Для чего применяют платину

Платина

ПЛАТИНА, Pt (исп. platina, уменьшит. от plata — серебро *а. platinum; и. Platin; ф. platine; и. platino), — химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 78, атомная масса 195,09. Платина первый в группе платиновых металлов. В природе 5 стабильных изотопов: 192 Pt(0,78%), 194 Pt(32,3%), 195 Pt(33,8%), 196 Pt (25,2%), 198 Pt (7,19%). Изотопы 190 Pt слабо а-радиоактивен с периодом полураспада Т1/2 6,9•10 11 лет.

Известно также свыше 20 искусственных изотопов платины с массовыми числами от 173 до 201. Платина известна с древнейших времён (Египет, Эфиопия и др.), описана как самостоятельный металл в 1752, в чистом виде получена впервые в 1803 английским учёным У. Х. Волластоном.

Свойства платины

Платина — серебристо-белый металл, в чистом виде обладает значительной ковкостью и тягучестью, хорошо прокатывается в тонкие листы, протягивается и штампуется. Кристаллизуется в гранецентрированной кубической решётке (а=0,3916 нм). Физические свойства: плотность 21 460 кг/м3; t плавления 1772°С; t кипения около 3900°С; теплоёмкость 25,8 Дж/(моль•К); температурный коэффициент линейного расширения 9•10 -6 К -1 ; удельное электрическое сопротивление (при 0°С) 9,81•10 -4 Ом•м; модуль упругости 169,94 ГПа; твердость по Бринеллю 460,91 ГПа; предел прочности при растяжении 140,24 МПа; относительное удлинение 31%. Платина парамагнитна. Степень окисления +2, +4, реже +1, +3, +5 и +6.

Применение платины — как используется драгоценный металл?

Платина химически малоактивна. При комнатной температуре устойчива ко всем реагентам, кроме царской водки и брома. Медленно реагирует с горячей концентрированной HNO3 и с кипящей Н2SO4. Расплавленные щёлочи корродируют платину, аналогично действуют расплавленные оксиды, цианиды и сульфиды щелочных металлов.

Платину активно поглощает водород, хотя и в гораздо меньшей степени, чем Pd. С галогенами реагирует при нагревании, с S, Se, Te, R, As, Si, С — при температуре красного каления. Известны оксиды Pt(II), Pt(III), Pt(IV). PtO разлагается при нагревании с выделением металлической платины.

Содержание платины в природе

Получение платины

Для получения чистой платины исходные материалы — самородную платину, платиновые шлихи (тяжёлые остатки от промывки платиноносных песков), концентраты платиновых металлов, полученные обогащением руд, лом — подвергают гидрометаллургической переработке и восстановлению водородом при повышенной температуре. Полученную губку спрессовывают, а затем оплавляют в кислородно-водородном пламени или в электрической печи высокой частоты.

Применение платины

В химической промышленности из платины и её сплавов изготовляют детали приборов и аппаратов, непосредственно контактирующие с агрессивными веществами или подвергающиеся воздействию высоких температур. Платина исключительно стойка к действию фторсодержащих соединений при высоких температурах.

Больше всего платины расходуется для приготовления катализаторов, особенно для каталитического риформинга на нефтеперерабатывающих заводах. Платиновые сплавы применяют в стекольной промышленности. В электротехнике платиновые сплавы используют для изготовления контактов. Широко применяются покрытые платиной электроды.

Платина — Самый ДРАГОЦЕННЫЙ Металл на ЗЕМЛЕ!

Некоторые сплавы платины с Со и с Sm, обладающие сильными ферромагнитными свойствами, используются для изготовления постоянных магнитов. Для ювелирных изделий применяют сплавы платины с 5-10% Jr или 5% Ru. Из наиболее чистой платины изготовляют термометры сопротивления и термопары для измерения температур, превышающих 1000°С.

Источник

Как и где применяется драгоценный металл платина?

Наверное, первой ассоциацией со словом «платина» будет что-то вроде платинового обручального кольца, или любого дорогого ювелирного украшения с бриллиантом. В крайнем случае, платиновая памятная монета, или инвестиционный вклад. Однако, в реальной жизни ситуация отличается. Так, платина является одним из тех драгоценных металлов, чье применение в промышленности более распространено, чем использование для ювелирных целей.

