Платина

      Операция  доводки – процесс трудный  и тонкий. При недостатке восстановителя (кислота, сахар) осаждаемый хлороплатинат  будет загрязняться иридием, при  избытке же сама платина восстановится до хорошо растворимых соединений Pt²⁺, и выход благородного металла понизится.

      Раствор хлористого аммония вводят на холоду. При этом основная часть платины  в виде мелких ярко-желтых кристаллов (NH₄)₂[PtCl₆] выпадает в осадок. Основная же масса спутников платины и неблагородных примесей остается в растворе. Осадок дополнительно очищают раствором нашатыря и сушат; фильтрат же отправляют в другой цех, чтобы выделить из него драгоценные примеси сырой платины – палладий, родий, иридий и рутений. Сухой осадок помещают в печь. После нескольких часов прокаливания при 800...1000°C получают губчатую платину в виде спекшегося порошка серо-стального цвета.

      Но  это еще не та платина, которая  нужна. Полученную губку измельчают и еще раз промывают соляной кислотой и водой. Затем ее плавят в кислородно-водородном пламени или в высокочастотной печи. Так получают платиновые слитки.

      Когда платину добывают из сульфидных медно-никелевых  руд, в которых содержание элемента №78 не превышает нескольких граммов на тонну руды, источником платины и ее аналогов служат шламы цехов электролиза меди и никеля. Шламы обогащают обжигом, вторичным электролизом и другими способами. В полученных концентратах содержание платины и ее извечных спутников – платиноидов – достигает 60%, и их можно извлекать из концентратов тем же путем, что и из сырой платины.

      Методы  получения платины и платиноидов  из сульфидных руд разработаны в  нашей стране группой ученых и  инженеров. Многих из них уже нет  в живых. Они сделали большое  и очень важное для страны дело и потому заслуживают упоминания в рассказе об элементе №78. Это – И.И. Черняев, В.В. Лебединский, О.Е. Звягинцев, Н.К. Пшеницын, А.М. Рубинштейн, Н.С. Селиверстов, П.И. Рожков, Ю.Д. Лапин, Ю.Н. Голованов, Н.Д. Кужель, Е.А. Блинова, Н.К. Арсланова, И.Я. Башилов, И.С. Берсенев, Ф.Т. Киренко, В.А. Немилое, А.И. Степанов.

      Химия платины

      Платину можно считать типичным элементом VIII группы. Этот тяжелый серебристо-белый  металл с высокой температурой плавления (1773,5°C), большой тягучестью и хорошей электропроводностью недаром отнесли к разряду благородных. Он не корродирует в большинстве агрессивных сред, в химические реакции вступает нелегко и всем своим поведением оправдывает известное изречение И.И. Черняева: «Химия платины – это химия ее комплексных соединений».

      Как и положено элементу VIII группы, платина  может проявлять несколько валентностей: 0, 2+, 3+, 4+, 5+, 6+ и 8+. Но, когда речь идет об элементе №78 и его аналогах, почти  так же, как валентность, важна  другая характеристика – координационное число. Оно означает, сколько атомов (или групп атомов), лигандов, может расположиться вокруг центрального атома в молекуле комплексного соединения. Наиболее характерная степень окисления платины в ее комплексных соединениях 2+ и 4+; координационное число в этих случаях равно соответственно четырем или шести.

      Комплексы двухвалентной платины имеют  плоскостное строение, а четырехвалентной – октаэдрическое.

      На  схемах комплексов с атомом платины  посредине буквой А обозначены лиганды. Лигандами могут быть различные кислотные остатки (Cl^–, Br ^–, I^–, NO₂^–, NO₃^–, CN^–, C₂O₄^–, CNS^–), нейтральные молекулы простого и сложного строения (H₂O, NH₃, C₅H₅N, NH₂OH, (CH₃)₂S, C₂H₅SH) и многие другие неорганические и органические группы. Платина способна образовывать даже такие комплексы, в которых все шесть лигандов различны.

