Введение

Шесть благородных драгоценных металлических элементов сгруппированы вместе в периодической таблице + металлы платиновой группы (PGM) в периодической таблице H He LiBe B C N O F NeNaMg AlSiP S ClArK Ca ScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSr YZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeI Xe CsBa * LuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn FrRa ** LrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg * LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYb ** AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNo

Металлы платиновой группы (PGM), также известные как платиноиды, платиниды или платинопластиды, представляют собой шесть благородных драгоценных металлических элементов, сгруппированных вместе в периодической таблице. Эти элементы являются переходными металлами d-блока (группы 8, 9 и 10, периоды 5 и 6). Шесть металлов платиновой группы – рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платина. Они обладают схожими физическими и химическими свойствами и обычно встречаются вместе в одних и тех же минеральных месторождениях. Однако их можно дополнительно разделить на элементы платиновой группы иридиевой группы (IPGEs: Os, Ir, Ru) и элементы платиновой группы палладиевой группы (PPGEs: Rh, Pt, Pd) в зависимости от их поведения в геологических системах. Три элемента, расположенные выше группы платины в периодической таблице (железо, никель и кобальт), являются ферромагнитными; они, вместе с лантаноидом гадолинием (при температурах ниже 20 °C), – единственные известные переходные металлы, проявляющие ферромагнетизм вблизи комнатной температуры.

История

Природно встречающиеся платина и платиновые сплавы были известны коренным народам Америки задолго до Колумба. Однако, несмотря на то, что металл использовался доколумбовыми цивилизациями, первое европейское упоминание о платине появляется в 1557 году в трудах итальянского гуманиста Юлия Цезаря Скалигера (1484–1558) как описание загадочного металла, найденного в центральноамериканских рудниках между Дариеном (Панама) и Мексикой ("до сих пор не поддающегося плавлению с помощью каких-либо испанских технологий"). К 1815 году родий и палладий были открыты Уильямом Хайдом Волластоном, а иридий и осмий – его близким другом и соратником Смитсоном Теннантом.

Возникновение

Как правило, ультрамафические и мафические магматические породы имеют относительно высокое, а граниты – низкое содержание примесей платиновых элементов группы платины (ПГЭ). Геохимически аномальные концентрации этих элементов преимущественно встречаются в хромитах и сульфидах. Мафические и ультрамафические магматические породы вмещают практически всю первичную руду платиновых металлов (PGM) в мире. Мафические слоистые интрузии, включая Бушвельдский комплекс, значительно превосходят по значимости все остальные геологические обстановки платиновых месторождений. К другим экономически важным месторождениям ПГЭ относятся мафические интрузии, связанные с трапповыми базальтами, и ультрамафические комплексы Аляскинского и Уральского типов.

Платина

Платина может встречаться в виде самородного металла, но также и в различных минералах и сплавах. При этом, руда сперрилит (арсенид платины, PtAs2) является наиболее важным источником этого металла. Естественно образующийся сплав платины и иридия, платиниридий, встречается в минерале кооперите (сульфид платины, PtS). Платина в самородном состоянии, часто сопровождаемая небольшими количествами других платиновых металлов, встречается в аллювиальных и россыпных отложениях в Колумбии, Онтарио, Уральских горах и в некоторых штатах западной части США. Платина также производится в коммерческих масштабах как побочный продукт переработки никелевой руды. Большие объемы перерабатываемой никелевой руды компенсируют тот факт, что содержание платины в руде составляет всего две части на миллион. Южная Африка, обладающая обширными месторождениями платиновой руды в Меркенском рифе Бушвельского комплекса, является крупнейшим в мире производителем платины, за ней следует Россия. Платина и палладий также коммерчески добываются из магматического комплекса Stillwater в штате Монтана, США. Лидирующие позиции в первичном производстве платины занимают Южная Африка и Россия, за которыми следуют Канада, Зимбабве и США.

Осмий

Осмиридий — это природный сплав иридия и осмия, встречающийся в платиноносных речных песках Уральских гор и в Северной и Южной Америке. Микроскопические количества осмия также содержатся в никелевых рудах, обнаруженных в районе Садбери (Онтарио), вместе с другими металлами платиновой группы. Хотя содержание платиновых металлов в этих рудах невелико, большой объем перерабатываемых никелевых руд делает их коммерческое извлечение возможным.

Иридий

Металлический иридий встречается вместе с платиной и другими металлами платиновой группы в аллювиальных отложениях. Естественные сплавы иридия включают осмиридий и иридосмин, оба из которых являются смесями иридия и осмия. В промышленных масштабах он извлекается как побочный продукт при добыче и переработке никеля.

Палладий

Палладий преимущественно содержится в сульфидных минералах, главным образом в пиротине. Классические методы очистки используют различия в химической реакционной способности и растворимости различных соединений извлекаемых металлов. Эти подходы уступили место новым технологиям, использующим экстракцию растворителем. Разделение начинается с растворения пробы. При использовании царской водки образуются хлоридные комплексы. В зависимости от деталей процесса, которые часто являются коммерческой тайной, отдельные металлы платиновой группы (МПГ) получают в виде следующих соединений: плохо растворимые (NH4)2IrCl6 и (NH4)2PtCl6, PdCl2(NH3)2, летучие OsO4 и RuO4, и [RhCl(NH3)5]Cl2.

Производство в ядерных реакторах

Значительные количества трех легких металлов платиновой группы — рутения, родия и палладия — образуются как продукты деления в ядерных реакторах. В связи с ростом цен и увеличением мирового спроса, благородные металлы, производимые в реакторах, становятся альтернативным источником. Имеются различные публикации о возможности извлечения благородных металлов, образующихся при делении, из отработавшего ядерного топлива.

Опасения по поводу окружающей среды

Ранее считалось, что металлы платиновой группы обладают крайне небольшим количеством недостатков по сравнению с их уникальными свойствами и способностью эффективно снижать вредные выбросы из автомобильных выхлопных газов. Однако, несмотря на все преимущества использования платины, необходимо учитывать негативные последствия, которые могут повлиять на будущее. Например, металлический Pt считается химически неактивным и не вызывающим аллергии, поэтому при выбросе Pt из VEC в металлической и оксидной формах он считается относительно безопасным. Тем не менее, Pt может переходить в раствор в дорожной пыли, попадать в водные источники и почву, а также увеличивать дозы облучения у животных посредством биоаккумуляции. Со временем накопление металлов платиновой группы в окружающей среде может представлять больший риск, чем предполагалось ранее. Другой опасностью, связанной с Pt, является воздействие галогенидов платины, которые могут вызывать аллергические реакции, сопровождающиеся высокой частотой астмы и дерматита. Эта опасность иногда наблюдается при производстве промышленных катализаторов, вызывая реакции у работников.