פלטינה: תכונות ויישומים

חומרים שקיימים בטבע הם נושא כמעט בלתי נדלה לסיפורים. יתר על כן, לא כולם מוכרים באותה מידה. זה הכרחי לברר, לפחות לפיתוח כללי, את הנקודות העיקריות הקשורות לפלטינה, תכונותיה ותכונות היישום שלה.

אלה שסיימו את בית הספר לפני כמה עשורים יגידו בביטחון שפלטינה היא מתכת של תת-קבוצה צדדית של הקבוצה ה-8 של הטבלה המחזורית של מנדלייב. עם זאת, סיווג זה מיושן ו כעת פלטינה שייכת לקבוצת היסודות העשירית.

אי אפשר לומר איך מתכת זו נראית בטבע. ואכן, בצורתו הטהורה, ניתן להשיגו רק באופן מלאכותי. לעפרות פלטינה יש רק תכלילים קטנים של החומר העיקרי. מנקודת מבט פיזיקלית, הם תערובות איזומורפיות של Pt עם:

• נְחוֹשֶׁת;
• בַּרזֶל;
• ניקל;
• כסף;
• מתכות שונות מקבוצת פלטינה.

עפרות פלטינה מפוזרות בכל מקום. רובם מרוכזים בעולם החדש. בגלל זה הכבוד של גילוי הפלטינה שייך לאינדיאנים הקדמונים... אפילו מומחים לא יודעים מתי בדיוק הם התחילו לכרות את המתכת הזו. אבל לאחר גילוי הפלטינה על ידי האירופים, תפקידה בכלכלה התברר כשלילי למדי.

לא פלא שבשנת 1735 בספרד החליטו לאסור על יבוא פלטינה שנכרה בעבר למטרופולין. מה שנכרה שוב בקולומביה נצטווה להפריד בזהירות מכסף ולהציף בנהרות. וכל מה שהצליחו לייבא לספרד עצמה טבע בים באווירה חגיגית.

אבל זה מוזר שחלפה פחות מחצי מאה מאז שמדריד, להיפך, קבעה מסלול לייבוא ​​מוגבר של חומרי גלם פלטינה. אחר כך החלו להשתמש בו בקנה מידה לאומי כדי לזייף מטבעות ממתכות יקרות אחרות. עד 1820, לפי מקורות שונים, היו באירופה בין 3 ל-7 טון פלטינה. ממנו נעשו התקנים של המטר והקילוגרם בצרפת. אבל עדיין לא היה לו שום יישום רציני במשך זמן רב.

המשקל הסגולי של פלטינה טהורה הוא 21.45 גרם למטר מעוקב. ראה הוא נמס בטמפרטורה של כ-1768 מעלות צלזיוס. רתיחה (אידוי) מתרחשת ב-3825 מעלות. מאפייני הטמפרטורה הללו הם שבמשך זמן רב לא אפשרו לא לבודד מתכת טהורה, ופחות לבסס את השימוש בה. בנוסף, פלטינה קשה יותר מזהב וכסף, וקשה למדי לעבד אותה בצורה מכנית.

מתכת זו היא ניתנת לגייסה וגמישה. חוזק המתיחה שלו מרשים למדי.

הוא מתמוסס רק ב:

• וודקה מלכותית;
• ברום נוזלי;
• חומצה גופרתית מחוממת (אך לאט במיוחד).

לכן, אין זה הגיוני להביא אותו למגנט כדי להפריד אותו מכסף או זהב. אתה רק צריך להבין שאין תכשיטי פלטינה טהורים. הם יכולים להכיל ריכוזים שונים של ברזל וניקל, ודווקא הזיהומים הללו מגיבים די טוב למגנט.

מעניין את זה במיקרוקוסמוס, פלטינה עשויה להיות בעלת תכונות מגנטיות. הפיזיקאים בניסוי הצליחו למצוא אותם ליד השכבה האטומית של המתכת; הפתיחה הוכרזה ב-2018. כדי להקנות תכונות פרומגנטיות לחומר, היה צורך להשתמש בנוזל יוני - סוג חדש של חומר שנוצר במיוחד במהלך מחקר. באשר לצבע הפלטינה, בטבע הוא צבוע בגוון כסוף-לבן. לפעמים יש גם דגימות אפורות כהות.

