Платина — химический элемент, металл. В периодической системt химических элементов находится в 10-й группе, 6-м периоде, с атомным номером 78 и обозначается Pt (от лат. Platinum).
Блестящий благородный металл серебристо-белого цвета является одним из четырех драгоценных металлов на которые ставится проба. Самородную платину добывают на приисках. Впервые металл из руды в виде порошка началось в 1805 году английским учёным У. Х. Волластоном.
Платиновая чернь — тонкий порошок платины, получаемый восстановлением её соединений.
Физические свойства
Температуры плавления платины – 1768,3 °C, кипения — 3825 °C.
Платина один из самых тяжёлых металлов, его плотность 21,09—21,45 г/см³ (атомная плотность 6,62⋅1022 ат/см³).
Твёрдость по Бринеллю — 50 кгс/мм² (по Моосу 3,5).
Удельное электрическое сопротивление — 0,098 мкОм·м (при 0 °C).
Химические свойства
Платина более химически устойчива в сравнении с палладием, является одним из самых инертных металлов. При комнатной температуре реагирует с царской водкой, медленно растворяется в горячей концентрированной серной кислоте и жидком броме, но не взаимодействует с другими минеральными и органическими кислотами.
При нагревании платина реагирует с галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов), пероксидом натрия, щелочами, серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием.
При нагревании платина реагирует с кислородом и образует летучие оксиды.
В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +6, из которых наиболее устойчивы +2 и +4. Характерно образование многочисленных комплексных соединений, многие из которых носят имена изучавших их химиков – соли Косса, Магнуса, Пейроне, Цейзе, Чугаева и т. д. Большой вклад в изучение соединений платины внес русский химик Л. А. Чугаев (1873−1922) – первый директор созданного в 1918 году Института по изучению платины.
Платина, как и палладий, способна растворять молекулярный водород, но объём поглощаемого водорода и способность его отдавать при нагревании у платины меньше.
При щелочном гидролизе хлороплатинатов получают гидроксиды платины, проявляющие амфотерные свойства.
Гексафторид платины – один из сильнейших окислителей среди всех известных химических соединений, способный окислить молекулы кислорода и ксенона. Соединение получают под давлением при температуре 1000 °C. Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350—400 °C даёт фторид платины (IV).
Именно с помощью гексафторида платины канадский химик Нейл Бартлетт в 1962 году получил первое настоящее химическое соединение ксенона (Xe[PtF6]). Это открытие положило начало химии инертных газов.
Платина является активным катализатором многих химических реакций. Это свойство широко используется в химической промышленности.
В 1821 немецкий химик И. В. Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций, при этом сама платина не претерпевает изменений. Например: платиновая чернь окисляла пары винного спирта (этанола) до уксусной кислоты уже при обычной температуре. Через два года Дёберейнер обнаружил способность губчатой платины воспламенять водород при комнатной температуре. Гремучий газ (смесь водорода и кислорода) при соприкосновении с платиновой чернью или с губчатой платиной приводит к реакция горения. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла, платиновая губка раскаляется и происходит взрыв гремучего газа. На основании своего открытия Дёберейнер сконструировал «водородное огниво». Это приспособление широко применялось для получения огня до изобретения спичек.
Монетарная функция платины
Платина, золото и серебро — основные металлы, выполняющие монетарную функцию. Однако платину стали использовать для изготовления монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра. Первые в мире платиновые монеты были выпущены и находились в обращении в Российской империи с 1828 по 1845 год.
Чеканка началась с монет номиналом три рубля. В 1829 году были учреждены платиновые «дуплоны» (шестирублевые монеты), а в 1830 году — «квадрупли» (двенадцатирублевые). Всего трёхрублевой монеты было отчеканено 1 371 691 шт., шестирублевой — 14 847 шт. и двенадцатирублевой — 3 474 шт.
В 1846 году чеканка платиновой монеты была прекращена, хотя к этому году добыча уральской платины составила около 2 000 пудов или 32 000 кг, из которых в монету было перечеканено 14 669 кг. Громадное количество платины, скопившееся на Петербургском монетном дворе частью в виде монеты, а частью в необработанном виде (по разным данным от 720 до 2 000 пудов), было продано английской фирме Джонсон, Маттэ и Ко. В результате Англия, которая не добывала ни одного грамма платины, долго была в этой отрасли монополистом.
В Советском Союзе выпуск памятных юбилейных монет из платины производился в период с 1977 по 1991 годы. Всего было выпущено 11 различных монет номиналом 150 рублей. Первый выпуск был приурочен к Олимпиаде-80 в Москве. Выпускаемые разными странами в настоящее время платиновые монеты являются инвестиционными.
В период с 1992 по 1995 год инвестиционные платиновые монеты номиналами 25, 50 и 150 рублей выпускал Банк России.
Биологическая роль и физиологическое действие
Как и все платиноиды, платина не играет ярко выраженной биологической роли в организме человека. В чистом виде металл нетоксичен, однако некоторые его соединения (например, гексафторид платины), очень ядовиты.
Добыча и производство
В Старом Свете платина не была известна и до 1748 года добывалась и производилась только на территории Америки. Привозимая в Европу платина стоила вдвое ниже серебра, так как не имел широкого применения.
Ювелиры вскоре научились сплавлять дешевую тогда платину с золотом, а так как плотность платины выше, чем у золота, то незначительные добавки платины позволили изготавливать подделки, которые невозможно было отличить от золотых изделий. Такого рода подделки получили столь широкое распространение, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а оставшиеся запасы утопить в море. Этот закон просуществовал до 1778 года.
