Platinum Logam Kumpulan: Gambaran Keseluruhan, Senarai, Hartanah dan Aplikasi

Logam kumpulan platinum adalah enam elemen kimia berharga mulia yang terletak bersebelahan dalam jadual berkala. Kesemuanya adalah logam peralihan dari 8-10 kumpulan dalam tempoh 5-6.

Logam kumpulan platinum: senarai

Kumpulan ini terdiri daripada enam elemen kimia berikut yang disusun dalam rangka peningkatan berat atom:

• Ru adalah ruthenium.
• Rh ialah rhodium.
• Pd adalah palladium.
• Os adalah osmium.
• Ir adalah iridium.
• Pt adalah platinum.

Logam kumpulan platinum mempunyai warna putih keperakan, dengan pengecualian osmium, yang berwarna putih kehijauan. Tingkah laku kimia mereka adalah paradoks kerana mereka sangat tahan terhadap kebanyakan reagen, tetapi digunakan sebagai pemangkin yang mudah mempercepat atau mengawal kadar pengoksidaan, pengurangan, dan tindak balas hidrogenasi.

Ruthenium dan osmium menjadi kristal menjadi sistem heksagon yang hampir padat, sementara yang lain mempunyai struktur kubik berpusatkan muka. Ini dinyatakan dalam kekerasan ruthenium dan osmium.

Sejarah penemuan

Walaupun artifak emas yang mengandungi platinum bertarikh 700 BC. E., Kehadiran logam ini lebih mungkin kemalangan daripada keteraturan. Jesuit pada abad ke-13 menyebut batu-batu padat kelabu yang dikaitkan dengan deposit emas aluvial. Batu-batu ini tidak dapat dicairkan, tetapi mereka membentuk aloi dengan emas, sementara jongkong menjadi rapuh, dan mereka sudah mustahil untuk membersihkan. Batu-batu kecil ini dikenali sebagai platina del Pinto, pelet bahan perak dari Sungai Pinto, yang mengalir ke Sungai San Juan di Colombia.

Plat penempaan, yang hanya boleh diperolehi selepas pemurnian sepenuhnya logam, telah diasingkan oleh ahli fizik Perancis Shabano pada tahun 1789. Daripada itu dibuat sebuah piala, disampaikan kepada Paus Pius VI. Penemuan palladium pada tahun 1802 dilaporkan oleh ahli kimia Inggeris, William Wollaston, yang menamakannya. Unsur kumpulan logam platinum untuk menghormati asteroid. Wollaston kemudiannya mengumumkan penemuan bahan lain yang ada di bijih platinum. Dia memanggilnya rhodium kerana warna merah jambu garam logam. Penemuan iridium (selepas nama dewi pelangi Iridi kerana warna garam yang berbeza-beza) dan osmium (dari perkataan Yunani "bau" disebabkan oleh bau klorin oksida yang tidak menentu) dibuat oleh ahli kimia Inggeris Smithson Tennant pada tahun 1803. Saintis Perancis Ippolit-Victor Kolle-Descoty, Antoine-Francois Fourcroix, dan Nicolas-Louis Vauquelin mengetengahkan dua logam pada masa yang sama. Ruthenium, elemen terakhir yang terpencil dan dikenal pasti, menerima namanya dari nama Latin Rusia dari ahli kimia Rusia Karl Karlovich Klaus pada tahun 1844.

