Иван Алексеев - Металлы драгоценные

Применение микрорентгеноспектрального анализа привело за последние два десятилетия к открытию примерно вдвое большего числа минералов, чем за всю предшествующую 150-летнюю историю их изучения. Если к 1950 г. было известно 30 минералов, содержащих МПГ, то теперь их насчитывают свыше 90.

Число известных минералов, в которых платина является главным компонентом, за этот период удвоилось – с 11 до 22, а рекорд принадлежит палладию: до 1951 г. было известно всего 6 его минералов, теперь их 30.

Почти все открытые за последний период минералы представляют собой соединения платиновых металлов с мышьяком, висмутом, теллуром, сурьмой, свинцом, оловом. При сложном составе, характерном для новых минералов, сохранить традицию – давать им названия по главным элементам – оказалось затруднительно, и распространение получили имена, имеющие географическую или мемориальную основу. Например, мончеит (Pt, Pd), (Те, Bi)2 назван по месту находки в Мончетундре, а звягинцевит (Pd, Pt)3 – (Pb, Sn), высоцкит (Pd, Ni)5S, котульскит Pd(Te, Bi)1-2 – в честь исследователей O.E. Звягинцева. H.K. Высоцкого и B.C. Котульского.

Наука XX в. существенно дополнила знания людей о свойствах платины и ее соединений.

Сама платина – серовато-белый блестящий металл, тяжелый и тугоплавкий, что было ясно практически сразу, как только люди его нашли и попытались использовать. Позднее выяснилось, что она обладает высокой электропроводностью. Атомная масса 195,23.

В чистом виде она мягка и поэтому непригодна для непосредственного использования. Для увеличения твердости и прочности ее нередко сплавляют с родием или иридием.

Сера и фосфор, присутствующие в небольшом количестве в платине, неблагоприятно действуют на ее обрабатываемость. Фосфор в количестве 0,001 % делает платину горячеломкой.

Коэффициент линейного расширения платины близок к этому показателю стекла, поэтому ее удобно впаивать в стеклянные приборы.

Мягкая платина обладает крепостью 20 кгс/мм2 и удлинением 45 %; при холодной деформации удлинение с 50 % уменьшается до 3 %, а крепость возрастает до 37 кгс/мм2. Она раскатывается в фольгу толщиной до 0,0025 мм, в проволоку-до диаметра 0,015 мм. Из тонкой платиновой проволоки ткут сетку на металлоткацком станке. При толщине проволоки 0,1 мм и наличии 500 отверстий на 1 см2 масса 1 см2 сетки равна около 1,6 п Можно изготовлять и более тонкую проволоку, покрывая ее серебром, которое после деформации удаляют протравливанием в азотной кислоте.

Прокатку платины в пластины и протяжку проволоки производят в холодном состоянии.

Сопротивление вытянутой на 95 % платины и упругость прокатанных пластин восстанавливаются при температуре 150–400 °C. Твердость платины снижается при 800 °C. Число перегибов платиновой проволоки увеличивается в диапазоне температур от 400 до 700 °C.

В горячем состоянии платина сваривается; этим часто пользуются при ремонте платиновых изделий (накладывают заплату и затем наносят легкий удар).

Припаивают платину припоями – сплавами платины с золотом. Чем меньше золота в припое, тем выше температура плавления и тем труднее пайка. В отдельных случаях пайку заменяют свариванием.

Плавят платину в печах с газовым нагревом и в электрических печах высокой частоты.

Для плавки в печах с газовым нагревом губчатую платину спрессовывают в брикеты либо в самой печи, либо под специальным стальным прессом. Плавка производится в пламени гремучего газа или светильного газа и кислорода при помощи специальных горелок.

Для плавки в электрических печах высокой частоты губчатую платину также прессуют в брикеты. Плавку производят в тиглях током высокой частоты (до 20 ООО пер/с) в течение 15–20 мин при температуре 2000 °C. Тигли должны быть известковые или магнезитовые. Шамотовые и графитовые тигли непригодны, так как в первых образуется хрупкий силицид платины, а во вторых происходит ее науглероживание.

Для получения изделий высокого качества без примесей кальция или магния плавку платины заменяют прессовкой под высоким давлением (металлокерамический способ).

При разливке платины в слитки применяют изложницы из известкового туфа, стали или чистого графита.

Слиток платины при остывании дает усадку, и на его верхней поверхности образуется впадина. При наличии пузырей внутри слитка поверхность его будет выпуклой. Слитки нагревают до 1200–1300 °C и проковывают под молотом,

Платина тверже меди, серебра и золота, причем твердость ее возрастает с увеличением количества примесей.

Платина хорошо проводит тепло и хорошо излучает его. Коэффициент теплопроводности в температурном диапазоне от 10 до 97 °C составляет 71,2 Вт/(мК).

Удельное количество теплоты в платине при температуре плавления в твердом состоянии – 314,8 Дж/г, в жидком состоянии-51,9 Дж/г.

Плотность платины изменяется в зависимости от условий обработки. Так, например, плотность литой платины составляет 21,5 г/см3, прокаленной платиновой проволоки – 21,43, а механически обработанной платины – 21,39 г/см3.

Удлинение чистой платины по мере повышения температуры резко возрастает до максимума, затем постепенно уменьшается.

Чрезвычайно пассивная к химическим реагентам платина в химически связанном состоянии дает большое количество соединений – водородистые, кислородные, галоидные, синеродистые.

К галоидным соединениям относится фтористая, хлористая, хлорная, бромная, бромистая, йодная и йодистая платина.

Фтористая платина образуется при действии фтора на платину при температуре около 300 °С.

Хлористую платину получают при нормальном давлении и температуре ниже 370 °С двумя способами:

при выпаривании досуха водного раствора платинохлористо-водородной кислоты с последующим измельчением и нагреванием оставшейся массы в фарфоровой чашке при температуре 220–230 °C до полного удаления хлора;

путем пропускания сухого хлора через губчатую платину, находящуюся в нагретой на масляной бане до 240–250 °С стеклянной трубке.

Хлористая платина представляет собой коричневый или серо-зеленый порошок, нерастворимый в воде и растворимый в горячей соляной кислоте с образованием платинистохлористо-водородной кислоты. Из раствора хлористая платина легко выкристаллизовывается в виде игл. При нагревании теряет часть кристаллизационной воды.

Хлорную платину получают нагреванием платинохлористо-водородной кислоты или ее кристаллов в струе хлора до температуры 360 °C либо растворением платины в «царской водке».

Хлорная платина представляет собой красно-бурые гигроскопические кристаллы, растворимые в воде, спирте (1 г препарата должен полностью растворяться в 10 г абсолютного спирта) и ацетоне. При температурах до 370 °C и нормальном давлении хлорная платина устойчива. При нагревании выше 370 °C она теряет хлор и переходит в трехвалентную платину PtCl3, выше 435 °C – в хлористую. При 582 °C хлористая платина полностью разлагается с образованием металлической платины.