ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ (платиноиды), семейство из 6 химический элементов VIII гр. периодической системы, включающее рутений (ат. н. 44), родий (45), палладий (46), осмий (76), иридий (77), платину (78). Вместе с Au и Ag составляют группу благородных металлов. Подразделяются на легкие (Ru-Pd) и тяжелые (Os-Pt).

Распространенность в природе и природные источники. Содержание ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. в земной коре (% по массе): Pt 5•10^-7, Pd 1•10^-6, Ir 1•10^-7, Rh 1•10^-7, Os 5•10^-6, Ru 5•10^-7 (по Виноградову). Руды ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. бывают коренные и россыпные, а по составу - собственно платиновые и комплексные (многие коренные месторождения медных и медно-никелевых сульфидных руд, россыпные месторождения Au с Pt, а также Au с осмистым Ir). Известно более 100 минералов ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм., они бывают двух типов. В россыпях встречаются самородные Pd и Pt и различные сплавы, в т.ч. с другими ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм., Fe, реже-с Au (содержат также и др. металлы), капр. палладиевая платина, железистая платина (Pt, Fe), изоферроплатина Pt₃Fe, плати-нистый палладий, осмистый иридий, иридиевая платина Pt₄Ir₂Fe, платинистый иридий Ir₄Pt, осмистый иридий Ir₂Os, ауроосмид (Ir, Os, Au) и др. Минералы второго типа-различные соединения ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. с S, Fe, As, Bi, Pb, напр, спериллит PtAs₂, куперит PtS, брэгтит (Pt, Pd, Ni)S, стибиопалладинит Pd₃Sb, лаурит RuS₂, холлингуореит (Rh, Pt, Pd, Ir)(AsS)₂ и др. Минералы этого типа встречаются в виде твердых растворов в медно-никелевых сульфидных рудах, являющихся основные пром. источником ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. На долю вторичных источников ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. (лом, отработанные катализаторы и др.) приходится от 10 до 33% ежегодного мирового производства этих металлов. Некоторые изотопы Pd, Ru и Rh накапливаются в продуктах деления U и Pu в ядерных реакторах.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ

	Показатель	Ru	Rh	Pd	Os	Ir	Pt
	Конфигурация внешний электронных оболочек атома
	М0	4d75s1	4d85s1	4d10	5d66s2	5d76s2	5d96s1
	Атомный и ионный радиусы*, нм
	М0	0,134	0,1342	0,137	0,135	0,135	0,138
	M4 +	0,076	0,074	0,076	0,077	0,077	0,077
	T. пл., 0C	2334	1963	1554	3027	2447	1769
	T. кип., 0C	4077	3727	2937	5027	~4380	-3800
	Плотн., г/см3	12,45	12,41	12,02	22,61	22,65	21,45
	С0p, Дж/(моль•К)	24,0	24,95	25,8	24,7	25,1	25,85
	S0298, Дж/(моль•К)	28,56	31,48	37,65	32,6	35,54	41,6
	, кДж/моль	38,3	21,53	16,7	31,8	26	20
	, кДж/моль	647,4	495,3	353	747,4	667,8	510

* Ионные радиусы даны по Шеннону при координац. числе 6.

** DH_пл и DH_исп приведены при температурах соответственно плавления и кипения.

Мировые прогнозные ресурсы ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. (без социалистич. стран) оцениваются в 75050 т (1985), в т.ч. в ЮАР 62000, США 9300, Зимбабве 3100, Канаде 500, Колумбии 150 т. В основные это запасы Pt (65%) и Pd (30-32%).

Свойства. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м.-светло-серые или серебристые тугоплавкие, труднолетучие металлы (см. табл.); Rh, Pd, Ir, Pt кристаллизуются в гранецентрир. кубич. решетке, Os и Ru- в гексагональной плотноупакованной. По механические свойствам ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. заметно различаются: Pt-мягкая, пластичная, легко вытягивается в тончайшую проволоку и прокатывается в фольгу, почти так же пластичен Pd; Os и Ru-хрупкие, Ir-твердый и прочный.

