ПЛАТИНА - хімічний елемент VIII групи періодичної системи, атомний номер 78, атомна маса 195,08. Сірувато-білий пластичний метал, температури плавлення і кипіння - 1769 ° С і 3800 ° С. Платина - один з найважчих (щільність 21,5 г / см3) і найрідкісніших металів: середній вміст в земній корі 5 · 10-7% по масі.

При кімнатній температурі досить інертна, при нагріванні в атмосфері кисню повільно окислюється з утворенням летючих оксидів. У мелкораздробленном стані поглинає велику кількість кисню. Платина розчиняється в рідкому бромі і в царській горілці. При нагріванні реагує з іншими галогенами, пероксидамі, вуглецем , Сірої, фосфором, кремнієм. Платина руйнується при нагріванні з лугами в присутності кисню , Тому в платинової посуді не можна плавити лугу.

Платина, особливо в мелкораздробленном стані, є дуже активним каталізатором багатьох хімічних реакцій, в тому числі використовуваних в промислових масштабах. Наприклад, платина каталізує реакцію приєднання водню до ароматичних сполук навіть при кімнатній температурі і атмосферному тиску водню. Ще в 1821 німецький хімік І.В. Деберейнер виявив, що платинова чернь сприяє протіканню ряду хімічних реакцій; при цьому сама платина не змінювалася. Так, платинова чернь окисляє пари винного спирту до оцтової кислоти вже при звичайній температурі. Через два роки Деберейнер відкрив здатність губчастої платини при кімнатній температурі запалювати водень. Якщо суміш водню і кисню (гримучий газ) ввести в зіткнення з платиновою черню або з губчастої платиною, то спочатку йде порівняно спокійна реакція горіння. Але так як ця реакція супроводжується виділенням великої кількості теплоти, платинова губка розжарюється, і гримучий газ вибухає. На підставі свого відкриття Деберейнер сконструював «водневе кресало» - прилад, що широко застосовувався для отримання вогню до винаходу сірників.

Платинова чернь - дрібний порошок платини з розміром частинок 20-40 мкм. Як і всі мелкораздробленного метали (навіть золото), платинова чернь має чорний колір. Каталітична активність платинової черні набагато вище, ніж у компактного металу.

У своїх з'єднаннях платина проявляє майже всі ступені окислення від 0 до +8. Але найбільш характерно для платини утворення численних комплексних з'єднань, яких відомо багато сотень. Багато з них носять імена вивчали їх хіміків (солі Косса, Магнуса, Пейроні, Цейзе, Чугаева і т.д.). Великий внесок у вивчення таких з'єднань вніс російський хімік Л. А. Чугаев (1973-1922), перший директор створеного в 1918 Інституту по вивченню платини.

Незвичайність поведінки комплексів платини можна продемонструвати на низці з'єднань платини (IV), які були отримані і досліджені ще в 19 ст. Так, з'єднання складу PtCl4 · 2NH3 в розчині практично не розпадається на іони: його водні розчини не проводять струм, а з нітратом срібла ці розчини не дають осаду. З'єднання PtCl4 · 4NH3 дає розчини мають високу електропровідність, яка вказує, що в воді воно розпадається на три іона; відповідно, нітрат срібла осаджує з таких розчинів тільки два атома хлору з чотирьох. У поєднанні PtCl4 · 6NH3 всі чотири атома хлору осідають з водних розчинів нітратом срібла; електропровідність розчинів показує, що сіль розпадається на п'ять іонів. Нарешті, в комплексному хлориде складу PtCl4 · 2KCl, як і в першому з'єднанні, нітрат срібла зовсім не бере в облогу хлор, проте розчини цієї речовини проводять струм, причому електропровідність вказує на освіту трьох іонів, а обмінні реакції виявляють іони калію. Пояснюються ці властивості різним будовою комплексних сполук, в яких іони хлору можуть входити у внутрішню або зовнішню сферу комплексу; при цьому тільки іони зовнішньої сфери можуть диссоциировать у водних розчинах, наприклад: [PtCl2 (NH3) 4] Cl2 ® [PtCl2 (NH3) 2] 2+ + 2Cl-.

У 1827 датський хімік Вільям Цейзе несподівано для себе отримав з'єднання платини, що містить органічну речовину - етилен; згодом було встановлено його будова: K [Pt (C2H4) Cl3] · H2O. В даний час вивчено безліч комплексних сполук платини з нітрилом RCN, амінами R3N, пиридином C5H5N, фосфінами R3P, сульфідами R2S, багатьма іншими органічними сполуками. Деякі з цих комплексів знайшли практичне застосування, наприклад, для лікування злоякісних утворень.