חשוב להפיק עפרות פלטינה מבטן האדמה, לשם כך ישנן מספר דרכים.

למרות הממצא המקורי של מרבצי פלטינה בדרום אמריקה, המרבץ הגדול ביותר בעולם במאה ה-21 נמצא באפריקה. ליתר דיוק, אז בדרום אפריקה. מתחם Bushveld - הצטברות ענקית של מתכות מקבוצת פלטינה; מאמינים שהוא הופיע לפני 2 מיליארד שנים כתוצאה מתהליכים געשיים. בצורתו, השדה הדרום אפריקאי דומה ל"צלחת" בקוטר של 370 ק"מ. המתחם מורכב מכמה אופקים המופנים פנימה.

יחד עם זאת, עובי המרבצים ב-2 אופקים מתוך שלושה הוא כ-1 מ' בלבד. לאופק פלטריף, שנמצא כעת בפיתוח פעיל, יש עובי של 5-90 מ' במקומות שונים. הוא נכרה בצורה פתוחה. המתחם נפתח בשנת 1924. מכאן, ¾ מכל הפלטינה שנכרה מגיעה לשוק העולמי.

אבל גם היום ארצנו נכללת ברשימת המדינות המובילות בהפקת עפרות פלטינה. נכון, היא כבר במקום השני, פי 5.8 אחרי דרום אפריקה. המתכת היקרה מיוצאת גם מרוסיה. את הקו השלישי בדירוג העולמי תופסת זימבבואה, שם כורים בערך פי 3 פחות פלטינה (9 טון).

וגם פלטינה כורה:

• ארה"ב (6000 ק"ג);
• קנדה (כ-5000 ק"ג);
• מדינות אחרות (6100 ק"ג ביחד).

מתכת זו ניתנת לחילוץ הן בשיטות פתוחות והן בשיטות שלי. מחצבות ממוקמות בעיקר היכן שנמצאים מקומות משניים. במקומות אלו הופקדה פלטינה לאחר הרס מכני של המרבצים הראשוניים. אבל גיאולוגים גילו מזמן שרובו מרוכז בשכבות תת-קרקעיות של עפרות ניקל. כריית המכרה שונה מעט מעבודה עם מינרלים מתכתיים אחרים; ראוי לציין רק חלק ניכר מעבודת כפיים.

לאחר העשרה, ריכוזו עולה ב-3 סדרי גודל. במתחם Bushveld, הפקת 1 ק"ג פלטינה בסופו של דבר (בהתחשב בהפסדים טכנולוגיים) מצריכה הרמה של 500-1500 ק"ג עפרה. לאחר מכן המוצר המוגמר למחצה מעובד בזיקוק תנורים מתכתיים וממירים מיוחדים; אך התוצאה הסופית מושגת רק לאחר זיקוק, כאשר ריכוז המתכת הוא 99.5%.

פלטינה עדיפה מזהב כי היא חזקה ממנה. לכן, חיי השירות של מוצרי פלטינה גבוהים בהרבה. הרבה יותר קשה לגרד אותם. כתוצאה מכך, סוגים אלה של תכשיטים (ולא רק) נוטים פחות לתיקון. פלטינה מיושנת שונה אפילו יותר מזהב.

הודות לפטינה, הוא מקבל צבע אפור עם ברק מט. לובשים רבים מנסים להיפטר מהאפקט הזה וללטש את התכשיטים שלהם. לפי אנשים אחרים, הפטינה הופכת את המתכת היקרה, אם לא אפילו ליותר ערך, אז בכל מקרה למעניינת יותר. בלי לראות את זה בשידור חי, לא סביר שיהיה אפשר לקבל את ההחלטה הנכונה. שכבת הרודיום על הזהב הלבן תתבלה בהדרגה והיא תצהיב הרבה יותר.