По данным USGS за 2012 год

Платиновые автомобильные катализаторы

Как видно из диаграммы выше, основной областью применения платины в настоящее время являются автомобильные катализаторы. Благодаря своим уникальным каталитическим свойствам, платина (а также палладий и родий) используются для очистки выхлопных газов автомобилей от вредных веществ.

Катализатор представляет собой цилиндр с круглым или эллиптическим сечением, внутри которого расположены металлические или керамические соты, покрытые раствором химических веществ и металлов платиновой группы. Сотовая структура применяется для увеличения площади контакта выхлопных газов с реакционной поверхностью. Катализатор установлен внутри контейнера из нержавеющей стали – весь этот узел называется автомобильным катализатором, и устанавливается на автомобиле между двигателем и глушителем.

Выхлопные газы автомобилей содержат значительное число вредных соединений, которые могут быть превращены катализатором в относительно безопасные. Основными загрязняющими веществами выхлопных газов являются:

— угарный газ (СО), который является ядовитым газом

— оксиды азота (NOx), которые вносят вклад в образование кислотных дождей, разрушают озон, образуют смог и вызывают проблемы с дыханием

— углеводороды (HC), которые образуют смог и имеют неприятный запах

— частицы, несущие в себе канцерогенные соединения.

Автомобильные катализаторы превращают более 90% вредных соединений выхлопов бензиновых двигателей в безопасные углекислый газ (CO2), азот (N2) и водяной пар (H2O). Также, автокатализаторы преобразуют более 90% выбросов дизельных двигателей в виде угарного газа, углеводородов и твердых частиц в углекислый газ и водяной пар.

Впервые на законодательном уровне обязательное применение катализаторов для производителей легковых автомобилей было введено в 1975 году в США и Японии. За ними последовали остальные страны с развитым автомобильным рынком — Южная Корея (1987 г.) , Мексика (1989 г.),государства-члены Европейского Союза (1993 г.), Бразилия (1994 г.), Россия (1999 г.) и Китай и Индия (2000 г.) . В России используется европейский стандарт Евро, с 1 января 2013 года все новые автомобили должны соответствовать стандарту Евро-4. В самой Европе в настоящее время действует стандарт Евро-5, переход на Евро-6 намечен на 2015 год.

Очевидно, что применение платины и металлов платиновой группы как компонента автомобильных катализаторов в ближайшем будущем будет только возрастать, поскольку нормы выбросов загрязняющих веществ продолжают ужесточаться.

Ювелирные изделия из платины

Основным преимуществом платины как ювелирного материала является ее прочность, а также устойчивость блеска и цвета. Она может многократно нагреваться и охлаждаться, не теряя своих свойств и не проявляя признаков окисления. Даже самые тонкие участки изделия из платины при этом не меняют своего размера, что позволяет дизайнерам надежно закреплять бриллианты или другие камни. Это дает ювелирам значительную творческую свободу, подчас недоступную с другими материалами.

Пожалуй, наилучшим примером виртуозной техники использования свойств платины являются изделия, где драгоценные камни удерживаются на месте только силой напряжения кольца.

Ювелирная история платины не так велика

Применять платину для изготовления украшений примерно 2000 лет назад начали индейские цивилизации Южной Америки, используя найденные в руслах рек самородки. Однако, на остальных континентах о платине долго не было известно (вернее, ее не замечали, принимая за «неправильное» серебро) и в ювелирном деле ее начали применять относительно недавно.

Современная традиция платиновых ювелирных изделий берет свое начало от европейских придворных ювелиров 18 века и развивается в работах выдающихся ювелиров эпохи эдвардианства и ар-деко, таких как Cartier и Tiffany. После Европы в 20-х годах 20 века бум ювелирных изделий пришел и в США. Но с началом Великой депрессии, а затем и Второй Мировой войны, когда платина стала контролируемым для военных нужд материалом, интерес ювелиров к ней угас.

Спрос на платину начал возрождаться в Японии в 1960-х годах. Платина получила особый статус в Японии, сочетая высокую чистоту, престиж и ценность с традиционной японской скромностью и целомудрием, которые обозначаются в Японии белым цветом – цветом платины. Япония быстро стала основным мировым рынком платиновых ювелирных украшений.

