Plaatina: omadused ja rakendused

Looduses eksisteerivad ained on lugude jaoks peaaegu ammendamatu teema. Pealegi pole kõik neist võrdselt tuntud. Vähemalt üldiseks arendamiseks on hädavajalik välja selgitada plaatinaga seotud peamised punktid, selle omadused ja rakenduse omadused.

Need, kes lõpetasid kooli mitu aastakümmet tagasi, ütleksid kindlalt, et plaatina on Mendelejevi perioodilise tabeli elementide 8. rühma teise alarühma metall. See klassifikatsioon on aga aegunud ja plaatina on nüüd klassifitseeritud 10. elementide rühma.

Kuidas see metall looduses välja näeb, on võimatu öelda. Tõepoolest, puhtal kujul saab seda saada ainult kunstlikult. Plaatinamaakides on vaid väikesed põhiaine lisandid. Füüsikalisest vaatenurgast on need Pt isomorfsed segud:

• vask;
• raud;
• nikkel;
• hõbe;
• mitmesugused plaatinarühma metallid.

Plaatinamaagid on kõikjal hajutatud olekus. Enamik neist on koondunud Uude Maailma. Sellepärast plaatina avastamise au kuulub iidsetele indiaanlastele. Millal täpselt nad seda metalli kaevandama hakkasid, ei tea isegi eksperdid. Kuid pärast seda, kui eurooplased avastasid plaatina, osutus selle roll majanduses pigem negatiivseks.

Pole ime, et 1735. aastal otsustas Hispaania keelata varem kaevandatud plaatina impordi metropoli. See, mis Kolumbias taas kaevandati, kästi hõbedast hoolikalt eraldada ja jõgedesse üle ujutada. Ja kõik, mis neil oli varem õnnestunud Hispaaniasse importida, uputati pidulikul tseremoonial merre.

Kuid on uudishimulik, et isegi pool sajandit pole möödas sellest, kui Madrid, vastupidi, on alustanud plaatina tooraine suurenenud importi. Seejärel hakati seda kasutama riiklikul tasandil muudest väärismetallidest müntide võltsimiseks. 1820. aastaks oli Euroopas erinevatel andmetel 3–7 tonni plaatinat. Just sellest valmistati Prantsusmaal meetri ja kilogrammi etalonid. Kuid tal polnud pikka aega tõsist rakendust.

Puhta plaatina erikaal on 21,45 g 1 kuupmeetri kohta. vaata, see sulab temperatuuril umbes 1768 kraadi Celsiuse järgi. Keemine (aurustumine) toimub 3825 kraadi juures. Just sellised temperatuuriomadused ei võimaldanud pikka aega puhast metalli isoleerida, veel vähem selle kasutamist kindlaks teha. Lisaks on plaatina kõvem kui kuld ja hõbe ning seda on üsna raske töödelda.

See metall on tempermalmist ja plastist. Selle tõmbetugevus on väga muljetavaldav.

See lahustub ainult:

• kuninglik viin;
• vedel broom;
• kuumutatud väävelhape (kuid väga aeglaselt).

Seetõttu pole mõtet selle hõbedast või kullast eraldamiseks magneti külge tuua. Peate lihtsalt mõistma, et puhast plaatina ehteid pole olemas. Need võivad sisaldada erinevas kontsentratsioonis rauda ja niklit ning just need lisandid on magnetile üsna tundlikud.

See on uudishimulik mikrokosmoses võib plaatina omada magnetilisi omadusi. Katses osalenud füüsikutel õnnestus need tuvastada metalli aatomikihi lähedal; avamine kuulutati välja 2018. aastal. Ainele ferromagnetiliste omaduste andmiseks oli vaja kasutada ioonset vedelikku – uut tüüpi ainet, mis on spetsiaalselt loodud uuringute käigus. Mis puutub plaatina värvi, siis looduses on see hõbevalge tooniga värvitud. Mõnikord on ka tumehallid näidised.

Plaatinamaagi maa sooltest eraldamine on oluline, selleks on mitu võimalust.

Vaatamata esialgsele plaatina leiukohale Lõuna-Ameerikas, asub 21. sajandi maailma suurim maardla Aafrikas. Kui täpne olla, siis Lõuna-Aafrikas. Bushveldi kompleks - plaatinarühma metallide hiiglaslik akumulatsioon; on üldtunnustatud, et see tekkis 2 miljardit aastat tagasi vulkaaniliste protsesside tulemusena. Lõuna-Aafrika põllu kuju meenutab 370 km läbimõõduga "plaati". Kompleks koosneb mitmest sissepoole suunatud horisondist.

