Platinum Group Metals: Überblick, Liste, Eigenschaften und Anwendungen

Metalle der Platingruppe sind sechs edle wertvolle chemische Elemente, die nebeneinander im Periodensystem stehen. Alle von ihnen sind Übergangsmetalle der Gruppen 8-10 der 5-6 Periode.

Metalle der Platingruppe: Liste

Die Gruppe besteht aus den folgenden sechs chemischen Elementen, die in der Reihenfolge des zunehmenden Atomgewichts angeordnet sind:

• Ru ist Ruthenium.
• Rh ist Rhodium.
• Pd ist Palladium.
• Os ist Osmium.
• Ir ist Iridium.
• Pt ist Platin.

Metalle der Platingruppe besitzenSilbrig-weißer Farbton, außer Osmium, dessen Farbe bläulich-weiß ist. Ihr chemisches Verhalten ist insofern paradox, als sie eine hohe Beständigkeit gegen die Wirkung der meisten Reagenzien aufweist, aber als Katalysatoren verwendet wird, die die Geschwindigkeit der Oxidations-, Reduktions- und Hydrierungsreaktionen leicht beschleunigen oder steuern.

Ruthenium und Osmium kristallisieren zu einem hexagonal dicht gepackten System, während andere eine flächenzentrierte kubische Struktur aufweisen. Dies drückt sich in der größeren Härte von Ruthenium und Osmium aus.

Geschichte der Entdeckung

Obwohl Platin-haltige Goldartefaktedatiert auf 700 v.Chr. Die Anwesenheit dieses Metalls ist eher ein Zufall als eine Regelmäßigkeit. Die Jesuiten erwähnten im XVI. Jahrhundert graue, dichte Kieselsteine, die mit alluvialen Goldlagerstätten verbunden waren. Diese Steine ​​konnten nicht geschmolzen werden, aber sie bildeten eine Legierung mit Gold, während die Barren spröde wurden, und sie waren bereits unmöglich zu reinigen. Die Kieselsteine ​​wurden Platina del Pinto genannt - Körnchen aus silbrigem Material vom Pinto Fluss, der in den San Juan Fluss in Kolumbien mündet.

Eintauchen von Platin, das nur erhalten werden kannnach einer kompletten Metallreinigung, wurde er von dem Französisch Physiker Shaba 1789 ausgesondert. Daraus wurde ein Pokal für Papst Pius VI. Auf der Eröffnung von Palladium im Jahr 1802, sagte der englische Chemiker William Wollaston, die chemischen benannt. Element der Platinmetallgruppe zu Ehren des Asteroiden. Wollaston behauptete später, eine andere im Platinerz vorhandene Substanz entdeckt zu haben. Er nannte es Rhodium wegen der rosa Farbe der Metallsalze. Iridium (benannt nach der Göttin des Regenbogens Iris wegen der bunten seiner Salz) und Osmium Öffnung (vom griechischen Wort „Geruch“ wegen des Chlorgeruches seiner flüchtigen Oxid) wurden im Jahr 1803 von dem britischen Chemiker Smithson Tennant gemacht. Französisch Wissenschaftler Hippolyte Victor Collet-Deskoti, Antoine-François Fourcroy und Nicolas-Louis Vauquelin identifiziert zwei Metalle gleichzeitig. Ruthenium, isoliert und identifiziert durch das letzte Element hat seinen Namen von dem lateinischen Namen der russischen den russischen Chemiker Karl Karlo Klaus im Jahr 1844.

