Các kim loại nhóm bạch kim: a rà soát danh sách, tài sản và các ứng dụng

kim loại nhóm bạch kim - là sáu nguyên tố hóa học quý cao quý được đặt cạnh nhau trong bảng tuần hoàn. Tất cả đều là kim loại chuyển tiếp của các nhóm 5-6, khoảng thời gian 8-10.

Platinum Nhóm kim loại: Danh sách

Nhóm này bao gồm sáu nguyên tố hóa học sau đây được sắp xếp theo thứ tự tăng dần trọng lượng nguyên tử:

• Ru - rutheni.
• Rh - Rhodium.
• Pd - palladium.
• Os - os.
• Ir - iridi.
• Pt - bạch kim.

kim loại nhóm platin có một màu bạc trắng, với ngoại lệ của osmium, mà màu sắc là trắng xanh. hành vi nghịch lý hóa học của chúng ở chỗ chúng có khả năng chống hầu hết các thuốc thử, nhưng được sử dụng như chất xúc tác hoặc tăng tốc dễ dàng kiểm soát tốc độ của phản ứng oxy hóa, giảm và hydro.

Rutheni và osmium được kết tinh trong hệ thống xếp chặt lục giác, trong khi những người khác có cấu trúc lập phương tâm mặt. Này được phản ánh trong các độ cứng lớn hơn của rutheni và osmium.

Lịch sử phát hiện

Mặc dù hiện vật bạch kim-vàng ngày đến 700 trước Công nguyên. e., sự hiện diện của kim loại đó là khá bất ngờ hơn đặn. Jesuits vào thế kỷ XVI, đã đề cập sỏi màu xám dày đặc kết hợp với mỏ vàng phù sa. Những viên đá không thể tan chảy, nhưng chúng tạo thành một hợp kim với vàng, vàng trở nên giòn, và nó đã không thể làm sạch. Stones đã bắt đầu kêu gọi Platina del Pinto - hạt của chất liệu bạc từ sông Pinto, một nhánh của sông San Juan ở Colombia.

Dẻo bạch kim, mà có thể thu được chỉ sau khi làm sạch kim loại đầy đủ, được phát hiện từ bởi nhà vật lí Shaba Pháp vào năm 1789. Từ đó đã được thực hiện một ly, trình bày cho Đức Giáo Hoàng Piô VI. Về việc mở paladi vào năm 1802, cho biết nhà hóa học người Anh William Wollaston, người có tên hóa học. nguyên tố kim loại nhóm platin sau khi tiểu hành tinh. Wollaston sau đó tuyên bố phát hiện ra một chất có trong quặng bạch kim. Nó mà ông gọi là rodi do màu hồng của các muối kim loại. Mở iridi (đặt theo tên của nữ thần cầu vồng Iris vì loang lổ muối của nó) và osmium (từ tiếng Hy Lạp "mùi" vì mùi clo oxit dễ bay hơi của nó) đã được thực hiện bởi các nhà hóa học Anh Smithson Tennant năm 1803. các nhà khoa học Pháp Hippolyte Victor Collet-Deskoti, Antoine-Fransua Furkrua, và Nicolas-Lui Voklen xác định hai kim loại cùng một lúc. Ruteni, bị cô lập và xác định bởi các yếu tố cuối cùng có tên từ tên Latin của Nga nhà hóa học Nga Karl Karlovich Klaus năm 1844.