Наиб. характерные степени окисления для палладия +2, платины +2 и +4, иридия +2 и +3, осмия +4, +6 и +8, родия +3, рутения +3, +4 и +8. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. обладают исключительно высокой каталитических активностью, чаще других как катализаторы используют Pt и Pd. Палладий и в меньшей степени Pt хорошо растворяют H₂, Pd растворяет H₂ лучше всех металлов (до 800 объемов).

ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. отличаются химический инертностью, наиболее химически стойка Pt. Палладий растворим в горячих конц. HNO₃ и H₂SO₄, Pt и Pd и в меньшей степени RU- в царской водке, Ru в присутствии окислителей взаимодействие с H₂SO₄ и HClO₄, Rh медленно реагирует с конц. H₂SO₄, HBr, Pt медленно взаимодействие с кипящей H₂SO₄ и горячей HNO₃, медленно растворим в конц. HBr и HI. Все ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. растворим в царской водке после оглавления с KHSO₄ или спекания с неорганическое пероксидами. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. взаимодействие при нагревании со щелочами в присутствии O₂. С O₂ воздуха ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. образуют тончайшие оксидные пленки на поверхности: Os при 500-600⁰C, Ru выше 450⁰C, Pt при 900-1000⁰C, Ir и Rh около 2000 ⁰C. Os может гореть на воздухе, a HNO₃ окисляется до OsO₄.

Известны сотни простых и тысячи комплексных соединений ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. В растворах существуют только комплексные ионы ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. Устойчивость высоких степеней окисления ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. в комплексных соединений уменьшается в рядах Ru > Rh > Pd и Os > Ir > Pt. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м., особенно в низких степенях окисления, представляют собой мягкие льюисовские кислоты по Пирсону; в водных растворах устойчивость галргенидных комплексов уменьшается в ряду F ^- <Cl ^- < Вг ^- <I ^-, а в случае многоатомных лигандов, в т.ч. органических,-в ряду донорных атомов О < N < SС. Одна из особенностей химии ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м.-кинетическая инертность комплексов этих металлов в реакциях замещения лигандов в координац. сфере. Инертность комплексов в существ. степени зависит от степени окисления ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. и природы лиганда, но в целом уменьшается в ряду Ir > Rh > Pt > Ru > Os > Pd.

Получение. Способ извлечения и разделения ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. существенно зависит от типа исходного сырья. Переработка россыпей сводится к добыче песка и его обогащению гравитац. методами. Переработка медно-никелевых сульфидных руд обычно включает операции механические и флотац. обогащения, пирометаллургич. переработки концентратов и гидрометаллургич. рафинирования (аффинаж).

При переработке медно-никелевых сульфидных руд ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. концентрируются в различные полупродуктах производства; большая часть, особенно Pd и Pt, концентрируется в анодных шламах (после электролитич. рафинирования Cu и Ni); из них получают концентраты ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм., которые направляют на аффинажные заводы. Схемы аффинажа ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. включают после-доват. операции обработки концентрата химический реагентами. Например, для выделения Pd и Pt концентраты ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. обрабатывают царской водкой. К фильтрату, содержащему Pt, Pd и Au, добавляют FeSO₄ и осаждают Au. Из раствора, содержащего Pd и Pt в виде [PtCl₆]^2- и [PdCl₄]^2-, добавлением NH₄Cl осаждают (NH₄)₂[PtCl₆], который прокаливают до платиновой губки, затем повторяют растворение в царской водке, осаждение и прокаливание. Раствор, содержащий Pd, обрабатывают водным NH₃ и соляной кислотой, при этом осаждается Pd(NH₃)₂Cl₂; переосаждение повторяют до получения чистого вещества, которое прокаливают до палладиевой губки. Из оставшегося после обработки царской водкой концентрата, используя последоват. операции сплавления, растворения и осаждения, получают чистые (NH₄)₃[RhCl₆], (NH₄)₃[RuCl₆], (NH₄)₂[IrCl₆], которые прокаливают в атмосфере H₂ до Rh, Ru, Ir. В ряде схем аффинажа используют экстракц. методы. Высокочистые ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. получают методом зонной плавки, вытягиванием монокристаллов из расплава.