Anders als solche leicht erkennbarrelativ reiner Zustand durch einfaches Feuer Verfeinern von Stoffen, wie Gold, Silber, Platingruppenmetalle erfordern eine komplexe wasserchemische Behandlung. Diese Methoden waren bis zum Ende des 19. Jahrhunderts nicht verfügbar, so dass die Identifizierung und Isolierung der Platingruppe Tausende von Jahren hinter Silber und Gold zurückblieb. Darüber hinaus beschränkte der hohe Schmelzpunkt dieser Metalle ihre Verwendung, bis Forscher in Großbritannien, Frankreich, Deutschland und Russland Verfahren zur Umwandlung von Platin in eine für die Verarbeitung geeignete Form entwickelten. Seit 1900 werden Edelmetalle der Platingruppe im Schmuck verwendet. Obwohl eine solche Anwendung heute noch relevant ist, hat die industrielle Industrie sie übertroffen. Palladium ist ein sehr gefragtes Material für Kontakte in Telefonrelais und anderen Drahtkommunikationssystemen geworden, das eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit bietet, und Platin wurde wegen seiner Widerstandsfähigkeit gegen Funkenerosion während des Zweiten Weltkriegs in den Zündkerzen von Kampfflugzeugen verwendet.

Nach dem Krieg, der Ausbau der molekularenDie Umwandlung in der Ölverarbeitung erzeugte eine große Nachfrage nach den katalytischen Eigenschaften, die Metalle der Platingruppe besitzen. In den 1970er Jahren nahm der Verbrauch noch weiter zu, als Abgasnormen in den Vereinigten Staaten und anderen Ländern dazu führten, dass diese chemischen Elemente bei der katalytischen Umwandlung von Abgasen verwendet wurden.

Erz

Mit Ausnahme von kleinen alluvialen AblagerungenPlatin, Palladium und Osmium Iridium (eine Legierung von Iridium und Osmium), gibt es praktisch kein Erz, in dem das chemische Element, das Metall der Platingruppe, die Hauptkomponente wäre. Mineralien sind in der Regel in Sulfiderzen enthalten, insbesondere in Pentlandit (Ni, Fe)₉S₈. Der häufigste Laurit RuS₂, Irsit, (Ir, Ru, Rh, Pt) AsS, Osmoridium (Ir, Os), Cooperit, (PtS) und Braggit (Pt, Pd) S.

Die weltweit größte Lagerstätte für MetallePlatingruppe - Bushveld Komplex in Südafrika. Große Rohstoffreserven sind in den Lagerstätten Sudbury in Kanada und Norilsk-Talnakh in Sibirien konzentriert. In den USA befinden sich die größten Lagerstätten von Platingruppenmineralien in Stillwater, Montana, aber hier sind sie viel kleiner als in Südafrika und Russland. Die weltweit größten Produzenten von Platin sind Südafrika, Russland, Simbabwe und Kanada.

Extraktion und Verarbeitung

Major Südafrikaner und KanadierEinlagen werden nach einer Minenmethode betrieben. Praktisch alle Metalle der Platingruppe werden durch Flotationstrennung aus Kupfer- oder Nickelsulfidmineralen gewonnen. Das Schmelzen des Konzentrats erzeugt ein Gemisch, das in einem Autoklaven aus Kupfer- und Nickelsulfiden ausgewaschen wird. Der feste Laugungsrückstand enthält 15 bis 20% der Metalle der Platingruppe.

Manchmal wird die Schwerkrafttrennung vor der Flotation verwendet. Als Ergebnis wird ein Konzentrat erhalten, das bis zu 50% Platinmetalle enthält, wodurch das Schmelzen entfällt.

Mechanische Eigenschaften

Metalle der Platingruppe sind signifikant verschiedenmechanische Eigenschaften. Platin und Palladium sind eher weich und sehr formbar. Mit diesen Metallen und deren Legierungen ist es möglich, sowohl in heißem als auch in kaltem Zustand zu arbeiten. Rhodium wird zuerst heiß behandelt, und später kann es mit einer ziemlich häufigen Glühung kalt behandelt werden. Iridium und Ruthenium müssen erhitzt werden, kalte Verarbeitung, sie eignen sich nicht.

Osmium ist das härteste der Gruppe und hat das meistehohen Schmelzpunkt, aber seine Tendenz zur Oxidation auferlegt seine Grenzen. Iridium ist das am meisten korrosionsbeständige Platinmetall, und Rhodium wird geschätzt, um seine Eigenschaften bei hohen Temperaturen zu erhalten.

