Кіріспе

Кезеңдік кестеде біріккен алты асыл металл элемент + Платина тобындағы металдар (PGM) H He LiBe B C N O F NeNaMg AlSiP S ClArK Ca ScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSr YZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeI Xe CsBa * LuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn FrRa ** LrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg * LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYb ** AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNo

Платина тобындағы металдар (PGM), сондай-ақ платиноидтар, платинидтер, платидистер, платина тобы, платина металдары, платина отбасы немесе платина тобының элементтері (PGEs) деп те аталады – кезеңдік кестеде біріккен алты асыл металл элементі. Бұл элементтердің барлығы d блогындағы өтпелі металдар (5-ші және 6-шы кезеңдердегі 8-ші, 9-шы және 10-шы топтар). Платина тобының алты металы – рутений, родий, палладий, осмий, иридий және платина. Олардың физикалық және химиялық қасиеттері ұқсас, және көбінесе бір минералдық кен орындарында бірге кездеседі. Дегенмен, геологиялық жүйелердегі мінез-құлқына қарай, оларды иридий тобының платина тобының элементтеріне (IPGEs: Os, Ir, Ru) және палладий тобының платина тобының элементтеріне (PPGEs: Rh, Pt, Pd) бөлуге болады. Периодикалық кестедегі платина тобынан жоғары тұрған үш элемент (темір, никель және кобальт) барлығы ферромагнитті; олар, 20 °C төмен температурада лантаноид элементі гадолиниймен бірге, бөлме температурасына жуық ферромагнетизмді көрсететін жалғыз белгілі өтпелі металдар болып табылады.

Тарих

Табиғи түрде кездесетін платина және платинаға бай қорытпалар Колумбқа дейінгі американдықтарға көп жылдар бойы белгілі болды. Дегенмен, бұл металл Колумбқа дейінгі халықтар қолданғанмен, платинаға еуропалықтардың алғашқы сілтемесі 1557 жылы итальян гуманисті Джулиус Цезарь Скалигердің (1484–1558) еңбектерінде кездеседі. Онда Дариен (Панама) мен Мексика арасындағы Орталық Америка кендерінде табылған, испан өнерінің ешқайсысымен ерітуге келмейтін құпия металл сипатталады. 1815 жылға қарай Уильям Хайд Волластон родий мен палладийді, ал оның жақын досы және әріптесі Смитсон Теннант иридий мен осмийді ашқан.

Пайда болуы

Жалпы, ультрамафикалық және мафикалық магмалық жыныстарда ПГЭ-нің іздік мөлшері салыстырмалы түрде жоғары, ал граниттерде төмен болады. Геохимиялық аномалиялар көбінесе хром спинельдері мен сульфидтерде кездеседі. Әлемдегі барлық негізгі ПГМ кендерінің көп бөлігі мафикалық және ультрамафикалық магмалық жыныстарда орналасқан. Мафикалық қабатты интрузиялар, оның ішінде Бушвельд кешені, платина кен орындарының барлық басқа геологиялық жағдайларынан әлдеқайда басым. Экономикалық тұрғыдан маңызды басқа ПГЭ кен орындарына су тасқыны базальттарымен байланысты мафикалық интрузиялар және Аляска, Урал типіндегі ультрамафикалық кешендер жатады.

Платина

Платина табиғи металл түрінде кездеседі, бірақ түрлі минералдар мен қорытпаларда да табылуы мүмкін. Алайда, Сперрилит (платина арсениді, PtAs2) кені осы металдың ең маңызды көзі болып есептеледі. Табиғи түрде кездесетін платина-иридий қорытпасы, платинаридиум, коперит (платина сульфиді, PtS) минералында кездеседі. Платинаның табиғи күйі, көбінесе басқа платина металдарының шағын мөлшерімен бірге, Колумбия, Онтарио, Урал тауларында және АҚШ-тың кейбір батыс штаттарындағы аллювиалды және плацерлік кен орындарында кездеседі. Платина сонымен қатар никель кенін өңдеудің қосалқы өнімі ретінде де өндіріледі. Өңделген никель кенінің көп мөлшері, платина кенде тек екі миллион бөлікке ғана шамалас болса да, өндірістің өсуіне мүмкіндік береді. Оңтүстік Африка, Бушвельд кешенінің Меренский рифінде зор платина кендерімен, платинаның әлемдегі ең ірі өндірушісі болып табылады, одан кейін Ресей. Платина мен палладий АҚШ-тың Монтана штатындағы Стиллвотер магмалық кешенінен де коммерциялық түрде өндіріледі. Платина өндірісінде Оңтүстік Африка мен Ресей көш бастап тұр, одан кейін Канада, Зимбабве және АҚШ келеді.