הם גם דוהים בהדרגה, ויהיה צורך לנקות אותם באופן שיטתי. אחרי הכל כסף פעיל מבחינה כימית, והוא יגיב בהכרח עם החומרים הנפוצים ביותר, אפילו עם חמצן אטמוספרי. עם זאת, על כל ההבדל הזה לטובת פלטינה מאפילה העובדה שהיא פחות זמינה באופן ניכר מזהב ועוד יותר מכסף.

טונגסטן דומה לפלטינה. אבל זה זול משמעותית, בעוד החוזק של מוצרי טונגסטן הוא גם גבוה. הבעיה היא שהרבה יותר קשה לעבד את טונגסטן לצורתו הרגילה. עיצוב מחדש של טבעת טונגסטן, התאמת גודלה אינה משימה קלה, אפילו עם הטכנולוגיה של המאה ה-21. אותם קשיים מתעוררים בעת שימוש בחיקוי טיטניום.

ישנם לא מעט סוגים של סגסוגות פלטינה. רוב התכשיטים עשויים ממתכת 950 המכילה 95% פלטינה טהורה. לפעמים אתה יכול למצוא את הסגסוגת ה-900. החסרונות הברורים שלה הם לא צבע רווי מדי וברק חסר ביטוי. לכן, במונחים אסתטיים, הוא מאבד הרבה ל-950 מתכת.

סגסוגות של פלטינה עם אירידיום נפוצות. ככל שהרכיב השני הזה יותר, כך התרכובת תהיה חסינה יותר. טווח ההתגבשות של סגסוגות פלטינה אירידיום הוא צר יחסית. גם הקשיות והחוזק של החומר עולים משמעותית.

למטרות שונות, פלטינה יכולה להיות סגסוגת גם עם:

• נְחוֹשֶׁת;
• רותניום;
• פלדיום;
• ניקל;
• רודיום.

חלק גדול מאוד של פלטינה משמש בתעשייה. טכנולוגיים מעריכים מאוד את התכונה של מתכת זו להאיץ תגובות כימיות שונות מבלי לצרוך. כיום הוא משמש לעתים ברפואה, בעיקר עבור תותבות דנטליות. כבר באמצע המאה הקודמת היווה שימוש זה כמה אחוזים מכלל הפלטינה שנכרה. מספר זה הולך וגדל בהדרגה.

השימוש בו נפוץ גם בייצור חומצה חנקתית (כמחמצן אמוניה). נכון, במקרה זה, סגסוגת פלטינה-רודיום משמשת לעתים קרובות יותר, ולא מתכת טהורה. הסיבות להעדפה זו מעניינות רק טכנולוגים והן מעבר לתחום המאמר הזה.מתכת יקרה נוספת משמשת בייצור חומצה גופרתית, הידרוגנציה של פחמימנים, אצטילן, קטונים.

אבל פלטינה נמצאת בשימוש נרחב גם בתעשיית זיקוק הנפט. זהו זרז מצוין להאצת ייצור הבנזין. בעמודי הזיקוק לא מניחים רשת, כפי שחושבים לפעמים, אלא אבקת פלטינה מפוזרת דק. זה עמיד יותר הן מוליבדן והן ונדיום. וגם בעד פלטינה מעיד היעילות המוגברת.

פלטינה יכולה לשמש במגעי התנגדות של תנורים חשמליים. אתה יכול למצוא אותו במגעים חשמליים רבים אחרים.

יש צורך בסגסוגת פלטינה-קובלט כדי ליצור מגנטים המשלבים קומפקטיות וביצועים מעולים.

נהגים רבים משתמשים במרומז בפלטינה עבור עצמם בכל יום. במכוניות, הוא כלול בעיקר בזרזים. מתכת זו מסייעת להפחית את הרעילות של גזי הפליטה, ובכך לשפר את מצב האווירה העירונית. ציפוי הפלטינה בזרז מוחל על אלמנט קרמי מונוליטי.