В Европе возрождение платины началось с Германии в 1970-х годах, где ювелиры придали изделиям из платины самобытность, используя абсолютно новый дизайн и применяя глянцевую полировку. Спрос на платиновые изделия начал расти в Италии в 1980-х годах и в Швейцарии, США и Великобритании в 1990-х годах. К 1995 году значительно вырос спрос на платину в Китае, особенно среди молодых городских женщин, которым подошел новый современный стиль платиновых ювелирных украшений. В настоящее время Китай потребляет до 70% всей платины, используемой для изготовления ювелирных изделий, а также является самым крупным рынком платиновых украшений. Также, в последнее десятилетие значительно вырос интерес к платине на рынке Индии, которая имеет значительный потенциал для роста.

Инвестиции в платину

Платина и палладий это материальные активы, которые обладают особым комплексом физических и химических свойств — они неподвластны влиянию времени. Так же как золото и серебро, платина и палладий принимаются как универсальное средство обмена благодаря международной стандартизации их формы и чистоты. Платину можно покупать как физический материал (слитки, монеты), так и в обезличенном виде – специальные металлические счета в банках. Также набирают популярность различные биржевые инструменты (ETF-фонды), привязанные к котировкам платины на рынке.

В 2012 году для инвестиционных целей во всем мире было приобретено более 14 тонн платины и такое же количество палладия.

Платина в химической и нефтеперерабатывающей промышленности

Металлы платиновой группы используются в химической промышленности в качестве катализаторов для повышения эффективности реакций.

Платина широко используется в качестве катализатора при производстве азотной кислоты, которая является исходным материалом для производства азотных удобрений и других веществ.

Также, платиновые катализаторы используются при производстве различных силиконов. Добавление платины к силиконовой смеси катализирует «сшивание» структур силиконов, позволяя получать материал с заданными свойствами. Силикон является очень прочным материалом с отличной устойчивостью к химической коррозии, нагреванию и перепадам температур.

Силиконы также очень гибкие, водонепроницаемые и электроизоляционные материалы. Спектр их применения чрезвычайно широк – от деталей двигателей самолетов до медицинских и косметических материалов. Очевидно, что в будущем силиконы будут применяться все шире, и, соответственно, спрос на платину в этой области промышленности будет возрастать.

Платиновые катализаторы используются на нефтеперерабатывающих заводах для производства бензина и нефтехимического сырья, которое являются основой для производства пластмасс, синтетического каучука и полиэфирных волокон. Нефть, поступающая на нефтеперерабатывающие заводы, представляет собой смесь углеводородов, которые относятся к тяжелой и легкой фракции. Соотношение фракций зависит от региона добычи, но тяжелых фракций в целом больше, тогда как для получения бензина и качественного сырья для дальнейшей переработки используется легкая фракция. Поэтому одной из главных задач заводов является преобразование тяжелых фракций в легкие. Это достигается путем сложного многоступенчатого процесса перегонки нефти.

Платина участвует в таких этапах перегонки как риформинг и изомеризация, в результате которых получаются высокооктановые компоненты для бензина. Для риформинга и изомеризации используются катализаторы в виде шариков или гранул из оксида алюминия, покрытых платиной. При этом вес чистой платины составляет не более 0,6% от веса катализатора. На большинстве современных заводов для повышения производительности платину используют совместно с оловом или рением. Платина является ключом к переработке нефти, без нее этот процесс был бы малоэффективен.

В начале, переработка нефти была одной из главных областей промышленного потребления платины. Но совершенствование технологий и самих катализаторов привели к тому, что платины расходуется все меньше, несмотря на растущее число нефтеперерабатывающих мощностей. Объем потребления платины для этой области промышленности не испытывает резких изменений.

Прочие отрасли применения платины

Платиновое оборудование для изготовления стекла

Оборудование из платины используется в производстве различных типов стекла, поскольку оно выдерживает температуру, используемую при изготовлении стекол (до 1700 °С) и абразивное воздействие расплавленного стекла. Платиновое оборудование не реагирует с расплавленным стеклом, не окисляется и не деформируется при высоких температурах.