Tidak seperti bahan yang mudah diasingkan dalam keadaan yang agak tulen dengan penapisan api sederhana, seperti emas, perak, logam kumpulan platinum memerlukan rawatan kimia kimia yang rumit. Kaedah ini tidak tersedia sehingga akhir abad ke-19, jadi pengenalpastian dan pengasingan kumpulan platinum yang tertinggal di belakang perak dan emas selama ribuan tahun. Di samping itu, titik lebur tinggi logam ini terhad kepada penggunaannya sehingga para penyelidik di Britain, Perancis, Jerman dan Rusia mengembangkan kaedah untuk menukar platinum menjadi satu bentuk yang sesuai untuk diproses. Sebagai logam berharga kumpulan platinum mula digunakan dalam perhiasan sejak tahun 1900. Walaupun aplikasi sebegini tetap relevan hari ini, industri ini telah melampaui jauh. Palladium telah menjadi bahan yang sangat dicari untuk kenalan dalam relay telefon dan sistem komunikasi wayar lain, memberikan kehidupan yang panjang dan kebolehpercayaan yang tinggi, dan platinum, kerana ketahanannya untuk mencetuskan hakisan, telah digunakan semasa Perang Dunia Kedua dalam palam pencucuh pesawat tempur.

Selepas perang, pengembangan kaedah penukaran molekul semasa pemprosesan minyak mencipta permintaan yang besar untuk sifat-sifat pemangkin yang logam dari kumpulan platinum. Menjelang tahun 1970-an, penggunaan semakin meningkat apabila piawaian pelepasan kereta di Amerika Syarikat dan negara-negara lain membawa kepada penggunaan unsur-unsur kimia ini dalam penukaran pemangkin gas ekzos.

Bijih

Dengan pengecualian deposit aluvium kecil platinum, paladium dan osmium iridium (aloi iridium-osmium), ada praktikal tiada bijih di mana unsur kimia, logam dari platinum kumpulan, akan menjadi komponen utama. Mineral biasanya ditemui dalam bijih sulfida, khususnya dalam pentlandit (Ni, Fe) ₉ S ₈ . Yang paling biasa ialah Ruine ₂ laurit, irapsite, (Ir, Ru, Rh, Pt) AsS, osmiridium (Ir, Os), cuperite, (PtS) dan braggite (Pt, Pd) S.

Logam kumpulan platinum terbesar di dunia adalah kompleks Bushveld di Afrika Selatan. Rizab besar bahan mentah tertumpu di deposit Sudbury di Kanada dan Norilsk-Talnakh di Siberia. Di Amerika Syarikat, deposit kumpulan mineral platinum terbesar terletak di Stillwater, Montana, tetapi di sini mereka jauh lebih sedikit daripada di Afrika Selatan dan Rusia. Pengeluar platinum terbesar dunia ialah Afrika Selatan, Rusia, Zimbabwe dan Kanada.

Pengekstrakan dan pemprosesan

Deposit utama Afrika Selatan dan Kanada dikendalikan oleh kaedah tambang. Hampir semua logam dari kumpulan platinum diekstrak daripada mineral tembaga atau nikel sulfida oleh pemisahan pengapungan. Pencairan pekat menghasilkan campuran yang dibasuh keluar dari tembaga dan nikel sulfida dalam autoklaf. Sisa lebah pepejal mengandungi 15 hingga 20% logam dari kumpulan platinum.

Kadang kala pemisahan graviti digunakan sebelum pengapungan. Akibatnya, satu pekat yang mengandungi sehingga 50% logam platinum diperoleh, yang menghilangkan keperluan peleburan.

Sifat mekanikal

Logam kumpulan platinum berbeza dengan sifat mekanik. Platinum dan paladium agak lembut dan sangat lembut. Dengan logam ini dan aloi mereka, anda boleh bekerja dalam keadaan panas dan sejuk. Rhodium pertama kali dirawat panas, dan kemudian ia boleh dirawat dengan sejuk dengan penyepuhlindiran yang agak kerap. Iridium dan ruthenium mesti dipanaskan, mereka tidak meminjamkan diri kepada rawatan sejuk.

Osmium adalah kumpulan yang paling sukar dan mempunyai titik lebur tertinggi, tetapi kecenderungan untuk pengoksidaan mengenakan batasannya. Iridium adalah yang paling tahan kakisan logam platinum, dan rhodium dinilai untuk mengekalkan sifatnya pada suhu tinggi.