Strukturelle Anwendungen

Da ist das geglühte Platin sehr sauberweich, ist es anfällig für Kratzer und Beschädigungen. Um die Härte seiner mit vielen anderen Elementen verschmolzen zu erhöhen. Platinschmuck ist in Japan sehr beliebt, wo er Huckin und Weißgold genannt wird. Legierungen für Schmuck enthalten 90% Pt und 10% Pd, die einfach zu verarbeiten und zu löten sind. Die Zugabe von Ruthenium erhöht die Härte der Legierung, während die Oxidationsbeständigkeit beibehalten wird. Legierungen aus Platin, Palladium und Kupfer werden in Schmiedeprodukten verwendet, da sie härter als Platin-Palladium und weniger teuer sind.

Tiegel für die Produktion verwendetEinkristalle in der Halbleiterindustrie erfordern Korrosionsbeständigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen. Platin, Platin-Rhodium und Iridium sind für diese Anwendung am besten geeignet. Platin-Rhodium-Legierungen werden bei der Herstellung von Thermoelementen verwendet, die zur Messung von erhöhten Temperaturen bis zu 1800 ° C ausgelegt sind. Palladium wird sowohl in reiner als auch in gemischter Form in elektrischen Geräten (50% des Verbrauchs), in Dentallegierungen (30%) verwendet. Rhodium, Ruthenium und Osmium werden selten in reiner Form verwendet - sie dienen als Legierungsmittel für andere Metalle der Platingruppe.

Katalysatoren

Etwa 42% des gesamten im Westen produzierten Platinsals Katalysator verwendet. Davon werden 90% in Abgasanlagen von Automobilen eingesetzt, wo feuerfeste Granulate oder Wabenstrukturen mit einer Platinbeschichtung (sowie Palladium und Rhodium) die Umwandlung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden in Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff fördern.

Eine Legierung aus Platin und 10% Rhodium in Form von RotglutEin rotglühendes Metallgitter dient als Katalysator in der Reaktion zwischen Ammoniak und Luft, um Stickstoffoxide und Salpetersäure zu erzeugen. Wenn Sie mit einer Mischung aus Ammoniak Methan servieren, können Sie Blausäure erhalten. Bei der Verarbeitung von Öl ist Platin auf der Oberfläche von Aluminiumoxidgranalien im Reaktor ein Katalysator zur Umwandlung langkettiger Ölmoleküle in verzweigte Isoparaffine, die in einer Mischung aus Benzinen mit hoher Oktanzahl erwünscht sind.

Galvanisieren

Alle Metalle der Platingruppe können aufgetragen werdengalvanisch. Wegen der Härte und des Glanzes der resultierenden Beschichtung wird Rhodium am häufigsten verwendet. Obwohl seine Kosten höher sind als bei Platin, ermöglicht eine geringere Dichte die Verwendung einer kleineren Materialmasse mit vergleichbarer Dicke.

Palladium ist ein Platingruppenmetall, dasam einfachsten zu beschichten. Dadurch wird die Festigkeit des Materials deutlich erhöht. Ruthenium wurde in Werkzeugen verwendet, die für Reibung bei niedrigem Druck ausgelegt sind.

Chemische Verbindungen

Organische PlatinmetallkomplexeGruppen, wie Alkylplatinkomplexe, werden als Katalysatoren bei der Polymerisation von Olefinen, der Herstellung von Polypropylen und Polyethylen und bei der Oxidation von Ethylen zu Acetaldehyd verwendet.

Platinsalze werden immer häufiger verwendet.in der Krebs-Chemotherapie. Zum Beispiel sind sie Teil von Medikamenten wie Carboplatin und Cisplatin. Oxidbeschichtete Rutheniumelektroden werden bei der Herstellung von Natriumchlor und -chlorat verwendet. Rhodiumsulfat und Phosphat werden in Rhodium-Plattierungsbädern verwendet.