      Химия комплексных соединений платины  разнообразна и сложна. Не будем  обременять читателя многозначительными частностями. Скажем только, что и  в этой сложной области знаний советская наука неизменно шла и идет впереди. Характерно в этом смысле высказывание известного американского химика Чатта (1960 г.):

      «Возможно, не случайно было и то, что единственная страна, которая посвятила значительную часть своих усилий в области  химических исследований в 20-х и 30-х годах разработке координационной химии, была и первой страной, пославшей ракету на Луну».

      Здесь же уместно напомнить о высказывании одного из основоположников советской  платиновой промышленности и науки  – Льва Александровича Чугаева: «Каждый точно установленный факт, касающийся химии платиновых металлов, рано или поздно будет иметь свой практический эквивалент».

      Потребность в платине

      За  последние 20...25 лет спрос на платину  увеличился в несколько раз и  продолжает расти. До второй мировой  войны более 50% платины использовалось в ювелирном деле. Из сплавов платины с золотом, палладием, серебром, медью делали оправы для бриллиантов, жемчуга, топазов... Мягкий белый цвет оправы из платины усиливает игру камня, он кажется крупнее и изящнее, чем в оправе из золота или серебра. Однако ценнейшие технические свойства платины сделали ее применение в ювелирном деле нерациональным.

      Сейчас  около 90% потребляемой платины используется в промышленности и науке, доля ювелиров намного меньше. «Виной» тому –  комплекс технически ценных свойств элемента №78.

      Кислотостойкость, термостойкость и постоянство свойств  при прокаливании давно сделали  платину совершенно незаменимой  в производстве лабораторного оборудования. «Без платины, – писал Юстус Либих  в середине прошлого века – было бы невозможно во многих случаях сделать анализ минерала... состав большинства минералов оставался бы неизвестным». Из платины делают тигли, чашки, стаканы, ложечки, лопатки, шпатели, наконечники, фильтры, электроды. В платиновых тиглях разлагают горные породы – чаще всего, сплавляя их с содой или обрабатывая плавиковой кислотой. Платиновой посудой пользуются при особо точных и ответственных аналитических операциях...

      Важнейшими  областями применения платины стали  химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

      В качестве катализаторов различных  реакций сейчас используется около  половины всей потребляемой платины. Именно «потребляемой», а не «добываемой». Такой оборот вполне оправдан, когда  речь идет о драгоценных металлах, идущих, помимо всего прочего, в «золотые кладовые» национальных банков.

      Платина – лучший катализатор реакции  окисления аммиака до окиси азота NO в одном из главных процессов  производства азотной кислоты. Катализатор  здесь предстает в виде сетки  из платиновой проволоки диаметром 0,05...0,09 мм. В материал сеток введена добавка родия (5...10%). Используют и тройной сплав – 93% Pt, 3% Rh и 4% Pd. Добавка родия к платине повышает механическую прочность и увеличивает срок службы сетки, а палладий немного удешевляет катализатор и немного (на 1...2%) повышает его активность. Срок службы платиновых сеток – год-полтора. После этого старые сетки отправляют на аффинажный завод на регенерацию и устанавливают новые. Производство азотной кислоты потребляет значительные количества платины.

      Платиновые  катализаторы ускоряют многие другие практически важные реакции: гидрирование жиров, циклических и ароматических  углеводородов, олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов, окисление SO₂ в SO₃ в сернокислотном производстве. Их используют также при синтезе витаминов и некоторых фармацевтических препаратов. Известно, что в 1974 г. на нужды химической промышленности в США было израсходовано около 7,5 т платины.

      Не  менее важны платиновые катализаторы в нефтеперерабатывающей промышленности. С их помощью на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти. Здесь платину обычно используют в виде мелкодисперсного порошка, нанесенного па окись алюминия, керамику, глину, уголь. В этой отрасли работают и другие катализаторы (алюминий, молибден), но у платиновых – неоспоримые преимущества: большая активность и долговечность, высокая эффективность. Нефтеперерабатывающая промышленность США закупила в 1974 г. около 4 т платины.

