Metals del grup del platí: visió general, llista, propietats i aplicacions

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2024-01-02 13:51

Els metalls del grup del platí són sis elements químics preciosos nobles que es troben un al costat de l' altre a la taula periòdica. Tots ells són metalls de transició de 8-10 grups de 5-6 períodes.

Llista de metalls del grup del platí

El grup està format pels sis elements químics següents, disposats en ordre ascendent de pes atòmic:

• Ru: ruteni.
• Rh – rodi.
• Pd – pal·ladi.
• Os – osmi.
• Ir – iridi.
• Pt – platí.

Els metalls del grup del platí tenen un to blanc platejat, excepte l'osmi, que és de color blanc blavós. El seu comportament químic és paradoxal, ja que són altament resistents a la majoria de reactius, però s'utilitzen com a catalitzadors, accelerant o controlant fàcilment la velocitat d'oxidació, reducció i reaccions d'hidrogenació..

El ruteni i l'osmi cristal·litzen en un sistema hexagonal tancat, mentre que altres tenen una estructura cúbica centrada en la cara. Això es reflecteix en la major duresa del ruteni i l'osmi.

Historial de descobriments

Tot i que els artefactes d'or amb platí es remunten al 700 aC. e., la presència d'aquest metall és més un accident que un patró. Els jesuïtes del segle XVI van esmentar còdols grisos densos associats a dipòsits d'or al·luvials. Aquestes pedres no es podien fondre, però formaven un aliatge amb l'or, mentre que els lingots es feien trencadissos i ja no es podia netejar. Els còdols es van conèixer com a platina del Pinto, grànuls de material platejat del riu Pinto, que desemboca al riu San Juan a Colòmbia.

El platí mal·leable, que només es pot obtenir després de la purificació completa del metall, va ser aïllat pel físic francès Chabano el 1789. D'ella es va fer una copa presentada al papa Pius VI. El descobriment del pal·ladi l'any 1802 va ser informat pel químic anglès William Wollaston, que va anomenar la química. element del grup del metall platí en honor a l'asteroide. Wollaston va afirmar posteriorment haver descobert una altra substància present al mineral de platí. El va anomenar rodi pel color rosat de les sals metàl·liques. Els descobriments de l'iridi (anomenat així en honor a la deessa de l'arc de Sant Martí Iris pel color variat de les seves sals) i l'osmi (de la paraula grega per "olor" a causa de l'olor a clor del seu òxid volàtil) van ser fets pel químic anglès Smithson Tennant a 1803. Els científics francesos Hippolyte-Victor Collet-Descoti, Antoine-Francois Fourcroix i Nicolas-Louis Vauquelin van aïllar els dos metalls alhora. El ruteni, l'últim element aïllat i identificat, va rebre el seu nom del nom llatí de Rússia del químic rus Karl Karlovich Klaus el 1844.

A diferènciad'aquestes substàncies fàcilment aïllades en un estat relativament pur mitjançant substàncies simples de refinament al foc com l'or, la plata i els metalls del grup del platí requereixen un tractament químic complex de l'aigua. Aquests mètodes no estaven disponibles fins a finals del segle XIX, de manera que la identificació i l'aïllament del grup del platí van quedar darrere de la plata i l'or durant milers d'anys. A més, l' alt punt de fusió d'aquests metalls va limitar el seu ús fins que investigadors de Gran Bretanya, França, Alemanya i Rússia van desenvolupar mètodes per convertir el platí en una forma viable. Com els metalls preciosos del grup del platí es van començar a utilitzar en joieria des de 1900. Encara que aquesta aplicació segueix sent rellevant avui dia, la industrial l'ha superat amb escreix. El pal·ladi es va convertir en un material de contacte molt sol·licitat en relés telefònics i altres sistemes de comunicació per cable, proporcionant una llarga vida útil i una alta fiabilitat, mentre que el platí, a causa de la seva resistència a l'erosió per espurna, es va utilitzar a les bugies dels avions de combat durant la Segona Guerra Mundial.

Després de la guerra, l'expansió de les tècniques de conversió molecular en el refinament del petroli va crear una gran demanda de les propietats catalitzadores dels metalls del grup del platí. A la dècada de 1970, el consum va augmentar encara més quan els estàndards d'emissions d'automòbils als Estats Units i altres països van portar a l'ús d'aquests productes químics en la conversió catalítica dels gasos d'escapament..

Menes

S'exclouen els petits dipòsits de platí i pal·ladii l'iridi osmic (un aliatge d'iridi i osmi), pràcticament no hi ha mineral en què el component principal sigui un element químic: un metall del grup del platí. Els minerals es troben generalment en minerals de sulfur, en particular pentlandita (Ni, Fe)₉S₈. Els més comuns són la laurita RuS_{2, l'irarsita, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, l'osmiridi (Ir, Os), la cooperita (PtS) i la fanfarrona (Pt, Pd) S.}

El jaciment més gran del món de metalls del grup del platí és el complex de Bushveld a Sud-àfrica. Grans reserves de matèries primeres es concentren als jaciments de Sudbury al Canadà i al jaciment de Norilsk-Talnakhskoye a Sibèria. Als EUA, els dipòsits més grans de minerals del grup del platí es troben a Stillwater, Montana, però aquí són molt més petits que a Sud-àfrica i Rússia. Els productors de platí més grans del món són Sud-àfrica, Rússia, Zimbabwe i Canadà.

Extracció i enriquiment

Els principals jaciments sud-africans i canadencs s'exploten pel mètode de la mina. Pràcticament tots els metalls del grup del platí es recuperen dels minerals de sulfur de coure o níquel mitjançant la separació per flotació. La fusió del concentrat produeix una barreja que es renta dels sulfurs de coure i níquel en un autoclau. El residu sòlid de lixiviació conté entre un 15 i un 20% de metalls del grup del platí.

De vegades s'utilitza la separació per gravetat abans de la flotació. El resultat és un concentrat que conté fins a un 50% de metalls de platí, eliminant la necessitat de fosa.

Propietats mecàniques

Els metalls del grup del platí difereixen significativament en propietats mecàniques. El platí i el pal·ladi són força suaus i molt mal·leables. Aquests metalls i els seus aliatges es poden treballar tant en calent com en fred. El rodi es treballa primer en calent i després es pot treballar en fred amb un recuit força freqüent. L'iridi i el ruteni s'han d'escalfar, no es poden treballar en fred.

L'osmi és el més dur del grup i té el punt de fusió més alt, però la seva tendència a oxidar-se imposa les seves pròpies limitacions. L'iridi és el metall de platí més resistent a la corrosió, i el rodi és apreciat per la seva retenció de temperatura elevada.

Aplicacions estructurals

Com que el platí recuit net és molt suau, és susceptible a rascades i deteriorament. Per augmentar la seva duresa, s'alia amb molts altres elements. Les joies de platí són molt populars al Japó on s'anomena "hakkin" i "or blanc". Els aliatges de joieria contenen un 90% de Pt i un 10% de Pd, que és fàcil de mecanitzar i soldar. L'addició de ruteni augmenta la duresa de l'aliatge alhora que manté la resistència a l'oxidació. Els aliatges de platí, pal·ladi i coure s'utilitzen en forja perquè són més durs que el platí pal·ladi i són menys costosos.

Els gresols utilitzats per a la producció de monocristalls a la indústria dels semiconductors requereixen resistència a la corrosió i estabilitat a altes temperatures. Per a aquesta aplicació, platí, platí-rodi iiridi. Els aliatges de platí-rodi s'utilitzen en la fabricació de termoparells, que estan dissenyats per mesurar temperatures elevades de fins a 1800 °C. El pal·ladi s'utilitza tant en forma pura com mixta en aparells elèctrics (50% del consum), en aliatges dentals (30%). El rodi, el ruteni i l'osmi rarament s'utilitzen en la seva forma pura; serveixen com a additiu d'aliatge per a altres metalls del grup del platí.

Catalitzadors

Al voltant del 42% de tot el platí produït a Occident s'utilitza com a catalitzador. D'aquests, el 90% s'utilitza en sistemes d'escapament d'automòbils, on els pellets refractaris recoberts de platí (així com el pal·ladi i el rodi) ajuden a convertir els hidrocarburs no cremats, el monòxid de carboni i els òxids de nitrogen en aigua, diòxid de carboni i nitrogen..

Un aliatge de platí i 10% de rodi en forma de malla metàl·lica roent catalitza la reacció entre l'amoníac i l'aire per produir òxids de nitrogen i àcid nítric. Quan s'alimenta juntament amb una barreja d'amoníac, es pot obtenir àcid cianhídric metà. En el refinament del petroli, el platí a la superfície dels pellets d'alúmina del reactor catalitza la conversió de molècules d'oli de cadena llarga en isoparafines ramificades, que són desitjables en les barreges de gasolina d' alt octà..

galvanoplastia

Tots els metalls del grup del platí es poden galvanitzar. A causa de la duresa i la brillantor del recobriment resultant, el rodi s'utilitza més habitualment. Encara que aixòel cost és més elevat que el platí, la menor densitat permet l'ús d'una massa més petita de material amb un gruix comparable.

El pal·ladi és el metall del grup del platí que és més fàcil d'utilitzar per a aplicacions de recobriment. A causa d'això, la resistència del material augmenta significativament. El ruteni ha trobat ús en eines de mecanitzat de fricció de baixa pressió.

Compostos químics

Els complexos metàl·lics orgànics del grup del platí, com els complexos d'alquilplatí, s'utilitzen com a catalitzadors en la polimerització d'olefines, la producció de polipropilè i polietilè i l'oxidació d'etilè a acetaldehid.

Les sals de platí s'utilitzen cada cop més en la quimioteràpia contra el càncer. Per exemple, formen part de fàrmacs com el carboplatí i el cisplatí. Els elèctrodes recoberts d'òxid de ruteni s'utilitzen en la producció de clor i clorat de sodi. El sulfat i el fosfat de rodi s'utilitzen en els banys de rodi.