Платина в медицине

В определенных химических формах, платина может ингибировать разделение живых клеток. Это свойство используется в медицинских препаратах, которые помогают лечить рак – карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин.

Инертность платины к любым соединениям, ее электропроводимость и неаллергенность позволяют активно использовать ее в биомедицине как компонент электростимуляторов, катетеров и другого медицинского оборудования.

Платиновые датчики и свечи зажигания

Платина входит в состав датчиков, применяемых в различных отраслях. Наиболее широко известен датчик кислорода или «лямбда», обеспечивающий правильные пропорции смешивания воздуха и топлива в цилиндрах двигателей автомобилей. Также платина используется в автомобильных датчиках массового расхода воздуха, системах управления климатом и подушками безопасности.

Кроме того, в автомобильных и авиационных двигателях применяются свечи зажигания, электроды которых покрыты платиной и иридием для увеличения срока эксплуатации свечи.

Топливные элементы — будущее платины

В перспективе, потребление платины может возрасти при начале массового производства топливных элементов, где она является частью важнейшего компонента — мембраны. Топливные элементы являются потенциальной альтернативой двигателям внутреннего сгорания, обладая более высоким КПД и полным отсутствием вредных выбросов.

Платина в авиастроении

Платина применяется для покрытия лопаток турбин в газовых (реактивных) двигателях, для повышения их долговечности в условиях агрессивной газовой среды.

Платиновая лабораторная посуда

Благодаря жаропрочности и химической стойкости платины, в лабораториях для особо точных и требовательных к чистоте измерений используется платиновая посуда.

Источник

Сферы применения платины

Платина – один из уникальных драгоценных металлов, физические свойства которого до сих пор до конца не изучены. Тем не менее, с учётом имеющихся данных о платине, её физических и химических свойствах, можно с уверенностью говорить об отдельных сферах применения платины, которые, в частности, обуславливают инвестиционную привлекательность данного драгоценного металла.

Физические свойства

Одной из основных характеристик платины является то, что этот драгоценный металл является очень тугоплавким и труднолетучим. Вместе с тем, платина обладает способностью кристаллизоваться в гранецентрированные кубические решётки.

Учёные отмечают, что при наличии воздействия восстановителей на растворы солей платина может быть получена в виде так называемой «черни», отличительной особенностью которой является высокая дисперсность.

Пребывая в горячем состоянии, платина обладает способностью хорошо прокатываться и свариваться.

А знаете ли Вы, что одним из характерных свойств платины является уникальная способность драгоценного металла абсорбировать на поверхности отдельные газы, в частности, кислород и водород.

Платина — драгоценный металл

К основным характеристикам платины следует отнести такие:

1. Плотность драгоценного металла при температуре – двадцать градусов по Цельсию достигает 21,45 г/дм3.
2. Платина имеет серовато-белый, блестящий цвет.
3. Радиус атома платины составляет 0,138 нм.
4. Плавится платина при температуре выше 1769 градусов по Цельсию.
5. Температура кипения платины составляет 4590 градусов по Цельсию.
6. Удельная теплоёмкость платины составляет 25,9 Дж.

Сферы применения

К основным сферам применения платины относятся:

1. Промышленность и техника.
2. Медицина и стоматология.
3. Ювелирное дело.
4. Монетарная промышленность.
5. Химическая промышленность.
6. Изготовление зеркал.
7. Производство различных изделий из стекла и другие.

Рассмотрим каждую из сфер применения платины более детально.

Промышленность и техника. Платину в России начали применять в форме легирующей добавки при производстве высокопрочных сталей в первой четверти девятнадцатого века. Сегодня платину активно применяют, в частности, в стоматологии, ювелирном деле и медицине.

Платиновый катализатор

В нефтеперерабатывающей отрасли именно при помощи платиновых катализаторов, которые устанавливают на установках каталитического риформинга, получают такие продукты как:

• высокооктановый бензин;
• ароматические углеводороды;
• технический водород.

А знаете ли Вы, что платину также применяют при изготовлении специальных зеркал для лазерной техники, при котором используют долговечные электрические контакты и сплавы платины и иридия для радиотехники.

Автомобильная промышленность активно применяет платину при изготовлении специальных автомобильных катализаторов. В этом случае используются уникальные каталитические свойства платины, которые позволяют производить процессы дожигания и обезвреживания выхлопных газов.