      Еще одним крупным потребителем платины  стала автомобильная промышленность, которая, как это ни странно, тоже использует именно каталитические свойства этого металла – для дожигания  и обезвреживания выхлопных газов. Для этих целей автомобильная промышленность США закупила в 1974 г. 11 т платины – почти столько же, сколько химическая и нефтеперерабатывающая отрасли, вместе взятые.

      Четвертым и пятым по масштабам потребления  покупателями платины в 1974 г. в США были электротехника и стекольное производство.

      Стабильность  электрических, термоэлектрических и  механических свойств платины плюс высочайшая коррозионная и термическая  стойкость сделали этот металл незаменимым  для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. Из платины делают электроды топливных элементов. Такие элементы применены, например, на космических кораблях серии «Аполлон».

      Из  сплава платины с 5...10% родия делают фильеры для производства стеклянного  волокна. В платиновых тиглях плавят оптическое стекло, когда особенно важно ничуть не нарушить рецептуру.

      В химическом машиностроении платина  и ее сплавы служат превосходным коррозионностойким материалом. Аппаратура для получения  многих особо чистых веществ и  различных фторсодержащих соединений изнутри покрыта платиной, а иногда и целиком сделана из нее.

      Очень незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготавливают  хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки; это преимущество особенно ценно при работе в полевых условиях. Сплавы платины с палладием, серебром, медью, цинком, никелем служат также отличным материалом для зубных протезов.

      Спрос науки и техники на платину  непрерывно растет и далеко не всегда бывает удовлетворенным. Дальнейшее изучение свойств платины еще больше расширит области применения и возможности этого ценнейшего металла.

      Эталон  килограмма

      Из  сплава платины с иридием в  нашей стране изготовлен эталон килограмма, представляющий собой прямой цилиндр диаметром 39 мм и высотой тоже 39 мм. Он хранится в Ленинграде, во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д.И. Менделеева. Раньше был эталоном и платино-иридиевый метр.

      Минералы  платины

      Сырая платина – это смесь различных минералов платины. Минерал поликсен содержит 80...88% Pt и 9...10% Fe; купроплатина – 65...73% Pt, 12...17% Fe и 7,7...14% Cu; в никелистую платину вместе с элементом №78 входят железо, медь и никель. Известны также природные сплавы платины только с палладием или только с иридием – прочих платиноидов следы. Есть еще и немногочисленные минералы – соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой. К ним относятся сперрилит PtAs₂, куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S.

      Самые крупные

      Самые крупные самородки платины, демонстрируемые на выставке Алмазного фонда СССР, весят 5918,4 и 7860,5 г.

      Платиновая  чернь

      Платиновая  чернь – мелкодисперсный порошок (размеры крупинок 25...40 мкм) металлической платины, обладающий высокой каталитической активностью. Ее получают, действуя формальдегидом или другими восстановителями на раствор комплексной гексахлорплатиновой кислоты H₂[PtCl₆].

      Особенности платиновой посуды

      Казалось  бы, посуда из платины в лаборатории  пригодна на все случаи жизни, но это  не так. Как ни благороден этот тяжелый драгоценный металл, обращаясь с ним, следует помнить, что при высокой температуре платина становится чувствительной к многим веществам и воздействиям. Нельзя, например, нагревать платиновые тигли в восстановительном и тем более коптящем пламени: раскаленная платина растворяет углерод и от этого становится ломкой. В платиновой посуде не плавят металлы: возможно образование относительно легкоплавких сплавов и потери драгоценной платины. Нельзя также плавить в платиновой посуде перекиси металлов, едкие щелочи, сульфиды, сульфиты и тиосульфаты: сера для раскаленной платины представляет определенную опасность, так же, как фосфор, кремний, мышьяк, сурьма, элементарный бор. А вот соединения бора, наоборот, полезны для платиновой посуды. Если надо как следует вычистить ее, то в ней плавят смесь равных количеств KBF₄ и H₃ВО₃. Обычно же для очистки платиновую посуду кипятят с концентрированной соляной или азотной кислотой.