Không giống như vậy dễ dàng bị cô lập trong tình trạng tương đối tinh khiết bởi các đại lý lọc dầu lửa đơn giản như vàng, bạc và kim loại của nhóm platin yêu cầu xử lý hóa học lỏng phức tạp. Những phương pháp này không có sẵn cho đến cuối thế kỷ 19, vì vậy việc xác định và cô lập của nhóm bạch kim tụt lại phía sau bạc và vàng hàng ngàn năm nay. Bên cạnh đó, nhiệt độ nóng chảy cao của các kim loại này đã hạn chế việc sử dụng chúng cho đến khi các nhà nghiên cứu ở Anh, Pháp, Đức và Nga đã không phát triển các phương pháp để chuyển đổi platin thành một hình thức thích hợp để xử lý. Khi kim loại quý thuộc nhóm bạch kim bắt đầu được sử dụng trong đồ trang sức từ năm 1900. Mặc dù sử dụng này vẫn còn có liên quan hiện nay, phần lớn công nghiệp của nó vượt qua. Palladium đã trở thành một loại vật liệu rất phổ biến cho địa chỉ liên lạc trong các hệ thống rơle điện thoại và thông tin liên lạc không dây khác, đảm bảo một cuộc sống lâu dài dịch vụ và độ tin cậy cao, và bạch kim, vì sức đề kháng của nó để châm ngòi cho sự xói mòn, trong Chiến tranh thế giới thứ hai bắt đầu được sử dụng trong bugi máy bay chiến đấu.

Sau chiến tranh các phương pháp chuyển đổi phần mở rộng phân tử trong lọc dầu đã tạo ra một nhu cầu rất lớn đối với tính chất xúc tác sở hữu bởi các kim loại từ nhóm bạch kim. Tính đến năm 1970, lượng tiêu thụ đã tăng lên nhiều hơn khi tiêu chuẩn khí thải xe hơi ở Mỹ và các nước khác đã dẫn đến việc sử dụng các hóa chất trong việc chuyển đổi xúc tác khí thải.

quặng

Ngoại trừ đối với tiền gửi phù sa nhỏ của bạch kim, paladi và osmiridium (một hợp kim của iridium và osmium), hầu như không có quặng, mà đã là một yếu tố thành phần hóa học chủ yếu - một kim loại nhóm bạch kim. Khoáng sản thường được chứa trong quặng sulfide, đặc biệt là pentlandit (Ni, Fe) ₉ S _8. Các laurite phổ biến nhất Rus _2, irarsite, (Ir, Ru, Rh, Pt) ass, osmiridium (Ir, Os), cooperite, (PTS) và Bragg (Pt, Pd) S.

huy động lớn nhất thế giới của kim loại nhóm bạch kim - Bushveld phức tạp ở Nam Phi. cổ phiếu lớn nguyên liệu tập trung ở các khoản tiền gửi của Sudbury ở Canada và Norilsk-Talnakh ở Siberia. Tại Mỹ, các mỏ lớn nhất của khoáng sản nhóm bạch kim được đặt tại Stillwater, Montana, nhưng ở đây họ có kích thước nhỏ hơn nhiều so với ở Nam Phi và Nga. nhà sản xuất bạch kim lớn nhất thế giới là Nam Phi, Nga, Zimbabwe và Canada.

Khai thác và lọc dầu

mỏ Nam Phi và Canada lớn vận hành bằng phương pháp khai thác mỏ. Hầu như tất cả các kim loại nhóm platin được chiết xuất từ đồng hoặc niken sulfide khoáng sản sử dụng tách tuyển nổi. Melting tập trung tạo ra một hỗn hợp đó được rửa ra đồng và niken sunfua trong một nồi hấp. Lọc sạch cặn rắn chứa 15-20% các kim loại nhóm bạch kim.

Đôi khi lên đến tuyển nổi sử dụng tách trọng lực. Kết quả là một cô đặc chứa 50% kim loại bạch kim, loại bỏ sự cần thiết của việc luyện.

tính chất cơ học

Các kim loại nhóm bạch kim là đáng kể tính chất cơ học khác nhau. Bạch kim và palladium khá mềm và rất dễ uốn. Với những kim loại và hợp kim của chúng có thể chạy cả nóng và lạnh. Rhodium được xử lý đầu tiên với một nóng, và sau đó nó có thể được điều trị bằng lạnh ủ khá thường xuyên. Iridium và rutheni nên được làm nóng, làm việc lạnh, họ không nhượng bộ.

Osmium - rắn và nhóm có nhiệt độ nóng chảy cao nhất, nhưng xu hướng của nó đến quá trình oxy hóa áp đặt những hạn chế riêng của mình. Iridi là nhất chống ăn mòn của kim loại bạch kim, rhodium và đánh giá cao về việc bảo quản tài sản của họ ở nhiệt độ cao.