Samal ajal on lademete paksus kahel kolmest horisondist vaid umbes 1 m. Praegu aktiivselt arenenud horisondi "Platrif" paksus on erinevates kohtades 5-90 m. Seda kaevandatakse avatud kaevanduses. Kompleks avati 1924. aastal.Just siit läheb ¾ kogu kaevandatud plaatinast maailmaturule.

Kuid ka tänapäeval on meie isamaa plaatinamaakide kaevandamisel juhtivate riikide nimekirjas. Tõsi, see on juba teisel kohal, Lõuna-Aafrikast maha 5,8 korda. Venemaalt saadetakse väärismetall ka ekspordiks. Maailma edetabeli kolmandal real on Zimbabwe, kus nad kaevandavad umbes 3 korda vähem plaatinat (9 tonni).

Ja ka plaatina kaevandatakse:

• USA (6000 kg);
• Kanada (umbes 5000 kg);
• teised osariigid (6100 kg kokku).

Seda metalli saab kaevandada nii lahtisest kui ka kaevandusest. Karjäärid paiknevad peamiselt seal, kus leitakse sekundaarseid asetajaid. Nendes kohtades ladestati plaatina pärast esmaste hoiuste mehaanilist hävitamist. Aga geoloogid on juba ammu välja selgitanud, et suurem osa sellest on koondunud niklimaakide maa-alustesse kihtidesse. Kaevanduste tootmine erineb vähe teiste metalliliste mineraalide töötlemisest; väärib märkimist vaid märkimisväärne osa käsitsitööst.

Pärast rikastamist tõuseb selle kontsentratsioon 3 suurusjärku. Bushveldi kompleksis nõuab 1 kg plaatina kaevandamine lõppkokkuvõttes (võttes arvesse tehnoloogilisi kadusid) 500-1500 kg maagi tõstmist. Seejärel töödeldakse pooltoodet metallurgiaahjudes ja spetsiaalsetes konverterites; kuid lõpptulemus saavutatakse alles pärast rafineerimist, kui metalli kontsentratsioon on 99,5%.

Plaatina on parem kui kuld selle poolest, et see on sellest tugevam. Seetõttu on plaatinatoodete kasutusiga märgatavalt pikem. Nende kriimustamine on palju keerulisem. Seetõttu on seda tüüpi ehteid (ja mitte ainult) vähem tõenäoline parandada. Plaatina "vanandatud" erineb kullast veelgi.

Tänu patinale omandab ta halli värvi, millel on matt läige. Paljud omanikud püüavad sellest efektist vabaneda ja oma ehteid lihvida. Teiste inimeste sõnul paatina muudab väärismetalli kui mitte väärtuslikumaks, siis vähemalt huvitavamaks. Ilma seda otse nägemata on ebatõenäoline, et suudate õige otsuse teha. Valge kulla roodiumikiht kulub järk-järgult ja see muutub palju kollasemaks.

Samuti tuhmuvad need järk-järgult ja neid tuleb süstemaatiliselt puhastada. Pealegi hõbe on reaktiivne ja paratamatult reageerib kõige tavalisemate ainetega, isegi õhuhapnikuga. Kogu seda erinevust plaatina kasuks varjutab aga asjaolu, et see on märgatavalt vähem kättesaadav kui kuld ja veelgi enam hõbe.

Volfram on sarnane plaatinaga. Kuid see on palju odavam, samas kui volframtoodete tugevus on samuti suurepärane. Probleem on selles, et volframi on palju raskem töödelda, mis annab sellele normaalse kuju. Volframrõnga ümbertegemine, selle suuruse reguleerimine pole lihtne ülesanne isegi 21. sajandi tehnoloogiate juures. Samad raskused tekivad ka titaanimitatsiooni kasutamisel.

Plaatinasulameid on üsna vähe. Ehted on enamasti valmistatud 950 metallist, mis sisaldab 95% puhast plaatinat. Mõnikord võite leida 900. sulami.Selle ilmsed puudused ei ole liiga küllastunud värv ja ilmetu sära. Seetõttu kaotab see esteetilises mõttes palju 950. metallile.

Plaatina sulamid iriidiumiga on laialt levinud. Mida rohkem seda teist komponenti on, seda tulekindlam on ühendus. Plaatina-iriidiumi sulamite kristalliseerumisintervall on suhteliselt kitsas. Samuti suureneb oluliselt aine kõvadus ja tugevus.

Erinevatel eesmärkidel võib plaatina legeerida ka:

• vask;
• ruteenium;
• pallaadium;
• nikkel;
• roodium.

