

Palladiumi është metali i grupit të platinit që është më i lehtë për t'u përdorur për aplikime për veshje. Për shkak të kësaj, forca e materialit rritet ndjeshëm. Ruteniumi ka gjetur përdorim në veglat e përpunimit me fërkim me presion të ulët.

Përbërjet kimike

Komplekset metalike organike të grupit të platinit, të tilla si komplekset e alkilplatinës, përdoren si katalizatorë në polimerizimin e olefinave, prodhimin e polipropilenit dhe polietilenit dhe oksidimin e etilenit në acetaldehid.

Kripërat e platinit po përdoren gjithnjë e më shumë në kimioterapinë e kancerit. Për shembull, ato janë pjesë e barnave të tilla si Carboplatin dhe Cisplatin. Elektrodat e veshura me oksid ruteni përdoren në prodhimin e klorit dhe kloratit të natriumit. Sulfati dhe fosfati i rodiumit përdoren në banjot e shtrimit me rodium.