ứng dụng cấu trúc

Như sạch ủ bạch kim là rất mềm, nó là dễ bị trầy xước và tổn thương. Để tăng độ cứng của nó được hợp nhất với một đa số các yếu tố khác. đồ trang sức bạch kim là rất phổ biến ở Nhật Bản, nơi mà nó được gọi là "Hackin" và "vàng trắng". Hợp kim cho đồ trang sức có chứa 90% Pt và 10% Pd, đó là dễ dàng để xử lý và hàn. Bổ sung các rutheni cải thiện độ cứng của hợp kim, trong khi duy trì khả năng chống oxy hóa. Các hợp kim của bạch kim, paladi và đồng được sử dụng trong các sản phẩm giả mạo, vì chúng là khó khăn hơn bạch kim-palladium và ít tốn kém.

Nồi nấu kim loại dùng để sản xuất tinh duy nhất trong ngành công nghiệp bán dẫn, yêu cầu chống ăn mòn và ổn định ở nhiệt độ cao. Đối với ứng dụng này, nó là thích hợp nhất bạch kim, bạch kim-rodi, iridi và. hợp kim platin-rodi được sử dụng trong việc sản xuất các cặp nhiệt điện được sử dụng để đo nhiệt độ cao lên đến 1800 ° C. Palladium được sử dụng hoặc trong tinh khiết hoặc ở dạng hỗn hợp trong các thiết bị điện (50% tiêu thụ), trong các hợp kim nha khoa (30%). Rhodium, ruteni và osmium hiếm khi sử dụng ở dạng tinh khiết của nó - mà họ phục vụ như dopant để các kim loại nhóm bạch kim khác.

chất xúc tác

Khoảng 42% của bạch kim được sản xuất ở phương Tây, được sử dụng như chất xúc tác. Trong số này, 90% được sử dụng trong các hệ thống ống xả ô tô, trong đó các hạt vật liệu chịu lửa hoặc ong bọc bằng bạch kim (và paladi, rodi và) thúc đẩy chuyển đổi của hydrocarbon không cháy, carbon monoxide và các oxit ni-tơ vào nước, carbon dioxide và nitrogen.

Một hợp kim của bạch kim và 10% rhodium dưới dạng một lưới kim loại nóng đỏ đóng vai trò như một chất xúc tác trong các phản ứng giữa amoniac và không khí để tạo ra oxit nitơ và axit nitric. Khi ăn amoniac với hỗn hợp metan có thể được chuẩn bị axit hydrocyanic. Khi tinh chỉnh bạch kim trên bề mặt của các hạt nhôm trong lò phản ứng là một chất xúc tác cho việc chuyển đổi chuỗi dài phân tử phân nhánh của dầu trong isoparaffins được mong muốn trong một hỗn hợp của chỉ số octan cao xăng.

mạ điện

Tất cả các kim loại nhóm bạch kim có thể được áp dụng mạ kẽm. Do độ cứng và độ bóng của lớp phủ được hầu hết thường được áp dụng rhodium. Mặc dù giá trị của nó ở độ dày tương đương cao hơn bạch kim mật độ thấp hơn cho phép việc sử dụng ít trọng lượng của vật chất.

Palladium - nhóm bạch kim kim loại, đó là dễ dàng hơn để sử dụng cho lớp phủ. Do sức mạnh của vật liệu tăng lên đáng kể. Rutheni đã tìm thấy ứng dụng trong công cụ dùng để điều trị ma sát ở áp suất thấp.

hợp chất hóa học

phức hữu cơ của các kim loại nhóm bạch kim như alkilplatiny phức dùng làm chất xúc tác trong các phản ứng trùng của olefin, sản xuất polypropylene và polyethylene, cũng như quá trình oxy hóa của ethylene để acetaldehyd.

muối bạch kim đang ngày càng được sử dụng trong điều trị ung thư. Ví dụ, họ là một phần của thuốc như "Carboplatin" và "Cisplatin". Rutheni oxit bọc điện cực được sử dụng trong việc sản xuất clo và natri clorat. Rhodium sulfate và rhodium phosphate được sử dụng trong mạ điện phòng tắm.