Где больше содержится атомов в 1 мг платины или в 1 мг золота

Опубликовано: 17.04.2024

Илья Леенсон,
канд. хим. наук, доцент Высшего химического колледжа РАН
«Троицкий вариант» №2(246), 30 января 2018 года

В прошлом номере (ТрВ-Наука, №246 [1]) рассказывалось о трех основных монетных металлах — золоте, серебре и меди, из которых чеканили монеты в течение тысяч лет. Другие металлы использовались в прошлые столетия для чеканки монет редко. Однако был в истории России период — с 1828 по 1845 год, когда были выпущены для обращения платиновые монеты достоинством 3, 6 и 12 руб., причем большими тиражами — всего было отчеканено почти 1,5 млн монет, что уникально для мировой практики.

Платина — один из самых тяжелых и дорогих металлов. Ее среднее содержание в земной коре всего 5 мг на тонну. По плотности (21,45 г/см 3 ) платина лишь немногим уступает самым тяжелым металлам — осмию и иридию: кирпич, сделанный из платины, весил бы более 40 кг!

Платина была известна аборигенам Южной Америки с древних времен. Крупинки этого тяжелого белого металла находили вместе с золотом в россыпях. Расплавить металл не удавалось в самом сильном пламени: платина плавится лишь при температуре 1769°С. В Европе платина стала известна только в XVI веке; ее привезли испанцы из своих американских владений. Они назвали металл платиной; по-испански plata — серебро, а platina — уменьшительное от plata, «маленькое серебро», «серебришко». Действительно, цветом платина напоминала серебро; Б. Л. Пастернак сравнивал с цветом платины первый снег, «когда он платиной из тигля просвечивает сквозь листву. ».

Научное описание платины впервые дал в 1740 году работавший в Перу испанский геодезист и астроном Антонио де Ульоа (1716–1795). Вскоре образцы этого металла были изучены химиками в Англии и Швеции. Долгое время платина не находила применения и ценилась намного ниже, чем золото. Этим воспользовались недобросовестные ювелиры, которые подмешивали платину к золоту. Оба металла легко сплавляются, причем при 20-процентном содержании платины температура плавления снижается на 450°С по сравнению с чистой платиной, а при 10% платины — уже на 550°С. Снаружи изделие золотили.

Фальшивомонетчики помещали платиновый диск в центр золотой монеты. Обнаружить такие подделки было очень трудно: плотности золота и платины близки. В результате испанское правительство отдало распоряжение прекратить ввоз в страну платины, все ее запасы утопить в море, а в дальнейшем при разработке золотых россыпей в Колумбии тщательно отделять платину от золота и топить под надзором королевских чиновников в колумбийских реках Боготе и Кауке.

Так продолжалось до второй половины XVIII века, когда платину научились очищать и обрабатывать, а химики нашли ей применение: платина исключительно устойчива к агрессивным химическим кислотам и щелочам. В 1784 году был изготовлен первый платиновый тигель, в 1809 году — платиновая реторта массой 13 кг; такие реторты использовали для концентрирования серной кислоты. Изделия из платины делали путем ковки или горячего прессования, поскольку электропечей, дающих достаточно высокую температуру, тогда не было. Со временем научились расплавлять платину в пламени гремучего газа. На Всемирной выставке 1862 года в Лондоне можно было видеть образцы платины массой до 200 кг. Несмотря на внушительную массу, такой образец, если бы он был в виде куба, имел бы размер чуть больше 20 см.

В России впервые обнаружили платину близ Екатеринбурга на Урале в 1819 году, а в 1824 году в Нижнетагильском округе были открыты платиновые россыпи. На горе Соловьёва в районе Нижнего Тагила только за три года было найдено около ста самородков массой до 9 кг. Многие из них хранятся в коллекциях Алмазного фонда. В 1904 году на Урале был найден самый большой в мире (из сохранившихся) самородок платины массой 8395 г.

Уральские месторождения были настолько богатыми, что Россия быстро заняла первое место в мире по добыче этого металла. Так, в одном лишь 1828 году в России было добыто более 1,5 т платины — больше, чем за 100 лет в Южной Америке. А к концу XIX века добыча платины в России в 40 раз превышала суммарную добычу во всех остальных странах. До 1914 года второй после России страной по масштабам добычи платины была Колумбия. В 1930-е годы в лидеры вышла Канада, а после Второй мировой войны — Южная Африка (в СССР данные по добыче платины, как и других стратегических материалов, были засекречены)

В 1826 году металлурги П. Г. Соболевский и В. В. Любарский изобрели метод получения ковкой платины с помощью прессования и последующей выдержки в раскаленном добела состоянии. В 1828 году по предложению министра финансов Российской империи графа Егора Францевича (Георга Людвига) Канкрина (1774–1845) начался выпуск платиновых монет. Канкрин был блестящим профессионалом. Образование он получил на своей родине, в Германии. Будучи во время Отечественной войны 1812 года генерал-интендантом русских войск, Канкрин совершил невероятное в истории России: из 425 млн руб., ассигнованных на ведение войны, в 1812–1814 годы было израсходовано менее 400 млн и ни копейки не украдено!

Канкрин провел успешную финансовую реформу. Он имел мужество отказывать императору Николаю I в деньгах, предназначавшихся, как считал министр, на ненужные расходы. Егор Францевич много сделал для исследования геологии России, поспособствовав привлечению в экспедиции иностранных ученых, в числе которых был Александр фон Гумбольдт. В честь Канкрина назван род растений канкриния, а также найденный на Урале минерал канкринит.

Граф Канкрин доказал выгодность выпуска платиновых монет. Платины на уральских рудниках добывали много, промышленного применения в России она не находила. Владельцы же уральских рудников Демидовы извлекали большую выгоду от продажи платины правительству.

Размер выпускавшихся трех- , шести- и 12-рублевых платиновых монет (23,3, 28,5 и 35,95 мм) соответствовал серебряным монетам с номиналом 25 и 50 коп. и 1 руб (рис. 1). Но так как платина была тогда в шесть раз дороже серебра (в конце 2017 года — в 50 раз!), номинал на монетах получился необычный.

В 1844 году Канкрин ушел в отставку по болезни и возрасту. И в 1845 году по настоянию нового министра финансов Ф. П. Вронченко выпуск платиновых монет был прекращен, а все монеты были срочно изъяты из обращения. Причины этой панической меры называют разные. По одной версии, боялись подделки этих монет за границей (где платина была якобы дешевле) и их тайного ввоза в Россию. Однако ни одной поддельной монеты среди изъятых не обнаружили.

По более правдоподобной версии, спрос на платину и ее цена в Европе выросли настолько, что металл в российских монетах стал дороже их номинала. Но тогда уже следовало бояться другого: тайного вывоза монет из России и их переплавки. Интересно, что знаменитый английский физик Майкл Фарадей на своей популярной лекции о платине, прочитанной в Лондоне 22 февраля 1861 года, показывал русские платиновые монеты. Проанализировав их состав, он нашел, что в монетах содержится 96,1%, платины, 1,2% иридия, 0,5% рутения, 0,25% палладия, 1,55% железа и 0,4% меди. Фарадей отдал должное российским мастерам, сумевшим отчеканить монеты из недостаточно очищенной и потому довольно хрупкой платины.

Современные более точные исследования состава этих монет провел эксперт Государственного исторического музея Андрей Владимирович Будников. Их целью было уточнить состав и выяснить, чем подлинные монеты 1828–1845 годов отличаются от множества качественных подделок. Исследование химического состава проводилось рентгено-флуоресцентным методом; глубина анализируемого слоя — десятые доли миллиметра. Были проведены сотни замеров.

Оказалось, что примесей в подлинных платиновых монетах 1828–1845 годов может быть немало: железа — 5,62%, меди — 2,24%, никеля — 0,55%, иридия — 2,55%, родия — 0,6%, палладия — 1,54%, рутения — 0,15%. Как пишет автор исследования, «распределение примесей неравномерное как в пределах кружка, так и между ними независимо от года выпуска и номинала монеты. Эта неоднородность внешне подчеркнута часто встречающейся «полосчатостью» на поверхности монет, наличием сварных швов между отдельными порциями платины (рис. 2).

Современные подделки, в большинстве случаев изготовленные из литой платины, этим признаком не обладают. Платина подлинных и поддельных монет отличается по плотности. У монет из металла, полученного по способу Соболевского и Любарского, плотность имеет пониженное значение (иногда менее 20 г/см 3 ) против 21,46 г/см 3 , характерной для чистой литой платины. Подлинные платиновые монеты в большинстве случаев обладают магнитными свойствами, иногда сильными: кружок притягивается к магниту».

Чеканка платиновых монет возобновилась в СССР в 1977 году и продолжалась по 1991 год. Так, в период подготовки к Олимпиаде 1980 года было отчеканено пять монет номиналом 150 руб. из платины 999-й пробы тиражом от 7820 до 24 160 экз (рис. 3).

В 1988 году в серии, посвященной тысячелетию крещения Руси, была выпущена платиновая монета «Слово о полку Игореве» (рис. 4). Чеканка юбилейных и памятных платиновых монет продолжалась и в постсоветское время. Они имеют номинал 25, 50 и 150 руб. и массу 1/10, ¼ и ½ унции. Платиновые монеты выпускались в сериях «Эпоха просвещения», «Русский балет» (рис. 5) и др.

Выпускают платиновые монеты и другие страны. Среди них США (рис. 6), Канада, Великобритания (рис. 7), Китай, Франция, Португалия, Эстония и др.

Широко используют дорогую платину и в ювелирном деле. Не все, например, знают, что платина при содержании всего 8,4% делает золотой сплав совершенно белым.

В закладки

Человек привык к постоянным изменениям, новым технологиям настолько, что перестал обращать внимание на привычные вещи.

Колесо, огонь, ткань, камень, металл, даже пластик стали для нас чем-то обыденным, повседневным.

Однако есть один вечный материал, не потерявший своей актуальности: золото было и остаётся мерилом ценности и движителем прогресса.

Откуда взялся этот удивительный металл, без которого нет нашей банковской системы и нельзя представить космические полёты?

Почему все, что есть вокруг, так или иначе связано с золотом?

Знакомство человека с золотом

Золотая крошка, полученная просеиванием золотоносного песка

Первые известные письменные упоминания о применении золота в этом значении относятся к египетским записям династии Менеса в 3100 году до н.э., а золотые культовые изделия находят при раскопках шумерских городов-государств, на месте Мохенджо-Даро.

Многие из древнейших источников утверждают, что золото прибыло к ним из колыбели человечества — африканских территорий, на которых сегодня расположены Судан, Эфиопия, Сомали, Зимбабве и, возможно, Руанда.

К сожалению, редкость золота оставила его культовым материалом — иначе вместо «медного века» мы знали бы исторический «золотой век», который наступил бы много раньше.

Сохранившаяся маска империи инков

Тем не менее, цивилизации Центральной и Южной Америки смогли совмещать культовое и промышленное значение золота, изготавливая из него не только амулеты и монеты, но и множество более прозаичных вещей — например, широкоизвестную «черепицу», которой индейцы оплатили Писарро выкуп за Великого Инку.

К сожалению, артефакты Нового Света переплавили в слитки. Они могли бы не только рассказать о применении золота, но и подсказать, как могли его использовать древние европейцы, так же потерявшие в переработке древние вещи из драгоценных металлов.

Уникальные свойства золота, которые нам ещё только понадобятся

Ртуть и сегодня помогает добывать золото

Кроме ковкости и пластичности золото быстро проявило и другие свои чудесные свойства. Одно из них — способность создавать тончайшие плёнки, которые называют «сусальным золотом».

Их получают длительным прокатом, ковкой или нанесением расплава золота с ртутью — амальгамой. В результате получаются листки толщиной до

0,1 мкм (100 нм). При желании можно создать и тончайшие, но прочные нити-проволоку.

Кроме того, длительное время считалось, что золото нельзя растворить кислотой. По-крайней мере, чистой: из чистых кислот золото поддаётся только селеновой, но традиционно используют «царскую водку».

Золотоносный песок

Уникальные физические свойства и редкое, но своеобразное получение из золотоносных вод (наиболее древняя добыча именно намывная) или самородков дали человечеству повод посчитать золото «металлом богов».

Даже пресловутое «Золотое руно» ничто иное, как овечьи шкуры, разостланные в реках для получения частичек золота. После продолжительного намывания, их сжигали и получали небольшие золотые слитки.

Откуда, по мнению древних людей, бралось золото? Дар подземных богов, их церемониальные вещи и лучи самого солнца.

Золото появилось во взрывах звёзд. Но можно сделать самим

Неочищенный золотой самородок. Такие находили, находят и будут находить

Последующее развитие науки, в особенности ядерной физики и материаловедения, заставило ученых задуматься всерьез: откуда берутся те или иные соединения и элементы Периодической таблицы в природе?

Золото присутствует не только в месторождениях. Оно распылено по всей планете, и в небольших долях присутствует даже в животных и самих людях.

По некоторым оценкам океан содержит 20 миллионов тонн растворенного в воде золота, но в настолько низких концентрациях, что процесс его добычи на данном этапе является слишком дорогостоящим.

Долгое время предполагалось, что золото присутствовало в изначальном составе Земли до формирования земной коры, а вулканическая активность планеты заставила частично «подняться» на поверхность в виде месторождений.

Золотоносная жила. Извлечь металл из такой под силу даже примитивной технологии

Эту теорию частично объясняет присутствие элемента в постмагматических породах. Кроме того, большинство первичных месторождений имеют крупные включения металла и располагаются в виде золотоносных жил.

Однако, большое количество золота распылено в твердых породах в атомарном виде. Кроме того, планеты образуются из газопылевых облаков и содержат только некоторые тяжелые элементы в очень незначительном количестве.

Как показывают современные данные, для получения золота необходима ядерная реакция с высоким излучением нейтронов. Только так, длинной цепочкой преобразований, можно получить радиоактивное золото.

Сверхновая звезда когда-то считалась родоначальником золота

А вот спектральные линии Солнца содержат соответствующие золоту включения. Стало быть, оно там есть и могло бы с солнечным ветром попасть на Землю.

Если не попало туда раньше. Солнечный ветер не обеспечил бы равномерного распределения элемента. Эти противоречия и достижения астрофизики привели к появлению теории о появлении создания золота при взрывах сверхновых звезд.

И только в 2013 году ученым из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже удалось обнаружить следы золота при анализе гамма-всплеска, зафиксированного на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли.

Гамма-всплеск был связан со столкновением двух нейтронных звезд и последовавшим взрывом. Именно этот супервзрыв породил золото массой в несколько наших Лун, а также другие тяжелые металлы.

Именно после такого события золото попало к нам

Вероятно, аналогичный поток частиц побывал на Земле около 540 миллионов лет назад и даже раньше, оставив первые золотоносные породы.

Постепенно рассеянные атомы под действием геологических процессов сформировали современные золотые жилы, с которыми все человечество знакомо по десяткам произведений, описывающих «золотую лихорадку».

Золото есть во всём, и даже в нас. Но совсем немного

Золота почти всегда добывают там, где вода: оно вымывается из руд

Бомбардировка из космоса удалась: сегодня золото можно найти везде, хотя в процентном соотношении к общей массе планеты его очень мало.

Так, в кубометре воды находится не менее 5 миллиграмм этого металла. Первичные золотоносные руды содержат не менее 25-40% элемента, что очень много по сравнению с другими промышленными металлами.

Кроме того, распространена самородная форма как относительно чистого золота, так и его естественного сплава с серебром — электрума.

Ещё одна форма самородного золота: “зерна”

Часто самородки встречаются во вторичных насыпных месторождениях, появившихся в результате разрушения первичных золотоносных пород.

Иные, более легкие минералы покидают это место под действием ветра или воды, повышая концентрацию золота на определенном участке.

Благодаря таким месторождениям, человечество начало добывать золото промышленным способом уже 3000 лет назад. Тем же временем датируются первые украшения, найденные в гробницах древних Египта и Шумера — колыбелей человеческой цивилизации.

Современные охотники за золотом мало отличаются от своих коллег тысячу или две назад

Сегодня добыто порядка 166,6 тысяч тонн золота. Ежегодно эта цифра увеличивается на почти 3 тысячи тонн, причем цифра неуклонно растет.

Меньше, чем конструкционных металлов вроде железа или никеля. Но едва ли не 30% драгоценного металла в прошлом получено из самородной и намывной формы, что невозможно для других.

Добыча золота неизменна тысячи лет. Но есть варианты

Комбинат для химического получения золота из руд

В прошлом золото в основном добывалось промывкой — модифицированным древним способом. Раньше это делали в золотоносных реках, собирая песок и промывая его под напором воды.

Сегодня золотоносную руду поднимают на поверхность, дробят её (аккуратно, чтобы не просмотреть самородки) и обрабатывают в потоке воды. Минералы с плотностью меньше золота (а это почти все минералы земной коры) смываются, и металл концентрируется в тяжёлой фракции песка, которая называется шлихом.

Драга, промышленным способом промывающая золотоносный песок

Кроме того, получили распространение химические методы получения золота из минералов с низким содержанием элемента. Подходит он и для крепко связанных частиц основной породой золота.

Амальгамация известна с I века до нашей эры благодаря работам на месторождениях современной Испании. Этот метод предполагает смешивание золотоносной породы с ртутью, сбор амальгамы и последующее разделение металлов.

В Африке и сегодня добывают золото с помощью ртути. Голыми руками

Цианирование предполагает растворение золота из пород с помощью синильной кислоты, воздуха и воды. Имеет ограниченное применение и даёт металл с множеством примесей, но в ряде случаев безальтернативен.

Регенерация осуществляется действием 10 % раствора щёлочи на растворы солей золота с последующим осаждением аффинажного золота на алюминий из горячего раствора. Сложный и дорогостоящий метод.

Без золота нет экономики, гаджетов и танков

Золотой стандарт отменили. Но роль золота в экономике увеличилась

Все знают, что из золота с добавлением других металлов делают ювелирные украшения (чистое золото слишком мягкое, чтобы держать форму), и что в его «виртуальные слитки» можно инвестировать сбережения.

Многие знают, что золото являлось основой банковской системы мира, пока не был осуществлен переход к единой условной единице — доллару, в котором сегодня производятся основные взаиморасчеты на международной арене.

Но главное значение золота в XX и XXI веке чаще всего ускользает от внимания. Золото — превосходный проводник, не поддающийся воздействию большинства окислителей, поэтому не теряющий своих электрических свойств.

Золоченые радиодетали раньше использовались в военной технике. Теперь — во всей высокоточной

Поэтому из него делали и продолжают делать контакты особо ответственных приборов. Им покрывают платы, разъемы и даже добавляют в провода для их гарантированной работы.

Эксперты подсчитали, что в iPhone содержится около 30 мг золота, основная часть которого приходится на контактные площадки плат. И это количество не меняется уже много лет.

Что ещё важнее, золото применяется в качестве мишеней при изготовлении различных источников излучения: на них происходит резкая остановка разогнанных частиц для последующего получения других, искомых в эксперименте.

Вопреки усмешкам вокруг аудиофилов, в ряде схем золото безальтернативно: заменить его можно только более дорогими и труднообрабатываемыми редкоземельными металлами, такими как палладий, иридий, платина.

Чаще всего добывать золото из приборов нетрудно, но утомительно. Зато почти химически чистое

Серебро не так хорошо поддается пайке и куда чувствительнее к агрессивным средам. Так же оно имеет определенные электорхимические свойства, не позволяющие использование «аргентума» в высокоточной технике из-за изменения параметров материала.

Условный ламповый телевизор «Рекорд» из прошлого века содержал до 100 миллиграмм золота и около 2,5 грамм серебра. Более точные военная техника или профессиональные измерительные приборы — ещё больше.

Вместо финала: золото нужно даже в космосе

Израильский спутник, покрытый золотой фольгой для теплоизоляции

Конечно, сейчас в таких количествах драгоценные металлы в бытовой технике не используются, но ежегодно не менее 10% от общей добычи (примерно 300 тонн на 2014 год) идет для изготовления промышленных изделий.

В результате вторичная переработка золота достигает не менее четверти от общей добычи, или 1100 тонн.

В ближайшее время будут протестированы «золоченые крылья» для космических аппаратов — солнечные панели нового типа с напылением тонких пленок золота, которые повысили эффективность панелей в 11 раз.

Нанопленка, необходимая для изготовления высокоэффективной солнечной батареи

Без золота — не будет звездных перелетов, зубных протезов и высокоточной электроники.

Но чем больше потребление, тем больше добыча: недалек тот день, когда золото на Земле добывать станет экономически неэффективно.

И вот тогда появятся первые космические колонии для добычи драгоценных металлов на Луне и Марсе, как предсказывали писатели-фантасты. Настанет эпоха межпланетных перелетов, которую породит новая “золотая лихорадка”.

В закладки

Кроме золота и платины, есть еще несколько невероятно дорогих металлов намного ценнее. Среди них есть один металл, который по темпам роста превзошел даже биткойн в 2021 году. Еще один стоит дороже золота в 7 раз и добывается в объеме всего 30 тонн в год, в то время как другой — всего 3. Рассказываем об этих и других редких и дорогих металлах.

Иридий

Иридий — химический элемент с атомным номером 77 в периодической системе химических элементов. Это один из самых редких металлов в земной коре, его годовое производство составляет всего три тонны. Плотность иридия сравнима с осмием. Кроме того, он является наиболее коррозионно-стойким металлическим элементом, устойчивым к воздействиям воздуху, воде, солям и кислотам.

История открытия этого вещества несколько прозаична. Iridium был открыт вместе с осмием во время проведения процедуры получения платины аффинажным способом. Ученый, совершивший это открытие, Теннант, был восхищен красотой картины, которую создают соли Iridium — «радуги». Так и родилось название этого химического элемента.

Чистый металл не токсичен, но способен вступать в реакции с образованием ядовитых веществ, например, фторид IrF6.

Иридий — один из самых редких драгоценных металлов, который встречается как побочный продукт при добыче платины и палладия, — с начала этого года подорожал уже на 131%, сообщает Bloomberg. Это намного больше, чем биткоин, стоимость которого с января выросла на 85%.

Сейчас иридий стоит в три раза дороже золота — по $6 000 за унцию. Он используется для производства премиальных свечей зажигания и в электронике. Стоимость металла растет из-за перебоев с поставками в прошлом году и высокого спроса.

Из-за резкого подорожания иридий стал привлекательным активом для инвесторов, отмечает агентство. Однако купить его не так просто — металл не торгуется на бирже или через биржевые фонды. Инвесторам приходится обращаться напрямую к производителям и покупать иридий в слитках или перекупать его по более высокой цене.

Вместе с иридием вырос спрос и на другие редкие металлы платиновой группы.

Как и другие МПГ, иридий добывается как побочный продукт производства никеля. Крупнейшие месторождения иридия находятся в Южной Африке и России.

Из-за своей твердости иридий трудно превратить в пригодные для использования детали. Однако те характеристики, которые затрудняют работу с ним, и делают его ценной добавкой для упрочнения сплавов. Несмотря на то, что это каталитический металл, из-за его высокой температуры плавления и устойчивости к коррозии иридий является предпочтительным материалом для тиглей.

При обнаружении в природе химический элемент Ir сопровождается своими природными изотопами. Это стабильные 191 и 193. Однако есть целая сеть синтезированных изотопов, имеющих короткий период полураспада. Из них самый примечательный относительно стабильный (время жизни 241 год) Иридий 192, имеет изомер Ir 192 с периодом полураспада 74 суток.

Первый из них может выступать в качестве источника электроэнергии. Второй используется как индикатор качества сварных швов. Гамма-дефектоскопы оснащаются как раз изотопом 192.

Поскольку прочность металла соизмерима с его компаньоном Осмием, материал может заменить последний практически во всех областях. Его используют для изготовления термопар, топливных баков, термоэлектрических генераторов.

Сплав платины и Ir даже без меди известен высокой прочностью, разговоры о том, что ранее его использовали для изготовления перьев для ручек — правда, но аналогичные изделия делались из сплава платины с осмием. В отличие от последнего, иридий с удовольствием используется для сплавов с платиной ювелирами. Он хоть и тугоплавкий, все же позволяет добиваться получения необходимых форм, ставить клеймо.

Коренные месторождения осмистого иридия расположены в основном в перидотитовых серпентинитах складчатых областей (в ЮАР, Канаде, России, США, на Новой Гвинее).

Родий

Родий относительно неизвестен людям вне сферы металлургии.

Родий (Rh) — элемент девятой группы (в старой системе — побочной подгруппы восьмой группы) пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер — 45. Простое вещество родий — твердый переходный металл серебристо-белого цвета. Благородный металл платиновой группы.

Открыт в Англии в 1803 году Уильямом Гайдом Волластоном в ходе работ с самородной платиной. В 1804 году Уильям Волластон доложил Королевскому обществу, что в платиновой руде из Южной Америки он обнаружил новые ранее неизвестные металлы — палладий и родий. Стремясь очистить выделенную из руды «сырую» платину от примесей золота и ртути, он растворял ее в царской водке, а затем осаждал из раствора нашатырем. Оставшийся раствор имел розовый оттенок, что было невозможно объяснить присутствием известных тогда примесей. Добавление в этот раствор цинка привело к выпадению черного осадка, в состав которого вошли другие металлы, такие как медь, свинец, палладий и родий. Разбавленная азотная кислота растворила все, кроме палладия и родия.

Сейчас цена родия составляет 68 573 рублей за грамм.

Отчасти причина высокой цены металла — его редкость. Годовое производство родия составляет около 30 тонн. Для сравнения, золотодобывающие компании ежегодно выкапывают от 2 500 до 3 000 тонн драгоценного металла. В условиях ужесточения правил выбросов в крупнейших странах, включая Китай и Индию, добытчики металлов платиновой группы (МПГ) ожидают хороших времен для родия.

Стоит отметить, что родий подвержен самым большим ценовым колебаниям из всех благородных металлов — цена на него за последние полвека менялась в сотни раз. В феврале 2006 года цены на родий достигли рекордного значения $3 500 за тройскую унцию . В январе 2008 года цены на родий установили новый рекорд — $7 000 за унцию. После пика в $10 100 за унцию цена на родий упала до $900 на конец ноября 2008 в связи с кризисом в автомобилестроении. 19 ноября 2009 года цена металла поднялась до $2 600 долларов за унцию.

По состоянию на сентябрь 2015 года средняя цена на родий составляет $756,67 за унцию .

Наименьшая цена за последние годы на родий наблюдалась в августе 2016 года и составляла $625 за унцию, после чего цена на металл стабильно растёт. В конце января 2020 цена достигла рекордных $10 165 унцию . 20 февраля 2021 года цена за унцию преодолела отметку $20 тыс. В конце марта родий достиг рекордных $29,8 тыс. за унцию.

Родий используется в каталитических нейтрализаторах, являющихся частью выхлопных систем автомобилей. По данным S&P Global Platts, почти 80% спроса на родий и палладий приходится на мировую автомобильную промышленность. 80% всего родия добывается на территории Южной Африки. Также в качестве катализатора родий используется в различных реакциях, например, при получении уксусной кислоты из метилового спирта. А сплав родия с платиной — очень эффективный катализатор для производства азотной кислоты окислением аммиака воздухом, его применению нет экономически оправданной альтернативы.

Также родиевые детекторы применяются в ядерных реакторах для измерения нейтронного потока.

При производстве изделий из стекла (сплав платина-родий применяется при изготовлении фильер для вытягивания стеклонитей), а также жидкокристаллических экранов. В связи с ростом производства жидкокристаллических устройств потребление родия быстро растет: в 2003 в производстве стекла было использовано 0,81 тонны, в 2005 — 1,55 тонны родия.

Металлический родий используется для производства зеркал для мощных лазерных систем, подвергающихся сильному нагреву (например, фтороводородных лазеров), а также для производства дифракционных решеток к приборам для анализа вещества — спектрометрам.

Тигли из платино-родиевых сплавов используются в лабораторных исследованиях, а также для выращивания некоторых драгоценных камней и электрооптических кристаллов.

Крупнейшим добытчиком родия является Южно-Африканская Республика — на нее приходится 80% добычи. Также этот драгоценный металл добывают в Зимбабве, Северной Америке, России и других странах.

Палладий

Палладий — химический элемент с атомным номером 46. Принадлежит к 10-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 106,42(1) а. е. м. Обозначается символом Pd.

Элемент относится к переходным металлам и к благородным металлам платиновой группы (легкие платиноиды). Простое вещество палладий при нормальных условиях — пластичный металл серебристо-белого цвета.

Сейчас цена палладия только растет и составляет 6 415 рублей за грамм.

Палладий — самый дорогой из четырех основных драгоценных металлов: золота, серебра и платины. Он встречается реже, чем платина, и в больших количествах используется в каталитических нейтрализаторах.

Российская горнодобывающая компания «Норникель» — крупнейший добытчик палладия в мире, объем производства которого в 2019 году составил 86 метрических тонн.

Больше всего палладий нужен в автомобильной промышленности. Как и платина, этот металл применяется в каталитических нейтрализаторах (катализаторах), которые превращают вредные для человека углеводороды, окиси азота и другие химические соединения, содержащиеся в выхлопных газах, в сравнительно безвредные оксид углерода и водяной пар. Фактически палладий и платина действуют как губка, впитывая углеводороды. Палладий способен поглотить выхлопы, в 900 раз превышающие его собственный вес.

Платину используют в катализаторах автомобилей с дизелем, палладий — в бензиновых. Основной спрос в Европе с 1990-х был именно на дизельные — как на более экологичные.

Соответственно, платиновые автокатализаторы были более востребованы, чем палладиевые, что отражалось на рыночной цене металлов: платина стоила около тысячи долларов за унцию, палладий — порядка 200.

Из палладия и его сплавов изготавливают медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы. В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов — в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине. Бета-активный палладий-103 используется для брахитерапии в лечении онкозаболеваний.

Крупнейшее месторождение палладия находится в России (Норильск, Талнах). Также известны месторождения в Трансваале (ЮАР), Канаде, Аляске, Австралии, Колумбии. Поставки палладия в мире в 2007 году составили 267 тонн (в том числе Россия — 141 тонна, ЮАР — 86 тонн, США и Канада — 31 тонна, прочие страны — 9 тонн).

Золото

Золото (Au от лат. Aurum) — элемент 11 группы, шестого периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 79. Простое вещество золото — благородный металл жёлтого цвета.

Отчасти долговечность, отчасти традиции, золото — один из самых универсальных товаров. В первую очередь используется в ювелирных изделиях, но также имеет важное применение в электронике и авиакосмической промышленности из-за своей прочности и проводимости. Проще говоря, золото используется повсюду.

В современном мире золото используется не только в качестве драгоценного металла для обеспечения валюты и создания дорогостоящих ювелирных изделий. Золота также является важным сырьем, которое используется во многих промышленных отраслях. При этом спрос на промышленное золото составляет несколько сотен тонн в год.

Основным потребителем золота является электронная промышленность, использующая его в электронных компонентах для компьютеров и мобильных телефонов. И, по прогнозам, потребление золота электронным сектором будет только расти, это происходит за счет роста индустрии электронных компонентов.

Далее по потреблению золота идет стоматология, многие зубные протезы и коронки содержат этот материал, однако сейчас для стоматологического золота на рынке наоборот идет на спад. Это вызвано тем, что сейчас используются более надежные и современные материалы, качество которых превосходит изделия из золота.

На третьем месте по использованию золота расположилась химическая промышленность, оно используется для нанесения защитных покрытий на химическое оборудования, что препятствует образованию коррозии. А также во многих химических реакциях используется в качестве катализатора веществ.

На последнем месте идет применение золота в мелкой промышленности и бытовом потреблении: нанесение защитных покрытий, золочение часовых корпусов, изготовление тканей с золотыми нитями, создания специальных сортов стекла и т.д.

Применение золота очень обширно. Области его использования захватывают и двигатели космических аппаратов, и золотые украшения, любая электроника, ткани, стекло, химия, медицина и многое другое. Золото как драгоценный металл сохраняет свое инвестиционное, промышленное, ювелирное и медицинское назначение на протяжении уже нескольких тысячелетий. Подобная тенденция вряд ли прервется в будущем, свойства желтого металла будут использоваться учеными всегда, расширяя границы его современного применения.

Сейчас цена золота составляет 4 208 рублей за грамм.

Конечно, стереотип о золоте как о престижном и ценном металле возник не на пустом месте. Когда испанские исследователи впервые отправились в «Новый Свет» — Америку, они встретили туземную культуру, которая жила совершенно другой жизнью и говорила на разных языках. Но у обеих культур было одно общее; оба высоко ценили золото. Почти каждое общество использовало его в качестве валюты и символа богатства, престижа или власти, и современный мир не исключение. Будь то обручальные кольца, награды или даже деньги, немногие вещества занимают в нашей жизни такое важное место, как золото.

До 1970-х годов Южная Африка была доминирующим производителем золота, но с тех пор производство снизилось. На пике своего развития в 1970 году на ее территории было произведено 32 млн унций золота, что составило две трети мировой добычи металла. Сегодня Китай, Австралия и Россия входят в тройку лидеров по его добыче.

Платина

Платина — химический элемент 10-й группы, 6-го периода периодической системы химических элементов с атомным номером 78; блестящий благородный металл серебристо-белого цвета.

Платина в основном используется в каталитических нейтрализаторах для автомобилей с дизельным двигателем — 45% платины, проданной в 2014 году, пошло на автомобильную промышленность.

Всем известно, что платина применяется для создания ювелирных украшений, ведь металл отличается высокими показателями твердости и пластичности. Кроме того, платиновые изделия радуют своими внешними данными: серебристый цвет и характерный блеск делают украшения очень востребованными среди покупателей.

До середины прошлого века всего лишь несколько процентов добываемого драгоценного металла отводилась для сферы медицины. Но сегодня ситуация изменилась, и спрос на платину растет в геометрической прогрессии. Скорее всего, это связано с развитием исследований, которые выявили преимущества платины над другими металлами.

На сегодняшний момент платина необходима в следующих сферах жизни:

космическая индустрия;
медицина;
электротехника;
стекольная промышленность;
производство самолетов и кораблей;
химическая промышленность.

Применение платине нашлось и в банковском деле. Этот благородный металл является предметом инвестирования: из него отливают слитки.

Платина нужна при производстве азотной кислоты и других химических веществ. В этом случае элемент выступает в качестве катализатора, ускоряющего слишком медленные реакции. Для этого используют не чистую платину, а ее сплав с родием. В противном случае производство веществ было бы слишком дорогим.

Также металл играет роль катализатора в нефтепереработке. С его помощью из нефти получают бензин. И если для создания азотной кислоты платину используют в виде сетки, то для использования в обработке нефти из нее делают порошок. Конечно, можно использовать и другие катализаторы, например, алюминий или молибден, но платина более долговечная и эффективная.

Использование платины в электротехнике обусловлено стабильными электрическими и механическими свойствами. Материал хорошо проводит ток, а также отличается приличным показателем теплопроводности. Обычно платиновые сплавы используют для изготовления контактов, а соединение платины с кобальтом позволяет создавать мощные магниты.

Применение платины в медицинской отрасли помогает сохранить жизни тысячи больным. Дело в том, что аналогов этому материалу просто нет. Изделия из других металлов не устойчивы к окислению, поэтому для такой реакции не пригодны.

В полевых условиях инструменты из платины стерилизуют в пламени спиртовой горелки.

Также платину часто используют для создания имплантов для людей с нарушениями слуха. Кроме того, существует мнение, что этот материал помогает бороться с раком. На основе этого металла изготовлены многие препараты, помогающие людям преодолеть онкологию.

Сейчас цена золота составляет 2 827 рублей за грамм.

Платина традиционно продавалась по более высокой цене, чем золото, и в сочетании с ее редкостью по сравнению с золотом, «платина» как прилагательное стало ассоциироваться с более высоким уровнем престижа, чем золото. Несмотря на проблемы с платиной и золотом, которое сейчас торгуется выше нее, эта репутация осталась.

Всего в мире производится в среднем около 2 500 тонн золота в год. Самое большое количество золота в мире добывается в ЮАР. Далее следуют Китай, Австралия, США, Перу, Россия (занимающая шестое место), Канада, Мали, Узбекистан, Гана. В 2010 году в мире более 450 тонн золота было использовано в технических целях.

Тройская унция (англ. troy ounce) — единица измерения массы, равная 31,1034768 грамма

ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ (син. платиноиды) — химические элементы 5-го и 6-го периодов VIII В группы периодической системы Менделеева. К П. м. принадлежат легкие металлы рутений (см.), родий (Rhodium, Rh), палладий (см.) и тяжелые металлы осмий (Osmium, Os), иридий (см.) и платина (Platinum, Pt). П. м. и их сплавы используются в стоматологии, в протезировании, при изготовлении электродов, в т. ч. электродов, вживляемых в мозг и другие ткани экспериментальных животных в опытах по изучению в. н. д., в регуляции процессов обмена веществ ит. п., при изготовлении хим. посуды и аппаратуры, отдельных деталей приборов и др. Четырех-окись осмия (тетраоксид осмия; 0s04) используется в гистохимии. В мелкораздробленном состоянии П. м. служат катализаторами многих хим. реакций и с этой целью широко применяются в хим. промышленности. Соединения П. м. обладают токсическими свойствами и могут представлять собой профвредность для людей, имеющих с ними контакт в процессе производства.

В природе П. м. встречаются редко и в небольших количествах. Достоверные данные об их содержании в организме человека отсутствуют. Добывают П. м. из россыпей и при переработке медно-никелевых руд.