Історія платини вельми цікаве і сповнене несподіванок. Коли іспанці в середині 16 ст. познайомилися в Південній Америці з новим для себе металом, зовні дуже схожим на срібло (по-іспанськи plata), вони назвали його platina, що буквально означає «маленьке срібло», «серебрішко». Пояснюється таке дещо зневажливе назва винятковою тугоплавкостью платини, яка не піддавалася переплавки, довгий час не знаходила застосування і цінувалася удвічі нижче, ніж срібло. Але коли ювеліри виявили, що платина добре сплавляється з золотом, деякі з них стали підмішувати порівняно дешевий метал до золотих виробів. Виявити підробку по щільності було неможливо: платина важче золота, і за допомогою більш легкого срібла неважко було в точності підігнати щільність злитка до щільності золота. Закінчилося це тим, що іспанський король наказав припинити ввезення платини, а все її запаси втопити в морі. Закон цей був скасований тільки в 1778.

В середині 18 ст. хіміки вивчили властивості платини і визнали її новим елементом. Завдяки винятковій хімічної стійкості платину почали використовувати для виготовлення хімічного обладнання. Так, в 1784 був виготовлений перший платиновий тигель, а в 1809 - платинова реторта масою 13 кг; такі реторти використовували для концентрування сірчаної кислоти. Вироби з платини робили шляхом кування або гарячого пресування, оскільки електропечей, що дають досить високу температуру, тоді не було. Згодом навчилися розплавляти платину в полум'я гримучого газу, і на Лондонській виставці тисячі вісімсот шістьдесят-два можна було бачити виливки з платини масою до 200 кг.

У Росії вперше виявили платину поблизу Єкатеринбурга на Уралі в 1819, а через 5 років в Нижнетагильском окрузі були відкриті платинові розсипи. Уральські родовища були настільки багатими, що Росія швидко зайняла перше місце в світі з видобутку цього металу. Так, тільки в 1828 в Росії було видобуто понад 1,5 тонн платини - більше, ніж за 100 років в Південній Америці. А до кінця 19 ст. видобуток платини в Росії в 40 разів перевищувала сумарний видобуток у всіх інших країнах. Один з виявлених на Уралі самородків платини мав масу 9,6 кг!

До середини 19 ст. у Франції і Англії були проведені великі дослідження з афінаж (очищення від інших металів) платини. Промисловий спосіб отримання злитків чистої платини вперше здійснив в 1859 році французький хімік А.Сент-Клер Девіль. Після цього майже вся уральська платина стала закуповуватися іноземними фірмами і вивозитися за кордон. Спочатку її скуповували в основному французькі і англійські фірми, в тому числі і знаменита «Джонсон, Матт і К °» в Лондоні. Потім до них приєдналися американські та німецькі фірми.

Хіміки, які досліджували самородную платину, виявили в ній ряд нових елементів. На початку 19 ст. англійський хімік У.Волластон, вивчаючи ту частину сирої платини, яка розчинялася в царській горілці, відкрив паладій і родій, а його співвітчизник С.Теннант в нерозчинному залишку виявив іридій і осмій. Нарешті, в 1844 професор Казанського університету К.К.Клаус відкрив останній елемент платинової групи - рутеній.

У 1826 петербурзький інженер П.Г.Соболевскій розробив спосіб отримання куванням платини. Для цього самородную платину розчиняли в царській горілці і отримували гексахлороплатіновую (IV) кислоту: 3Pt + 4HNO3 + 18HCl ® 3H2 [PtCl6] + 4NO + 8H2O. З цього розчину після його нейтралізації оса, чекали практично нерозчинний гексахлороплатінат амонію, який промивали і прокаливали: (NH4) 2 [PtCl6] ® Pt + 2NH4Cl + 2Cl2. Отриманий порошок платини ( «платинову губку») далі можна було шляхом холодного і гарячого пресування і кування перетворювати в різні вироби високої якості. Так в Росії були отримані перші платинові вироби - тиглі, чашки, медалі, дріт. Процес отримав світову популярність, ним зацікавився навіть Микола I, який відвідав лабораторію і особисто спостерігав за очищенням платини. Подібний метод обробки тугоплавких металів, так звана порошкова металургія, що не втратив свого значення і донині.

Робота Соболевського незабаром отримала несподіване продовження. Велика кількість видобутої на Уралі платини не знаходило гідного практичного застосування. І тоді за пропозицією міністра фінансів Е.Ф.Канкрин з 1828 в Росії вперше у світовій історії почали випускати платинові монети гідністю 3,6 і 12 рублів. Такі дивні номінали пояснюються тим, що по діаметру ці монети відповідали звичним російським монетам номіналом 1 рубль, 50 і 25 копійок. При цьому 12-рублева монета мала масу 41,41 г, а в рублевої монеті чистого срібла було 18 м Таким чином, за вартістю металу платинові монети були дорожче срібних в 5,2 рази, що якраз відповідало цінами на платину в ті роки .

За 17 років було випущено 1 372 000 трьохрублеву монет, 17582 шестирубльовою і 3303 дванадцятирубльовою загальною масою 14,7 тонни! Це - унікальний випадок у світовій фінансовій системі. Російські платинові монети 19 ст. - велика рідкість: ціна 12-рублевої монети перевищує 5000 доларів.

Власники ж рудників - Демидови витягували велику вигоду від продажу своєї платини уряду. У 1840 було видобуто вже 3,4 тонни дорогоцінного металу. Однак в 1845 за наполяганням нового міністра фінансів Ф.П.Вронченко випуск платинових монет був припинений, і всі монети були терміново вилучені з обігу. Причини цієї панічної заходи називають різні. Кажуть, що боялися підробки цих монет за кордоном (де платина була нібито дешевше) і їх таємного ввезення в Росію. Однак, жодної підробленої монети серед вилучених з обігу не виявили. За іншою версією, більш правдоподібною, попит на платину і її ціна в Європі виросли настільки, що метал в монетах став дорожче їх номіналу. Але тоді вже слід було боятися іншого: таємного вивезення монет з Росії, їх переплавки і продажу злитків. Цікаво, що Майкл Фарадей на своїй популярній лекції про платину, прочитаної 22 лютого 1861 показував російські платинові монети; проаналізувавши їх склад, він знайшов, що в монетах міститься 97% платини, 1,2% іридію, 0,5% родію, 0,25% паладію, а також домішки міді і заліза. Фарадей віддав належне російським майстрам, що зуміли викарбувати монети з недостатньо очищеної і тому досить крихкою платини.

Після припинення карбування монет з платини її видобуток різко (майже в 20 разів) впала, але потім знову почала зростати. І в 1915 на частку Росії припадало 95% від загальної кількості платини, що видобувається в світі (решта 5% отримувала Колумбія). Однак в Росії вона практично не знаходила попиту і майже вся йшла на експорт. Так, в 1867 Англія скупила весь запас платини в Росії - понад 16 тонн. До кінця 19 ст. видобуток платини в Росії досягла 4,5 тонн в рік, а в даний час в усьому світі її видобувається приблизно 100 тонн на рік. Крім Росії, платина видобувається в Південній Африці, Канаді, США.

До Першої світової війни другої після Росії країною за масштабами видобутку платини була Колумбія; з 1930-х нею стала Канада, а після Другої світової війни - Південна Африка. Наприклад, в 1952 в Колумбії було видобуто всього 0,75 тонни платини, в США - 0,88 т, в Канаді 3,75 т, а в Південноафриканському Союзі - 7,2 т (в СРСР дані з видобутку платини, як і інших стратегічних матеріалів, були засекречені).

Приблизно до середини 20 ст. велика частина платини йшла на ювелірні вироби. В даний час платина використовується в основному в технічних цілях. Основна область застосування платини і її сплавів - автомобілебудування (каталізатори допалювання вихлопних газів), електротехніка (тугоплавку і хімічно стійку платинову спіраль або стрічку в електропечах можна розігріти майже до сказу), нафтохімічний і органічний синтез (одержання бензинів з високим октановим числом, різноманітні реакції гідрування, ізомеризації, циклізації, окиснення органічних сполук), синтез аміаку. Платина - конструкційний матеріал скловарних печей для виробництва високоякісного оптичного скла. З платини і її сплавів виготовлені фільєри для отримання скловолокна, високотемпературні термопари і термометри опору, електроди в електролізних апаратах, лабораторний посуд і обладнання, кислото- і Жаротривка апаратура хімічних заводів.

Платина в усьому світі використовується в точних приладах. З тонкої платинового дроту роблять термометри опору, по ним можна вимірювати температуру з високою точністю і в дуже широкому інтервалі. Широко використовуються і термопари з платинородієвих сплавів, що містять від 60 до 99% платини; вони дозволяють вимірювати температуру аж до 2000 К. А в Угорщині винайшли запальничку з каталізатором з найтоншої платинової зволікання. Така запальничка дає гостре стійке полум'я, яке не боїться вітру.

Маса платини в усіх цих в цих виробах невелика. Але є виробництва, які вимагають великих кількостей цього дорогоцінного металу. Наприклад, на знаменитих чеських скловарних заводах розплавлену скломасу в платиновому тиглі перемішують гвинтоподібної мішалкою з платини. Незважаючи на високу вартість, застосування платинового обладнання виправдовує себе, тому що дозволяє отримувати високоякісні скла для мікроскопів, біноклів і інших оптичних приладів.