Впрочем, некоторые современные ювелиры возражают против этой версии, аргументируя тем, что получать сплав платины с температурой плавления 1768°C и легкоплавкого золота (1064,18°C) – не такая уж простая задача. Однако температура кипения золота (2856°C) значительно выше температуры плавления платины, так что даже не специалисту очевидно – процесс нельзя считать совершенно не возможным. Скорее наши современники недооценивают уровень мастерства ювелиров прошлого.
После отмены закона потребность в платине была небольшой, её использовали в основном для создания химического оборудования, приспособлений и в качестве катализаторов. Добываемой в Америке платины для этих целей было достаточно. Ни о каком значимом промышленном производстве говорить не приходилось.
В 1819 году платину впервые обнаружили на Урале близ Екатеринбурга, а в 1824 году были открыты платиновые россыпи в Нижнетагильском округе. Разведанные запасы платины были столь велики, что Российская империя почти сразу заняла первое место в мире по ее добыче. А к концу века в России добывалось платины в 40 раз больше, чем во всех остальных странах мира. Причём представлена она была и весьма увесистыми самородками. Например, у одного из найденных на Урале самородков масса составляла 9,639 кг (впоследствии был переплавлен).
К концу XIX века Российская империя добывала 4,5 тонны платины в год.
К середине XIX века в Англии и Франции были проведены обширные исследования по аффинажу платины. В 1859 году французский химик Анри Этьен Сент-Клер Девиль впервые разработал промышленный способ получения слитков чистой платины. С этого времени почти вся добываемая на Урале платина скупалась английскими и французскими компаниями (в частности, «Джонсон, Маттей и К°»). Позже к закупкам российской платины подключились американские и немецкие предприятия.
Даже когда сформировался активный экспорт платины, большая часть добываемой Россией платины не находила достойного применения. Поэтому начиная с 1828 года, по предложению министра финансов Егора Канкрина, в Российской империи начали выпускать платиновые монеты номиналом 3, 6 и 12 рублей. При этом 12-рублёвая платиновая монета имела массу 41,41 г, а в рублёвой серебряной монете было 18 г чистого серебра. То есть по стоимости металла платиновые монеты были дороже серебряных в 5,2 раза. С 1828 по 1845 год было выпущено 1 372 000 трёхрублёвых монет, 17 582 шестирублёвых и 3303 двенадцатирублёвых общей массой 14,7 тонн. Основную выгоду от добычи получали владельцы рудников — Демидовы.
В 1845 году, по настоянию нового министра финансов Фёдора Вронченко выпуск платиновых монет был прекращён, и они были изъяты из обращения. Основной версией этих срочных мер считают повышение европейских цен на платину, в результате которого стоимость металла в монетах стала ощутимо превышать их номинал. После прекращения чеканки платиновых монет добыча металла в России упала в 20 раз. Тем не менее к 1915 году на долю Российской империи приходилось 95% мировой добычи платины, а оставшиеся 5% добывала Колумбия. Причём почти вся российская платина поступала на экспорт. Например, в 1867 году Англия скупила весь запас российской платины (более 16 тонн).
В 1930-х годах вторым по объему производителем платины в мире стала Канада, а после Второй мировой войны эту позицию заняла Южная Африка, на территории которой находятся основные разведанные на сегодня запасы мировой платины – около девяноста процентов.
В 2014 году в мире была добыта 161 тонна платины. Лидеры добычи:
ЮАР — 110,0 т,
Россия — 25,0 т,
Зимбабве — 11,0 т,
Канада — 7,2 т,
США — 3,7 т.
Лидер добычи платины в России является ГМК «Норильский никель». Кроме того, на территории Хабаровского края располагается прииск Кондёр, который являлся крупнейшим в мире россыпным месторождением платины. Разработку прииска ведёт Артель старателей «Амур» (входит в Группу компаний «Русская платина»).
Использование
Еще в первой четверти XIX века платину в России стали применять в качестве легирующей добавки для производства высокопрочных сталей.
Платина широко используется в качестве катализатора. Чаще всего в сплаве с родием, а также в виде платиновой черни.
Из платины изготавливают сосуды и мешалки, используемые при варке оптических стёкол, стойкую к химическому воздействию и сильному нагреву лабораторную посуду (тигли, ложки и пр.), перегонные реторты для производства кислот, специальные зеркала для лазерной техники.
Для изготовления постоянных магнитов с высокой коэрцитивной силой и остаточной намагниченностью (сплав трёх частей платины и одной части кобальта ПлК-78).
Для изготовления долговечных и стабильных электрических контактов в виде сплавов с иридием, например, контактов электромагнитных реле (сплавы ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30).
Из платины изготавливают: термометры сопротивления, нагревательные элементы печей сопротивления, нерастворимые аноды (в гальванотехнике), покрытия для элементов СВЧ-техники (волноводы, аттенюаторы, элементы резонаторов), электроды для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты. Фактически использование платины обуславливает все мировое производство перекиси водорода: электролиз серной кислоты — пероксодвусерная кислота — гидролиз — отгонка перекиси водорода.
Драгоценный металл применяется в ювелирном и зубоврачебном деле.
Соединения платины (преимущественно, амминоплатинаты) применяются как цитостатики при терапии различных форм рака. Первым в клиническую практику был введён цисплатин (цис-дихлородиамминплатина(II)), однако в настоящее время применяются более эффективные карбоксилатные комплексы диамминплатины — карбоплатин и оксалиплатин.
Платина и её сплавы широко используются в ювелирном деле, а также при изготовлении знаков отличия за выдающиеся заслуги: из платины сделано изображение В. И. Ленина на советском ордене Ленина; из неё изготавливались советские орден «Победа», орден Суворова I степени и орден Ушакова I степени.