Определение. При анализе проб, содержащих от 10^-8-10^-7 до ~10% ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м., часто необходимо предварит. кон-центрирование и разделение ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. Чаще всего для этого используются метод пробирной плавки (см. Пробирный анализ), сорбц. и экстракц. концентрирование. Метод пробирной плавки основан на высокотемпературном извлечении ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. расплавленными Pb, Ag, Cu, сплавами Pb с Ag, Cu с Ni, NiS.

При сорбц. методах концентрирования наиболее применение находят сорбенты с комплексообразующими группами. Для разделения ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. в виде заряженных комплексов с неорганическое и органическое лигандами используют хроматографич. методы. Экстракц. методы основаны на избират. извлечении органическое растворит о-лями из водных растворов соединений ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. с экстрагентами. Для концентрирования Ru и Os используют избират. отгонку и экстракцию оксидов MO₄.

Для анализа проб с низким содержанием ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. (горные породы, руды и продукты их переработки, технол. растворы, морская вода и рассолы, речная вода, сбросные воды, реактивы) используют нейтронно-активац., атомно-эмис сионный, атомно-абсорбц., ренттенофлуоресцентный, спектемпературофотометрич. методы анализа. Для сплавов, концентратов ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м., отработанных катализаторов, вторичного сырья ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. применяют рентгенофлуоресцентный, кулонометрич., атомно-абсорбц., гравиметрич. методы. Примеси благородных и неблагородных металлов в ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. определяют масс-спектро-метрич., атомно-эмиссионным и атомно-абсорбционными методами.

Применение. П.м. применяют в виде индивидуальных металлов и их сплавов друг с другом, а также с Au, Ag, Со, Cu и др. Сплавы ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. обладают большей твердостью, прочностью и устойчивостью к коррозии по сравнению с индивидуальными металлами. Осн. области применения ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ м. и их сплавов: катализаторы гидрирования, дегидрирования, окисления, дожигания выхлопных газов автомобилей, в топливных элементах; легирующие добавки в сплавах; материалы для высокотемпературных термопар, термометров сопротивления, электрич. печей сопротивления, химически стойкой посуды, электродов, электрич. контактов, мед. инструментов, стеклоплавильных аппаратов; основные компонентов резистивных и конденсаторных материалов; тугоплавкие припои; компоненты постоянных магнитов (например, сплав Pt-Co); защитные покрытия на металлах; ювелирная промышленость.

История открытия ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫм. началась в сер. 18 в., когда испанцы в Южной Америке обнаружили, что при промывке песка вместе с золотом отмывались тяжелые серебристые песчинки, которых иногда было больше золота. Такой "песок" загрязнял золото, т. к. по внешний виду он напоминал серебро и в то же время был полностью "бесполезен", его уничижительно назвали серебришком (plata - по-испански серебро). Однако последующей исследование образцов "тяжелого песка" позволило выделить пять новых элементов. На рубеже 18 и 19 вв. в Великобритании (У. Волластон, С. Теннант), России (А. А. Мусин-Пушкин) и Франции (Л. Воклен, А. Фуркруа) разработаны методы получения ковкой платины, в 1803 Волластон получил Pd, в 1804 он же выделил Rh, а Теннант -Ir и Os. Значительно позднее, в 1844, после четырех лет исследований уральской руды профессор Казанского университета К. К. Клаус выделил новый металл, который он назвал рутением в честь России (ср.-век. лат. Ruthenia-Россия).

Литература: Аналитическая химия платиновых металлов, M., 1972; Ливинг-стон С., Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины, пер. с англ., M., 1978; Пробоотбирание и анализ благородных металлов. Справочник, 2 изд., M., 1978; Платина, ее сплавы и композиционные материалы, M., 1980; Юделевич И. Г., Старцевa E. А., Атомно-абсорбционное определение благородных металлов, Новосиб., 1981; Благородные металлы. Справочник, M., 1984; Металлургия благородных металлов, 2 изд., M., 1987; Griffith W. R., The chemistry of the rares platinum metals (Os, Ru, Ir and Rh), ed. by A. Cotton, G. Wilkinson, L., 1967. O. M. Петрухин.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей