Эксклюзив
Каздым Алексей Аркадьевич
08 октября 2015
4252

Алексей Каздым: Платиновые маталлы - родий, палладий, осмий, иридий, рутений

Платиновые металлы, серебристо-белые и тугоплавкие, наряду с серебром и золотом, из-за красивого внешнего вида и высокой химической стойкости, относят к благородными металлами.

К платиновым металлами, или платиноидам относятся: рутений, родий, палладий, осмий и иридий.

Палладий и родий в 1803 году обнаружил в самородной платине английский ученый У. Х. Волластон. Палладий получил свое название от малой планеты (астероида) Паллады (открытой в 1802), а родий (от греч. rhodon – роза) назван по розовато-красному цвету его солей.

В 1804 году английский химик Смитсон Теннант в остатке после растворения самородной платины в царской водке открыл иридий (название от разнообразия окраски его соединений, от греч. iridos радужный)  и осмий (названный так из-за резкого запаха его оксида, греч. osme - запах).

А в 1844 году К. К. Клаус при исследовании остатков от аффинажа (очистки) уральской самородной платины в Петербургском монетном дворе открыл еще один платиновый металл - рутений (от лат. Ruthenia— Россия).

Платиновые металлы принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре крайне мало.

Самые редкие в земной коре — рутений и иридий (1·10-7% по массе), наиболее распространен осмий (5·10-6%).

Но что весьма интересно -  весьма высоко среднее содержание платиноидов в каменных метеоритах (10-4 - 10-5 % по массе).

Платиновые металлы встречаются на Земле в основном в самородном виде, известны и немногочисленные соединения с серой, мышьяком и сурьмой.

Основным источником получения платиновых металлов служат сульфидные медно-никелевые руды, месторождения которых находятся в России (Норильск, Красноярский край), Канаде, ЮАР и других странах. Цена на палладий составляет около 200-300 долларов за килограмм

Иридий применяют в основном в виде сплава с платиной (до 10% иридия). Из платино-иридиевого сплава сделаны международные эталоны метра и килограмма. Из него также изготовляют тигли, в которых выращивают кристаллы для лазеров, из сплава иридия и осмия делают опоры для стрелок компасов и других приборов.

Из чистого иридия изготовляют тигли для кристаллов для лазера и  полудрагоценные камни, используют для иридирования поверхностей ювелирных изделий («иридистое золото»), вследствие чего они приобретают светло-серый, очень блестящий оттенок.

Мировое производство иридия около 1000 кг в год, основные страны-производители - ЮАР, Канада, Россия. Стоимость иридия на мировом рынке около 200 долларов за грамм,

Родий способен сорбировать водород, является важным катализатором, ускоряющим химические реакции, также он входит в состав сплавов, обладающих высокой твердостью и стойкостью против истирания и окисления. Благодаря своей высокой отражающей способности (80% лучей видимой части спектра), а также высокой стойкостью против окисления является хорошим материалом для покрытия рефлекторов прожекторов и зеркал точных приборов. Из сплавов родий-платина изготовляют лабораторную и заводскую аппаратуру, проволоку для термоэлектрических пирометров. В ювелирном производстве родий используют в качестве защитно-декоративного покрытия родием ювелирных изделий из золота и серебра.

Родий имеет очень светлую окраску, и по виду напоминает серебро, но, в отличие от него, не темнеет на воздухе и поэтому родирование (покрытие слоем родия) применяется для защиты серебряных изделий от потемнения.

Родий входит в состав платиновых ювелирных сплавов (на территории России применяется лишь одна марка сплава платина - родий  950 пробы).

Цена родия составляет около 6500 долларов за тройскую унцию (31.1035 грамма).

Палладий применяется как катализатор на многих химические производствах, используется для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных приборов, в производстве медицинских инструментов, деталей кардиостимуляторов, лекарств, а также служит для изготовления ювелирных изделий и для протезирования зубов.