Платину используют в фармацевтике

Медицина. Доля платины, которую используют в медицине, незначительна, однако аналогов ей в этой отрасли не существует.

Так, платину используют при изготовлении хирургических инструментов, что позволяет производить процессы стерилизации таких инструментов в пламени спиртовой горелки без окисления металла.

Это интересно! Некоторые соединения платины, преимущественно – тетрахлорплатинаты, активно применяются в качестве цитостатиков, но сегодня уже изобретены более эффективные лекарственные средства, направленные на борьбу с раковыми заболеваниями.

Ювелирная промышленность. Большинство ювелирных украшений из платины содержат в своём составе девяносто пять процентов чистого драгоценного металла. Несомненным преимуществом ювелирных изделий из платины является минимизация количественных показателей примесей, что позволяет платиновым ювелирным украшения сохранять свой цвет и блеск, и не тускнеть на протяжении большого промежутка времени.

Кольцо из платины

А знаете ли Вы, что каждый год доля потребления платины мировой ювелирной промышленностью составляет порядка пятидесяти тонн.

До 2001 года большая часть платиновых ювелирных украшений потреблялась в Японии, однако начиная с 2001 года по сей день на долю Китайской Народной Республики приходится порядка пятидесяти процентов мировых продаж ювелирной платины.

Основными свойствами платины, которые обуславливают её популярность в ювелирной отрасли, являются:

1. Высокая пластичность.
2. Уникальная долговечность.
3. Высокая плотность.

Монетарная промышленность. Платина наряду с золотом и серебром является одним из основных драгоценных металлов, которые выполняют монетарную функцию.

Платиновая монета

Важно отметить, что платину стали использовать в качестве предмета для производства монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра.

Первыми платиновыми монетами в мире были монеты Российской империи, выпущенные в период с 1828 года по 1845 год.

Чеканка платиновых монет в Российской империи была прекращена окончательно в 1846 году. Хотя к этому моменту уровень добычи уральской платины составлял порядка двух тысяч пудов, что тождественно тридцати двум тысячам килограммов. Из этого объёма в монету было перечеканено чуть менее половины – 14669 килограммов.

Огромное количество платины, которое скопилось на Петербургском монетном дворе, как в виде монет, так и необработанном виде, было продано английской фирме Джонсон, Маттэ и Ко, что привело к тому, что на протяжении большого временного промежутка именно Англия выступала монополистом в этой сфере, при этом самостоятельно совершенно не добывая платину.

После 1846 года платиновые монеты не вводились в обращение ни в одной стране мира. Современные платиновые монеты являются инвестиционными.

Банк России выпускал инвестиционные платиновые монеты в период с 1992 года по 1995 год. Монеты, выпускаемые Банком России, имели номиналы двадцать пять, пятьдесят и сто пятьдесят рублей.

Химическая промышленность. Специальные платиновые ёмкости – тигли, используют в химической отрасли при необходимости проведения реакции при нагревании на воздухе. В том случае, если возникает необходимость в проведении высокотемпературного синтеза, при котором необходимо исключить доступ воздуха, используются специальные платиновые ампулы, которые фактически являются одноразовой посудой, которая используется для проведения одной химической реакции. Тем не менее, после проведения такой реакции платиновую ампулу можно очистить и переплавить в новую ампулу.

Платину также применяют в качестве материала для термопар. В этом случае платина входит в состав платино-родиевого сплава, из которого изготавливают проводники термопары. Именно платино-родиевые термопары лучше всего подходят для использования в лабораторной практике ввиду того, что с их помощью представляется возможность измерения температуры на воздухе до максимально предельных значений в 1600-1700 градусов по Цельсию.

Платина – наилучший катализатор в реакции окисления аммиака до окиси азота, которая применяется в одном из главных процессов производства азотной кислоты.

Платина в данном случае применяется в форме сетки, изготовленной из платиновой проволоки, диаметр которой колеблется в пределах пяти-девяти сотых миллиметров. В материале таких сеток также присутствует ещё один драгоценный металл платиновой группы – родий, коэффициент содержания которого здесь колеблется в пределах пяти-десяти процентов.

Платиновые катализаторы. Одной из важнейших и одной из самых фундаментальных сфер применения платины является изготовление катализаторов, которые используются для ускорения ряда важнейших реакций, среди которых:

• гидрирование жиров;
• гидрирование циклических и ароматических углеводородов;
• гидрирование олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов;
• окисление SO2 в SO3 в сернокислотном производстве;
• синтез витаминов и отдельных фармацевтических препаратов.

О применении платины в нефтеперерабатывающей промышленности мы уже упоминали выше. Её значение здесь невозможно преуменьшить.

В целом, физические свойства платины, о которых мы упомянули в первом разделе этой статьи, обуславливают разнообразие сфер применения платины. Напоследок хотелось бы отметить, что платина – уникальный драгоценный металл, возможности для инвестирования в который – безграничны. Инвестиции в платину привлекательны в средне- и долгосрочной перспективе, поскольку во многих отраслях промышленности аналогов этому драгоценному металлу не найдено, и его будут активно использовать, что будет, несомненно, провоцировать сокращение запасов этого драгоценного металла в мире и, соответственно, рост его рыночной стоимости.

Источник

Где и как используется платина?

Принято считать, что открытие такого драгметалла как платина – это заслуга конкистадоров. В 1557 году в книге «Экзотерические упражнения в 15 книгах» Скалигер рассказывает о некоем веществе Гондураса, которое нельзя расплавить. Скорее всего, здесь речь именно о платине, известной во всем мире своей стойкостью к высоким температурам.

Слово «платина» происходит от испанского слова plata, что в переводе «маленькое серебро», «серебришко». Пренебрежительное название, согласитесь? Дело в том, что в 16 веке платина не ценилась. Из-за тугоплавкости металла ей долгое время не находили применения. В 1735 году испанский король даже издал указ на запрет ввоза платины в Испанию.

Платину отделяли от золота и топили в реке Рио-дель-Пинто. После этого речку даже переименовали в Платино-дель-Пинто. В итоге утопили более 40 тонн драгоценного металла.

Через 40 лет власти отменили этот указ и платину завезли в Мадрид. Правда цель использования вновь была весьма сомнительной. С помощью платины решили фальсифицировать золотые и серебряные монеты. В это время драгметалл стали изучать и алхимики. Но свойств платины они опять же не оценили, посчитали этот металл непригодным и даже наделили его «адскими чертами».

Сколько стоит платина?
Сегодня платина считается одним из самых дорогих и востребованных драгоценных металлов! По цене она уступает только золоту, палладию и родию. К слову, стоимость определяется запасами металлов в недрах Земли: так на 1 кг золота приходится только 30 г платины. Даже стыдно вспомнить, что когда-то этот металл топили в море тоннами.

Где нужна платина?

Сфера его применения сегодня очень большая. И на данный момент мы не производим столько этого драгметалла, сколько используем.

Вот только несколько примеров:

— производство автомобилей. В первую очередь, здесь этот драгоценный металл требуется для производства катализаторов. В развитых странах на эту сферу приходится до 90 тонн потребления платины в год.

— нефтегазовая промышленность. Высокооктановый бензин, к примеру, получается при использовании платины. На отрасль необходимо примерно – 6-7 тонн металла в год;

— электротехника. Из сплавов платины производят миниатюрные магниты, специальные зеркала для лазеров. 6-8 тонн металла в год уходит на эту отрасль.

— химическая промышленность. Платина используется при изготовлении перегонных реторт для производства плавиковой кислоты. Из нее делаются электроды для получения ряда веществ, таких, например, как перекись водорода. В общей сложности химическая промышленность расходует около 10 тонн платины в год.

Кроме того, платину используют в стекольной промышленности (до 10 тонн в год) и в медицине (около 8 тонн). Ну и конечно, платина — звезда ювелирной промышленности. Причем раньше украшения из платины любили японцы, теперь наибольшей популярностью они пользуются в Китае.

Платина — биржевой товар: ее можно купить на London Metal Exchange (LME, Лондонская биржа металлов) и New York Stock Exchange (NYSE, Нью-Йоркская фондовая биржа). Но прежде чем, бежать и скупать платину, помните: цена на платину зависит от экономики, ведь во времена кризисов сокращается производство автомобилей и продажи предметов роскоши.

Источник