Осмий

Осморидий – иридий мен осмийдің табиғатта кездесетін қорытпасы. Осморидий Орал тауларында және Солтүстік және Оңтүстік Америкада платина кентастай өзен құмдарында табылады. Осмийдің аздаған мөлшері сондай-ақ Онтарионың Садбери аймағындағы никель кендерінде, басқа платина тобы металдарымен бірге кездеседі. Бұл кендердегі платина металдарының саны аз болғанымен, өңделген никель кендерінің көп көлемі коммерциялық тұрғыдан өндіруге мүмкіндік береді.

Иридий

Металл иридий платинамен және платина тобындағы басқа металдармен аллювиалды шөгінділерде кездеседі. Табиғатта кездесетін иридий қорытпаларына осмиридий және иридосмин жатады, олардың екеуі де иридий мен осмийдің араласуынан түзілген қоспалар. Ол никель кенін өндіру және өңдеу процесінде туындайтын қосалқы өнім ретінде коммерциялық түрде алынады.

Палладий

Палладий көбінесе сульфидті минералдарда, негізінен пиротитте орналасады. Классикалық тазарту әдістері металдарды бөліп алу кезінде бірнеше қосылыстардың химиялық реактивтілігі мен ерігіштігі арасындағы айырмашылықтарды пайдаланады. Бұл тәсілдер еріткішпен экстракциялауды қолданатын жаңа технологияларға жол берді. Бөлу үлгіні ерітуден басталады. Егер акварегия қолданылса, хлоридтік кешендер түзіледі. Процестің егжей-тегжейлі сипаттамалары, көбінесе коммерциялық құпия саналады, жеке ПГМ келесі қосылыстар түрінде алынады: нашар ерігіш (NH4)2IrCl6 және (NH4)2PtCl6, PdCl2(NH3)2, ұшпалы OsO4 және RuO4, және [RhCl(NH3)5]Cl2.

Ядролық реакторларда өндіріс

Платина тобындағы үш жеңіл металл – рутений, родий және палладийдің маңызды көлемі ядролық реакторларда ядролық бөліну нәтижесінде пайда болады. Бағалардың өсуі және әлемдік сұраныстың артуына байланысты, реакторларда өндірілетін асыл металдар балама көз ретінде қарастырылуда. Қолданылған ядролық отыннан ядролық бөлінудің асыл металдарын алу мүмкіндігі туралы түрлі есептер бар.

Қоршаған ортаны қорғау

Бұрын платина тобындағы металдардың ерекше қасиеттерімен және автомобильдің зиянды шығарындыларын тиімді түрде азайту мүмкіндігімен салыстырғанда, олардың теріс жақтары өте аз деп есептелген. Дегенмен, платина металдарын пайдаланудың барлық артықшылықтарына қарамастан, олардың қолданылуының болашаққа қатысты әсерлерін ескеру қажет. Мысалы, металл Pt химиялық тұрақты және аллергиялық реакция тудырмайды деп саналады, сондықтан Pt VEC-тен шығарылғанда металл және оксид түрінде шығады, бұл салыстырмалы түрде қауіпсіз деп есептеледі. Алайда, Pt жол шаңында еріп, су көздеріне, топыраққа өтіп, биожиналу арқылы жануарлардағы доза деңгейін арттыруы мүмкін. Уақыт өте келе, платина тобындағы металдардың қоршаған ортада жиналуы бұрын ойлағаннан да қауіпті болуы мүмкін. Пт-нің тағы бір қауіптілігі – галогенделген Pt тұздарының әсеріне ұшырау, ол астма және дерматит ауруларының жоғары көрсеткіштерінде аллергиялық реакцияларды тудыруы мүмкін. Бұл қауіптілік кейде өнеркәсіптік катализаторларды өндіру кезінде байқалады, нәтижесінде жұмысшыларда реакциялар пайда болады.