Aplikasi struktur

Sejak platinum anil sangat lembut, ia mudah terdedah kepada goresan dan kerosakan. Untuk meningkatkan kekerasan, ia bersatu dengan banyak elemen lain. Perhiasan platinum sangat popular di Jepun, di mana ia dipanggil "hakkin" dan "emas putih". Perhiasan untuk perhiasan mengandungi 90% Pt dan 10% Pd, yang mudah dikendalikan dan solder. Penambahan ruthenium meningkatkan kekerasan aloi, sambil mengekalkan ketahanannya terhadap pengoksidaan. Paduan platinum, paladium dan tembaga digunakan dalam produk palsu, kerana ia lebih keras daripada platinum-paladium dan kurang mahal.

Crucibles yang digunakan untuk pengeluaran kristal tunggal dalam industri semikonduktor memerlukan rintangan kakisan dan kestabilan pada suhu tinggi. Untuk permohonan ini, platinum, platinum-rhodium dan iridium paling sesuai. Aloi platinum-rhodium digunakan dalam penghasilan termokopel, yang direka untuk mengukur suhu tinggi sehingga 1800 ° C. Palladium digunakan dalam bentuk tulen dan campuran dalam peranti elektrik (50% daripada penggunaan), dalam aloi pergigian (30%). Rhodium, ruthenium dan osmium jarang digunakan dalam bentuk tulen - mereka berfungsi sebagai bahan tambahan paduan untuk logam lain kumpulan platinum.

Pemangkin

Sekitar 42% daripada semua platinum yang dihasilkan di Barat digunakan sebagai pemangkin. Daripada jumlah ini, 90% digunakan dalam sistem ekzos automotif, di mana pelet tahan api atau struktur sarang lebah berlapis platinum (serta paladium dan rhodium) menyumbang kepada penukaran hidrokarbon, karbon monoksida dan nitrogen oksida yang tidak terbakar ke dalam air, karbon dioksida dan nitrogen.

Aloi platinum dan 10% rhodium dalam bentuk mesh logam panas merah berfungsi sebagai pemangkin dalam tindak balas antara ammonia dan udara untuk menghasilkan nitrogen oksida dan asid nitrik. Apabila dibekalkan dengan campuran ammonia, metana boleh menghasilkan sianida. Dalam penapisan minyak, platinum pada permukaan aluminium oksida pelet dalam reaktor adalah pemangkin untuk penukaran molekul minyak rantaian panjang ke dalam isopara bercabang, yang diinginkan dalam campuran gasolin tinggi oktana.

Electroplating

Semua logam kumpulan platinum boleh digunakan secara galvanik. Kerana kekerasan dan kilauan salutan yang diperoleh, rhodium paling kerap digunakan. Walaupun kosnya lebih tinggi daripada platinum, ketumpatan yang lebih rendah memungkinkan menggunakan jisim bahan yang lebih kecil pada ketebalan sebanding.

Palladium adalah logam dari kumpulan platinum, yang merupakan yang paling mudah digunakan untuk lapisan. Disebabkan ini, kekuatan bahan meningkat dengan ketara. Ruthenium telah menemui aplikasi dalam alat yang direka untuk rawatan geseran pada tekanan rendah.

Sebatian kimia

Kompleks organik logam kumpulan platinum, seperti kompleks alkilplatinum, digunakan sebagai pemangkin dalam proses pempolimeran olefin, pengeluaran polipropilena dan polietilena, dan juga dalam pengoksidaan etilena kepada asetaldehid.

Garam Platinum semakin banyak digunakan dalam kemoterapi kanser. Sebagai contoh, mereka adalah sebahagian daripada ubat seperti "Carboplatinum" dan "Cisplatinum." Dilindungi dengan elektrod ruthenium oksida digunakan dalam pengeluaran klorin dan natrium klorat. Rhodium sulfat dan fosfat digunakan dalam mandi penyaduran rhodium .