Väga suur osa plaatinast kasutatakse tööstuses. Tehnoloogid hindavad kõrgelt selle metalli omadust kiirendada mitmesuguseid keemilisi reaktsioone ilma, et see kuluks ära. Nüüd kasutatakse seda mõnikord meditsiinis, peamiselt hambaproteesimisel. Juba eelmise sajandi keskel moodustas see kasutus mitu protsenti kogu kaevandatud plaatinast. See arv suureneb järk-järgult.

Seda kasutatakse laialdaselt ka lämmastikhappe tootmisel (ammooniumi oksüdeeriva ainena). Tõsi, sel juhul kasutatakse sagedamini plaatina-roodiumi sulamit, mitte puhast metalli. Selle eelistuse põhjused pakuvad huvi ainult tehnoloogidele ja ei kuulu käesoleva artikli ulatusse. Teist väärismetalli kasutatakse väävelhappe tootmisel, süsivesinike hüdrogeenimisel, atsetüleenil, ketoonidel.

Aga plaatinat kasutatakse laialdaselt ka nafta rafineerimistööstuses. See on suurepärane katalüsaator, mis kiirendab bensiini tootmist. Destilleerimiskolonnidesse ei asetata mitte võrku, nagu mõnikord arvatakse, vaid peeneks hajutatud plaatinapulbrit. See on vastupidavam kui molübdeen ja vanaadium.Ja ka plaatina kasuks annab tunnistust suurenenud efektiivsus.

Plaatina saab kasutada elektriahjude takistuskontaktides. Saate seda kohata paljudes teistes elektrikontaktides.

Plaatina-koobalti sulamit on vaja magnetite loomiseks, mis ühendavad kompaktsuse ja tohutu jõudluse.

Iga päev kasutavad paljud autojuhid kaudselt enda jaoks plaatinat. Autodes leidub seda peamiselt katalüsaatorites. See metall aitab vähendada heitgaaside toksilisust, parandades seeläbi linnaatmosfääri seisundit. Katalüsaatoris olev plaatinakate kantakse monoliitsele keraamilisele elemendile.

Meditsiini juurde tagasi tulles väärib märkimist, et unikaalsed kirurgiainstrumendid on valmistatud plaatina baasil. Neid saab desinfitseerida piiritusepõletitega ilma spetsiaalseid reaktiive tarbimata. Hambaarstidele meeldib töötada instrumentidega, millele on pihustatud õhuke plaatinakiht. Plaatina-iriidium elektroode kasutatakse ka südametegevuse rütmi kontrollimiseks ning kuulmisprobleemide korral proteesimiseks.

Kuid on võimatu rääkimata "valge metalli" rollist teistes valdkondades.

Niisiis, see on klaasitööstuses väga nõutud. Pigem mitte aknaklaasi, vaid kvaliteetset optilist klaasi. Roodium-plaatina segu aitab valmistada klaaskiudstantse, mille paksus on alla 1 mm. See töötab korralikult tuhandeid tunde temperatuuril 1400-1500 kraadi, mis areneb klaasahjude sees.

Tšehhi eliitklaas, mis maksab peaaegu vapustavalt raha, on valmistatud plaatina tiiglite sees.

Muidugi ei saaks keemiatööstus mööda minna kuumusele nii vastupidavast ainest ja kõige söövitavamatest reaktiividest. Selles valmistatakse plaatinast tiiglid ja muud tarvikud uurimis- ja ekspertlaborite jaoks, eriti puhaste tööstuste jaoks.

Jah täpselt Pt põhjal luua mõned seadmed, mida kasutatakse pooljuhtkristallide loomiselsisse. Ainult nende sees on võimalik luua selliseid tingimusi, kui lisandite kontsentratsioon on väiksem kui 1 aatom miljoni kohta. Isegi plaatina tiiglites toodetakse kristalle, mis on vajalikud laserite loomiseks ja kontaktide jaoks nõrkvoolu elektrotehnikas.

See metall sobib:

• laserite sees kasutatavad peeglid;
• retordid vesinikfluoriid- ja perkloorhappe tootmiseks;
• lahustumatud anoodid galvaniseerimisseadmete jaoks;
• takistustermomeetrid;
• mikrolaineseadmete üksikud osad;
• ravimid, mis pärsivad mõningaid onkoloogiliste häirete vorme;
• müntide ja sümboolika, medalite ja ordenite valmistamine;
• seadmed, kus sünteesitakse vitamiine ja mõningaid muid farmakoloogilisi preparaate.

Algusest peale tuleb keskenduda hinnale. Plaatina on identse prooviga vähemalt kolm korda kallim kui kuld. Pealegi ei tööta temaga nii palju juveliiri. Valdav enamus neist meistritest töötab Lääne-Euroopas. Sealt on soovitav keskenduda kaunistustele.Kuid ärge usaldage hinnasilti ja müüjate sõnu, vaid nõudke ametlikke tõendeid.

Koobalti ja ruteeniumi lisandid võimaldavad pikendada toote kasutusiga. Iriidiumilisandiga ehted kriimustavad tõenäolisemalt, kuid see säästab raha. Valim tuleb valida eelkõige nende rahalisi võimalusi arvestades.

Ja veel mõned näpunäited:

• plaatina on visuaalselt ühendatud mis tahes vääriskividega;
• parim valik (kui raha on saadaval) oleks kombineerida see teemantidega;
• sisestatud kivid peavad vastama üldkontseptsioonile;
• graveeritud pealdised ja joonised võivad kiiresti moest välja minna;
• ja loomulikult tuleb ühendust võtta ametliku juveelipoega, mitte esimese müügipunkti või kioskiga keset allkäiku.

Siin ei ole erinõudeid. Puhastamine toimub tavaliselt spetsiaalsete plaatinapreparaatide abil. Saate neid osta enamikust juveelipoodidest. Mõned inimesed kasutavad küllastumata seebilahust või tugevalt lahjendatud ammoniaaki. Mõnikord kasutatakse ka vedelaid nõudepesuvahendeid; aga arvatakse, et seebid ja geelid põhjustavad iseloomuliku sära kaotust.

Seda viivad läbi ainult kogenud juveliirid, kasutades spetsiaalset varustust. Plaatinatoodet tuleks hoida muudest metallidest valmistatud ehetest eraldi. See kaitseb neid deformatsiooni eest, kui neid puudutab kõvem ese.

Plaatina kõrge väärtus ei tulene mitte ainult tema ainulaadsetest omadustest, vaid ka selle suhtelisest haruldusest. On välja arvutatud, et isegi maardlates (nagu ka kogu maakoores) on Pt kontsentratsioon 30 korda väiksem kulla kontsentratsioonist. Aastatel 1828–1845 valmistati meie riigis plaatinamünte. Nende nimiväärtus oli 3, 6 ja 12 rubla ning kasutatud metalli koguhulk ületas 14 tonni. Plaatina astus väärismetallide kategooriasse alles 1751. aastal – sellest on Euroopas tuntuks saanud umbes 200 aastat.

Ja meie riigis kaevandati kaevandamise esimese 10 aasta jooksul kogu Ameerikas sama palju plaatinat kui Uurali maardlate avastamisele eelnenud sajanditel. Ja just Venemaalt on leitud nii meie ajani jõudnud tükikestest suurim, üldiselt (sulanud) kui ka suurim. Plaatina sai keemilise elemendi staatuse 1735. aastal, kui itaallane D. Scaliger tõestas oma lagunematust; varem arvati, et see on lihtne aine.

Maagi keemiliselt puhas plaatina eraldati Inglismaal alles 68 aastat hiljem. Metallilisel kujul on see täiesti bioloogiliselt neutraalne. Üksikud ühendid (peamiselt fluoriga) võivad aga olla äärmiselt eluohtlikud. Ja 1867. aastal ostis Inglismaa kõik Venemaa plaatinavarud (kohe pärast müügimoratooriumi tühistamist). Aga 20. sajandi algusaastatel moodustas meie riik vähemalt 90% maailma toodangust (sest Lõuna-Aafrikas leiti fantastilisi varusid alles 1920. aastate keskel).

Seetõttu pole üllatav, et mais 1918 loodi spetsiaalne plaatina uurimise instituut. Nüüd on see osa üldise ja anorgaanilise keemia instituudist. Eraldi plaatinat sisaldavad mineraalid sisaldavad ka antimoni, arseeni või väävlit, kuid need on vähem levinud kui ühendid metallidega. Seega sisaldab Krasnojarski territooriumi põhjaosas kaevandatud mineraal norilskiit 25% rauda ja 26% niklit. On uudishimulik, et plaatina tööstusliku tootmise ühes etapis saab kasutada suhkrulahust.

Ja selle metalli nimed on üsna mitmekesised: seda nimetatakse nii "mädakullaks" kui ka "konnakullaks". Selle väikesed kristallid on kuubikujulised. Esialgu, 19. sajandi esimesel poolel, hakati meie maal plaatinast valmistama rõngaid ja rõngaid tünnidele. Elektrijuhtivuse poolest on see metall vasest, alumiiniumist ja hõbedast madalam. Plaatina hakkab koos õhuhapnikuga oksüdeerima alles temperatuuril üle 200 kraadi.

Plaatina ja selle omaduste kohta lisateabe saamiseks vaadake videot.