У 19 ст. зі сплаву платини та іридію були виготовлені зразки метра і кілограма, за зразком яких виготовлялися національні еталони різних країн (в даний час еталоном метра служить відстань, яку проходить світло у вакуумі за певний час). Перші зразки метра і кілограма були виготовлені фірмою «Джонсон, Маттеї і К °» в Лондоні зі сплаву, що містить 90% платини і 10% іридію, який володіє дуже високою твердістю. Ці еталони були поміщені в спеціальне сховище в Міжнародному бюро мір і ваг у Франції. Еталон метра мав вигляд бруска довжиною 102 см, що має в поперечному перерізі форму літери Х, вписаною в квадрат зі стороною 2 см. На двох кінцях бруска на відполірованих місцях нанесені найтонші штрихи, відстань між якими і було прийнято за еталон метра. А еталон кілограма з цього ж сплаву мав форму прямого циліндра діаметром і висотою 3,9 см (платина - важкий метал!).

Протягом тривалого часу платина використовувалася також для визначення еталону сили світла, що випускається 1 см2 поверхні розплавленої чистої платини при температурі її затвердіння.

У невеликій кількості платина йде на виготовлення дуже красивих ювілейних і пам'ятних монет, призначених для колекціонерів. У 1977-1980 з платини 999 проби були виготовлені монети номіналом 150 рублів, присвячені Олімпійським іграм у Москві. Всього було виготовлено 14 7378 цих монет. Інші випуски платинових монет були скромніші. Наприклад, в 1993 в Росії було викарбовано всього 750 таких монет, присвячених російському балету. Платинові монети в кінці 20 ст. карбувалися і в інших країнах, причому не в найбільших - таких, як Гібралтар (британське володіння), Заїр, Лесото, Макао, Панама, Папуа - Нова Гвінея, Сінгапур, Тонга.

Медики зі штату Огайо (США) розробили новий метод анестезії, в якому платині відведена важлива роль. За допомогою платинової пластинки спинний мозок оперованого пацієнта з'єднується з електричним стимулятором. Посилаючи в потрібний момент в мозок електричні сигнали, стимулятор блокує больові відчуття.

Кристали тетраціаноплатіната барію Ba [Pt (CN) 4] · 4H2O (раніше його називали платіносінеродістим барієм) мають цікаві властивості: під дією рентгенівського і радіоактивного випромінювання вони яскраво світяться жовто-зеленим світлом. Раніше екрани, покриті складом з цього з'єднання, широко використовували в наукових дослідженнях; ними користувалися Конрад Рентген , Ернст Резерфорд і багато інших знаменитих фізики і хіміки

Світове споживання платини (більше 100 тонн на рік) нерідко перевищує її видобуток. У такому випадку воно покривається за рахунок старих запасів, а також регенерації платини з відпрацьованих свій ресурс каталізаторів. Найбільше платини (десятки тонн на рік) витрачається на каталізатори допалювання вихлопних газів автомобілів. У багатьох країнах більшість автомобілів, що випускаються забезпечується такими каталитическими пристроями (в Швеції вже в 80-х число таких автомобілів наблизилося до 100%).

Дуже багато платини йде на прикраси. Цікаво, що левову частку ювелірної платини споживає порівняно невелика країна - Японія. У той же час хімічна і нафтохімічна промисловість витрачають всього кілька відсотків всієї платини, приблизно стільки ж - скляна, трохи більше (близько 6%) - електротехнічна.

У деяких країнах платина, поряд із золотом, зберігається в банках; для цієї мети з неї відливають бруски масою 0,5 і 1 кг.

Ціни на платину на світовому ринку коливаються, іноді впритул наближаючись до цін на золото (так було, наприклад, в лютому 1988), а іноді помітно перевищуючи їх (наприклад, 1 грам золота в лютому 2003 коштував близько 12 доларів, а платини - більше 22 !). Хіміків ж, в основному, цікавлять ціни на платину і її сполуки як реактиви для наукових досліджень. Ціна ж ця залежить від трьох чинників: чистоти (наприклад, судячи з каталогу відомої німецької фірми Fluka, грам платинового дроту діаметром 1 мм коштує близько 120 євро при чистоті 99,9%, і близько 160 євро при чистоті 99,99%); форми випуску (порошок, дріб, фольга, дріт, сітка і т.п.); придбаного кількості (знижка при збільшенні закупівлі; наприклад, грам платинової фольги товщиною 0,5 мм і чистотою 99,99% при закупівлі 7 г обійдеться вдвічі дешевше, ніж при закупівлі 2 г). Загалом, очищені метали - реактиви, а також містять їх хімічні сполуки (наприклад, ацетилацетонат платини (II), оксид платини (IV), гексахлороплатінат (IV) амонію та ін.) Коштують значно дорожче «валютної» платини.

Ілля Леенсон