אם נחזור לרפואה, ראוי לציין כי מכשירי ניתוח ייחודיים עשויים על בסיס פלטינה. ניתן לחטא אותם באמצעות מבערי אלכוהול ללא צורך בריאגנטים מיוחדים. רופאי שיניים אוהבים לעבוד עם מכשירים המצופים בשכבה דקה של פלטינה. אלקטרודות פלטינום אירידיום משמשות לשליטה בקצב הלב, ולתותבות לבעיות שמיעה.

אבל אי אפשר שלא להזכיר את תפקידה של "מתכת לבנה" בתחומים אחרים.

לכן, יש לו ביקוש גבוה בייצור זכוכית... או ליתר דיוק, לא זכוכית לחלון, אלא משקפיים אופטיים באיכות גבוהה. תרכובת רודיום-פלטינה עוזרת לייצור קוביות פיברגלס בעובי של פחות מ-1 מ"מ. הוא פועל כבר אלפי שעות רבות בטמפרטורה של 1400-1500 מעלות, המתפתחת בתוך תנורי זכוכית.

זכוכית צ'כית עילית, שעולה כסף כמעט מדהים, מיוצרת בתוך כור היתוך פלטינה.

כמובן, התעשייה הכימית לא יכלה לעבור ליד חומר כזה עמיד כל כך לחום ולריאגנטים קאוסטיים ביותר. הוא משמש לייצור כור היתוך מפלטינה, כלים אחרים למחקר ומעבדות מומחים, לתעשיות נקיות במיוחד.

אז, בדיוק על בסיס Pt ליצור כמה מכשירים המשמשים ליצירת גבישים מוליכים למחצהv. רק בתוכם ניתן ליצור תנאים כאלה כאשר ריכוז הזיהומים יהיה פחות מ-1 אטום למיליון. גם בהיתוך פלטינה מיוצרים גבישים הנחוצים ליצירת לייזרים ולמגעים בהנדסת חשמל בזרם נמוך.

מתכת זו נכנסת יותר ל:

• מראות המשמשות בתוך לייזרים;
• רטורטים לייצור חומצות הידרופלואוריות ופרכלוריות;
• אנודות בלתי מסיסות לציוד ציפוי אלקטרוני;
• מדי חום התנגדות;
• חלקים נפרדים של ציוד מיקרוגל;
• תרופות המדכאות צורות מסוימות של סרטן;
• ייצור מטבעות וסמלים, מדליות והזמנות;
• ציוד לסינתזה של ויטמינים וכמה תכשירים פרמקולוגיים אחרים.

כבר מההתחלה, אתה צריך להתמקד במחיר. פלטינה עם עדינות זהה תהיה יקרה לפחות פי שלושה מזהב... יתר על כן, אין כל כך הרבה תכשיטנים שעובדים עם זה. הרוב המכריע של בעלי מלאכה כאלה עובדים במערב אירופה. רצוי להתמקד בתכשיטים משם. אך אל תסמכו על תג המחיר ועל דברי המוכרים, אלא דרשו תעודות רשמיות.

תוספת של קובלט ורוטניום יכולה להאריך את תוחלת החיים של המוצר. תכשיטים בתוספת אירידיום נוטים יותר להישרט, אבל זה חוסך כסף. יש לבחור את המדגם קודם כל תוך התחשבות ביכולות הפיננסיות שלך.

ועוד כמה טיפים:

• פלטינה משולבת חזותית עם כל אבנים יקרות;
• האפשרות הטובה ביותר (אם יש כספים זמינים) תהיה לשלב אותה עם יהלומים;
• האבנים המוחדרות חייבות להתאים לתפיסה הכללית;
• כיתוב ועיצובים חרוטים יכולים לצאת מהאופנה במהירות;
• וכמובן, אתה צריך ללכת לחנות תכשיטים רשמית, ולא לחנות הקמעונאית הראשונה שנתקלת בה בדרך או לקיוסק באמצע מעבר תת-קרקעי.

אין כאן דרישות ספציפיות. הניקוי נעשה בדרך כלל עם חומרי ניקוי ספציפיים לפלטינה. אתה יכול לקנות אותם ברוב חנויות התכשיטים. יש אנשים שמשתמשים במי סבון בלתי רווי או באמוניה מדוללת מאוד. לפעמים משתמשים גם בחומרי ניקוי נוזליים לשטיפת כלים; עם זאת, סבונים וג'לים נחשבים לגרום לאובדן ברק.

זה מבוצע רק על ידי תכשיטנים מנוסים המשתמשים בציוד מיוחד. אחסן את פריט הפלטינה בנפרד מתכשיטים העשויים ממתכות אחרות. זה יגן עליהם מפני דפורמציה כאשר נוגעים בהם עם חפץ קשה יותר.

הערך הגבוה של פלטינה נובע לא רק מהתכונות הייחודיות שלה, אלא גם מהנדירות היחסית שלה. מחושב שגם במרבצים (כמו בכל קרום כדור הארץ), ריכוז ה-Pt קטן פי 30 מריכוז הזהב. משנת 1828 עד 1845 נוצרו בארצנו מטבעות פלטינה. הערך הנקוב שלהם היה 3, 6 ו -12 רובל, והכמות הכוללת של מתכת שנצרכה עלתה על 14 טון. פלטינה נכנסה לקטגוריית המתכות היקרות רק בשנת 1751 - כ-200 שנה חלפו מאז נודעה באירופה.

ובמדינה שלנו, ב-10 השנים הראשונות של הכרייה, הם השיבו פלטינה כמו בכל אמריקה במהלך המאות שקדמו לגילוי מרבצי אוראל. ו ברוסיה נמצאו גם הגדולים (בדרך כלל מומסים מחדש) וגם הגדולים מבין הנאגטים הקיימים. פלטינה קיבלה מעמד של יסוד כימי ב-1735, כאשר האיטלקי D. Scaliger הוכיח את אי-התמוססותו; בעבר חשבו שזה חומר פשוט.

פלטינה טהורה מבחינה כימית בודדה מהעפרה רק 68 שנים מאוחר יותר באנגליה. בצורתו המתכתית, הוא ניטרלי לחלוטין מבחינה ביולוגית. עם זאת, תרכובות בודדות (בעיקר עם פלואור) יכולות להיות מסכנות חיים ביותר. ובשנת 1867, כל המניות הרוסי של פלטינה (מיד לאחר הסרת ההקפאה על המכירות) נקנו על ידי אנגליה. אבל אפילו בשנים הראשונות של המאה העשרים, ארצנו היוותה לפחות 90% מהייצור העולמי (כי שמורות פנטסטיות בדרום אפריקה נמצאו רק באמצע שנות ה-20).

אין זה מפתיע, אפוא, שבמאי 1918 נוצר מכון מיוחד לחקר הפלטינה. כעת הוא חלק מהמכון לכימיה כללית ואי-אורגנית. מינרלים מסוימים המכילים פלטינה מכילים גם אנטימון, ארסן או גופרית, אך הם פחות נפוצים מתרכובות עם מתכות. לפיכך, המינרל נורילסקיט שנכרה בצפון טריטוריית קרסנויארסק מכיל 25% ברזל ו-26% ניקל. זה מוזר שבאחד משלבי הייצור התעשייתי של פלטינה, ניתן להשתמש בתמיסת סוכר.

והשמות של מתכת זו מגוונים למדי: היא נקראת גם "זהב רקוב" וגם "זהב צפרדע". לגבישים הקטנים שלו יש צורה מעוקבת. בתחילה, במחצית הראשונה של המאה ה-19, טבעות וחישוקים לחביות יוצרו בארצנו מפלטינה. מבחינת מוליכות חשמלית, מתכת זו נחותה מנחושת, אלומיניום וכסף. פלטינה מתחילה להתחמצן עם חמצן אטמוספרי רק בטמפרטורות מעל 200 מעלות.

למידע נוסף על פלטינה ותכונותיה, ראה את הסרטון.