Сплав золото-палладий, так называемое «белое золото», широко используются в ювелирном деле.

Палладий даже в незначительном количестве (1 %) способен резко изменить цвет золота в серебристо-белый.

В состав «белого золота» 750-й пробы могут входить 75% золота, 7% серебра, 14% палладия и 4% никеля.

Основные сплавы палладия с серебром, применяемые в ювелирном деле имеют пробу 500 и 850 (они наиболее технологичны и привлекательны). Помимо стандартных сплавов палладия в ювелирном производстве иногда используются декоративные соединения палладия с индием, образующие широкую цветовую гамму - от золотистого до сиреневого. Но изделия из них - пока большая редкость. 

В России применяют следующие сплавы палладия: ПД-250 (24.5% палладия и 72.1% серебра), ПД-190 (18.5% палладия и 78% серебра),  
ПД-150 (14.5% палладия и 84.1% серебра) и
ПД-140 (13.5% палладия и 53.9% серебра).

В мире добывается не более 300 тонн палладия, примерно 140 тонн добывает Россия, 86 тонн США и Канада, остальные страны – 9 тонн. Стоимость палладия – около 5 долларов за грамм.

Осмий очень твердый металл, поэтому, при создании сплавов с наивысшей износостойкостью, в их состав вводят осмий.

Кончики перьев дорогих авторучек (в частности знаменитый «Parker») изготовляют из сплава осмия и иридия.

Из сплавов осмия и иридия изготовляют режущие кромки хирургических инструментов, резцов для художественной обработки слоновой кости.

Осмистый иридий и иридистый осмий - хорошо известные минералы (соответственно невьянскит и сысертскит): в первом преобладает иридий, во втором - осмий. Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, но чаще входят в состав самородной платины.

Одно достоинство осмия – тугоплавкость, температура его плавления около 3000 0С.

На нужды химии расходуется почти половина мировой добычи осмия. Но следует помнить, что безобидные на вид бледно-желтые кристаллы четырехокиси осмия - сильный яд, раздражающий кожу и слизистые оболочки, вредно действующий на глаза. Кроме сильного и неприятного запаха, это соединение очень токсично токсично! Предельно допустимая концентрация (ПДК) четырёхокиси осмия в воздухе составляет 0.002 мг/м3, что всего в пять раз меньше ПДК для синильной кислоты (0.01 мг/м3).

Цена осмия весьма высока - от  15000 $ до  40000 $ долларов за грамм. Всего в мире ежегодно добывают примерно 600 килограмм осмия.

Рутений применяют для повышения коррозионной стойкости титана, как катализатор, в качестве жаропрочных материалов в аэрокосмической технике. В ювелирном деле рутений применяется для изготовления так называемого «черного золота»: для придания золотым сплавам чёрного цвета, поверхность ювелирного изделия покрывают слоем чёрного родия или рутения гальваническим методом, причём цвет покрытий варьирует в диапазоне от серого и тёмно-серого до чёрного.

Платиноиды встречаются и в живых организмах, и представлены главным образом рутением, а также изотопами рутения и родия.

Морские и пресноводные водоросли интенсивно концентрируют радиоактивные изотопы рутения (в сотни и тысячи раз, по сравнению со средой), ракообразные - в десятки и сотни, моллюски - до десятков, рыбы и головастики лягушек - от единиц до сотен.

Радиоактивный изотоп рутения-106 интенсивно мигрирует в почве, накопляясь в корнях наземных растений.

У наземных млекопитающих радиоактивные изотопы рутения всасываются через пищеварительный тракт, проникают в легкие, отлагаются в почках, печени, мышцах, скелете, и являются составной частью радиоактивного загрязнения биосферы. 

Рейтинг всех персональных страниц

Избранные публикации

Как стать нашим автором?
Прислать нам свою биографию или статью

Присылайте нам любой материал и, если он не содержит сведений запрещенных к публикации
в СМИ законом и соответствует политике нашего портала, он будет опубликован