Все П. м. имеют серебристо-белый с металлическим блестящим оттенком цвет и характеризуются высокой хим. инертностью. Только палладий окисляется азотной к-той, переходя в нитрат Pd(NO₃)₂. Платина окисляется царской водкой (смесь соляной и азотной к-т) при нагревании, образуя платинохлористоводородную к-ту. Остальные П. м. переходят в растворимые соединения при нагревании в расплаве щелочи и какого-либо окислителя (Na₂O₂, KNO₃ и др.). Известны двойные (бинарные) хим. соединения П. м. с кислородом, галогенами и некоторыми другими неметаллами. Однако наиболее характерно для П. м. образование комплексных соединений (см.). Лигандами (т. е. атомами или группами атомов, связанными с центральными атомами П. м.) в этих соединениях могут быть простые ионы галогенов и кислорода и сложные ионы и молекулы. Из биоорганических мономеров и полимеров наиболее прочные комплексные соединения с П. м. образуют аминокислоты, белки, азотистые основания и полинуклеотиды. Нек-рые физ.-хим. данные, характеризующие П. м., приведены в таблице.

В 70-х гг. 20 в. появились сведения о противоопухолевой активности некоторых соединений платины. Впервые эти свойства у цис-дихлоро-диаминоплатины (II) — [Pt(NH₃)₂Cl₂], сокращенно ДДП, были открыты в 1969 г. Розенбергом (В. Rosenberg). Первичному испытанию было подвергнуто св. 1000 различных комплексных соединений П. м. и отобрано более 20 соединений платины, перспективных в отношении их применения в химиотерапии больных злокачественными новообразованиями. По структуре большинство из этих веществ (неэлектролиты, цис-изомеры, производные двухвалентной платины) сходно с ДДП. Пока самым эффективным соединением остается ДДП. Это активное в хим. отношении вещество, в к-ром ионы Cl - частично замещаются молекулами воды с образованием иона [Pt(NH₃)₂(H₂O)₂] 2+ . Процесс ионизации ДДП идет гл. обр. в клетках, где концентрация хлоридов ниже, чем в сыворотке крови. Продукт гидролиза ДДП реагирует с азотистыми основаниями ДНК как бифункциональный агент, вызывая образование поперечных связей между нитями ДНК. Это служит основной причиной нарушения деления и гибели опухолевых клеток. Дополнительным механизмом противоопухолевого действия ДДП является активация системы иммунитета организма. Однако помимо действия на клетки злокачественных новообразований ДДП оказывает токсическое действие на нормально функционирующие клетки ряда органов и систем. У экспериментальных животных ДДП вызывает повреждение слизистой оболочки тонкой кишки, извитых канальцев почек, изменения в органах кроветворения. При небольших дозах ДДП эти явления носят обратимый характер. Действие ДДП на почки представляет собой основной фактор, вынуждающий прерывать лечение больных этим препаратом. Из организма ДДП выводится преимущественно с мочой (60—70% введенного количества выводится в первые сутки). Наибольшее количество препарата обнаруживают в жел.-киш. тракте, почках и печени. ДДП способна преодолевать приобретенную устойчивость опухолей к другим химиотерапевтическим препаратам, что является одной из принципиальных особенностей данного комплексного соединения платины. Препарат пока ограниченно применяют в комбинации с другими химиотерапевтическими средствами. Наиболее эффективен он при лечении больных опухолями яичка, мочевого пузыря, яичников, области головы и шеи.

Соединения П. м. в той или иной степени обладают токсическими свойствами. Самыми опасными в этом отношении веществами оказываются летучие тетроксиды Ru04 и 0s04, особенно последний, легко образующийся при окислении соединений осмия. Низкие концентрации 0s04t в воздухе вызывают боль в глазах, конъюнктивит, раздражение слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Более интенсивное воздействие вызывает поражение роговицы, ведущее к слепоте, бронхит, пневмонию, расстройство пищеварения. Вдыхание в течение получаса воздуха, концентрация 0s04 в к-ром составляет 0,001 мг/л, проходит без последствий, однако существует мнение, что присутствие паров 0s04 в воздухе рабочих помещений вообще недопустимо.

В промышленных, а иногда и в лабораторных условиях соединения платины могут попадать в воздух в виде аэрозоля или паров и оказывать раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки и органы дыхания. В результате этого у отдельных лиц, работающих с соединениями П. м., возникает симптомокомплекс, называемый платинозом (затруднение дыхания, кашель, чиханье, насморк, конъюнктивит, крапивница) . Заболевание начинается через несколько недель или месяцев после начала контакта с соединениями платины и в дальнейшем обостряется. Симптомы его могут временно исчезать и появляться снова при повторных контактах с П. м. При продолжительном контакте с соединениями платины могут развиться астма и экзема. Чувствительность обычно проявляется к соединениям любого П. м., но в 30% случаев наблюдается избирательная чувствительность к соединениям платины. При длительном воздействии этих соединений на организм может возникать чувствительность к другим аллергенам. Полагают, что наиболее часто платиноз вызывает гексахлор-платинат (IV) аммония.

При появлении симптомов платино-за необходимо прекратить контакт с П. м.; лечение симптоматическое.

Мерами предупреждения и защиты от отравлений токсическими соединениями П. м. являются герметизация промышленного и лабораторного оборудования, местная вентиляция, спецодежда, защита кожи рук, глаз и органов дыхания от непосредственного контакта с аэрозолями, парами или р-рами соединений П. м. Сосуды с 0s04 должны быть плотно закупорены и храниться под тягой.

Предельно допустимая концентрация в воздухе производственных помещений для растворимых соединений платины равна 0,002 мг/м3.

Таблица. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ

Читайте также: