Métaux du groupe platine: présentation, liste, propriétés et applications

Les métaux du groupe du platine sont six éléments chimiques nobles précieux qui sont situés côte à côte dans le tableau périodique. Tous sont des métaux de transition des groupes 8-10 de la période 5-6.

Métaux du groupe du platine: liste

Le groupe se compose des six éléments chimiques suivants disposés par ordre de poids atomique croissant:

• Ru est le ruthénium.
• Rh est rhodium.
• Pd est le palladium.
• Os est l'osmium.
• Ir est l'iridium.
• Pt est le platine.

Les métaux du groupe du platine possèdentBlanc argenté, à l'exception de l'osmium dont la couleur est blanc bleuté. Leur comportement chimique est paradoxal en ce sens qu'ils ont une haute résistance à l'action de la plupart des réactifs, mais sont utilisés comme catalyseurs qui accélèrent ou contrôlent facilement la vitesse d'oxydation, de réduction et de réactions d'hydrogénation.

Ruthénium et l'osmium sont cristallisées dans le système emballé de hexagonal, tandis que d'autres ont une structure cubique à faces centrées. Ceci se reflète dans la plus grande dureté de ruthénium et l'osmium.

Histoire de la découverte

Bien que les artefacts en or contenant du platinedaté de 700 av. La présence de ce métal est plutôt un accident qu'une régularité. Les jésuites du XVIe siècle ont mentionné des cailloux gris denses associés à des dépôts alluviaux d'or. Ces pierres ne pouvaient pas être fondues, mais elles formaient un alliage avec de l'or, tandis que les lingots devenaient cassants et qu'ils étaient déjà impossibles à nettoyer. Les cailloux ont commencé à être appelés platina del Pinto - granules de matériel argenté de la rivière Pinto, qui se jette dans le fleuve San Juan en Colombie.

Trempage du platine, qui ne peut être obtenuaprès un nettoyage complet de métal, il a été distingué par le physicien français Shaba en 1789. De là a été faite un gobelet présenté au pape Pie VI. Sur l'ouverture de palladium en 1802, a dit le chimiste anglais William Wollaston, qui a nommé chimique. élément du groupe des métaux du platine en l'honneur de l'astéroïde. Wollaston a plus tard prétendu avoir découvert une autre substance présente dans le minerai de platine. Il l'a appelé rhodium à cause de la couleur rose des sels métalliques. iridium ouverture (du nom de la déesse de l'arc Iris en raison de la panaché ses sels) et l'osmium (du mot grec « odeur » à cause de l'odeur de chlore de son oxyde volatil) ont été faites par le chimiste britannique Smithson Tennant en 1803. Les scientifiques français Hippolyte Victor Collet-Deskoti, Antoine-François Fourcroy, et Nicolas-Louis Vauquelin ont identifié deux métaux simultanément. Ruthenium, isolé et identifié par le dernier élément a son nom du nom latin de la Russie, le chimiste russe Karl Karlovich Klaus en 1844.

Contrairement à un tel facilement excrétéun état relativement propre par simple raffinage au feu de substances telles que l'or, l'argent et les métaux du groupe du platine nécessite un traitement complexe à l'eau et aux produits chimiques. Ces méthodes n'étant disponibles qu'à la fin du 19ème siècle, l'identification et l'isolement du groupe du platine ont pris du retard par rapport à l'argent et à l'or de plusieurs milliers d'années. En outre, le point de fusion élevé de ces métaux limitait leur utilisation jusqu'à ce que des chercheurs britanniques, français, allemands et russes développent des méthodes permettant de convertir le platine en une forme adaptée à la transformation. Comme les métaux précieux du groupe du platine ont commencé à être utilisés dans les bijoux depuis 1900. Bien que cette application reste pertinente aujourd'hui, l'industrie l'a largement dépassée. Le palladium est devenu un matériau très apprécié pour les contacts dans les relais téléphoniques et autres systèmes de communication filaires, offrant une longue durée de vie et une grande fiabilité. Le platine, en raison de sa résistance à l’érosion, a été utilisé dans les bougies d’allumage des avions de combat pendant la Seconde Guerre mondiale.

Après la guerre, l'expansion des méthodes moléculairesla conversion dans le traitement de l'huile a créé une demande énorme pour les propriétés catalytiques possédées par les métaux du groupe du platine. Dans les années 1970, la consommation augmentait encore plus lorsque les normes d'émissions des voitures aux États-Unis et dans d'autres pays ont conduit à l'utilisation de ces éléments chimiques dans la conversion catalytique des gaz d'échappement.

Minerai

À l'exception des petits dépôts alluviauxplatine, palladium et iridium osmique (un alliage iridium-osmium), il n’existe pratiquement aucun minerai dont le composant principal serait un élément chimique - un métal du groupe du platine. En règle générale, les minéraux sont contenus dans les minerais sulfurés, en particulier dans la pentlandite (Ni, Fe)₉S₈. RuS Laurite les plus communs₂irarsit, (Ir, Ru, Rh, Pt) AsS, osmiridium (Ir, Os), Cooperite, (PtS) et Braggit (Pt, Pd) S.

Le plus grand gisement de métal au mondegroupe platine - complexe Bushveld en Afrique du Sud. De grandes réserves de matières premières sont concentrées dans les champs de Sudbury au Canada et de Norilsk-Talnakh en Sibérie. Aux États-Unis, les plus grands gisements de minéraux du groupe du platine sont situés à Stillwater, dans le Montana, mais ils sont beaucoup plus petits qu'en Afrique du Sud et en Russie. Les plus gros producteurs mondiaux de platine sont l'Afrique du Sud, la Russie, le Zimbabwe et le Canada.

Extraction et enrichissement

Majeur sud-africain et canadienles gisements sont exploités par la méthode minière. Presque tous les métaux du groupe du platine sont extraits de minéraux de sulfure de cuivre ou de nickel par séparation par flottation. Le concentré en fusion produit un mélange qui est éliminé par lavage des sulfures de cuivre et de nickel dans un autoclave. Le résidu de lixiviation solide contient de 15 à 20% de métaux du groupe du platine.

Parfois, la séparation par gravité est utilisée avant la flottation. Le résultat est un concentré contenant jusqu'à 50% de platine, ce qui élimine le besoin de fondre.

Propriétés mécaniques

Les métaux du groupe du platine sont significativement différents.propriétés mécaniques. Le platine et le palladium sont assez mous et très malléables. Il est possible de travailler avec ces métaux et leurs alliages à chaud et à froid. Le rhodium est d'abord traité à chaud, puis il peut être traité à froid avec un recuit assez fréquent. L'iridium et le ruthénium doivent être chauffés, ils ne peuvent pas être traités à froid.

L’osmium est le plus dur du groupe et a le pluspoint de fusion élevé, mais sa tendance à l’oxydation impose ses limites. L'iridium est le platine le plus résistant à la corrosion et le rhodium est apprécié pour le maintien de ses propriétés à haute température.

Applications structurelles

Depuis le platine recuit est tres propredoux, il est sensible aux rayures et aux dommages. Augmenter la dureté de son fondu avec beaucoup d'autres éléments. Les bijoux en platine sont très populaires au Japon, où ils s’appellent hackin et or blanc. Les alliages pour bijoux contiennent 90% de Pt et 10% de Pd, ce qui est facile à traiter et à souder. L'ajout de ruthénium augmente la dureté de l'alliage, tout en maintenant la résistance à l'oxydation. Les alliages de platine, de palladium et de cuivre sont utilisés dans les produits forgés, car ils sont plus durs que le platine-palladium et moins coûteux.

Creusets utilisés pour la productionmonocristaux dans l’industrie des semi-conducteurs, exigent une résistance à la corrosion et une stabilité à haute température. Le platine, le platine-rhodium et l'iridium conviennent le mieux à cette application. Les alliages de platine et de rhodium sont utilisés dans la fabrication de thermocouples conçus pour mesurer des températures élevées allant jusqu'à 1800 ° C. Le palladium est utilisé à la fois pur et mélangé dans les appareils électriques (50% de la consommation), dans les alliages dentaires (30%). Le rhodium, le ruthénium et l'osmium sont rarement utilisés à l'état pur - ils servent d'agent d'alliage pour d'autres métaux du groupe du platine.

Des catalyseurs

Environ 42% de tout le platine produit dans l'Ouestutilisé comme catalyseur. Parmi ceux-ci, 90% sont utilisés dans les systèmes d'échappement des véhicules à moteur, où des granulés réfractaires ou des structures en nid d'abeille recouvertes de platine (ainsi que du palladium et du rhodium) contribuent à la conversion des hydrocarbures non brûlés, du monoxyde de carbone et des oxydes d'azote en eau, en dioxyde de carbone et en azote.

Un alliage de platine et 10% de rhodium sous forme de rougeUn maillage métallique chauffé au rouge sert de catalyseur dans la réaction entre l'ammoniac et l'air pour produire des oxydes d'azote et de l'acide nitrique. En servant avec un mélange de méthane ammoniacal, vous pouvez obtenir de l'acide cyanhydrique. Lors du traitement de l'huile, le platine à la surface des granulés d'oxyde d'aluminium dans le réacteur est un catalyseur permettant de convertir les molécules d'huile à longue chaîne en isoparaffines ramifiées, ce qui est souhaitable dans un mélange d'essences à indice d'octane élevé.

Galvanoplastie

Tous les métaux du groupe du platine peuvent être appliquésgalvaniquement. En raison de la dureté et de la brillance du revêtement obtenu, le rhodium est le plus souvent utilisé. Bien que son coût soit supérieur à celui du platine, sa densité plus faible permet d’utiliser une masse plus petite de matériau d’épaisseur comparable.

Le palladium est un métal du groupe du platine quiplus facile à utiliser pour le revêtement. De ce fait, la résistance du matériau est considérablement accrue. Le ruthénium a été utilisé dans des outils conçus pour traiter le frottement à basse pression.

Composés chimiques

Complexes organiques de platineDes groupes, tels que les complexes alkylplatinum, sont utilisés comme catalyseurs dans la polymérisation des oléfines, la production de polypropylène et de polyéthylène et dans l'oxydation de l'éthylène en acétaldéhyde.

Les sels de platine sont de plus en plus utilisés.en chimiothérapie anticancéreuse. Par exemple, ils font partie de médicaments tels que le carboplatine et le cisplatine. Les électrodes de ruthénium revêtues d’oxyde sont utilisées dans la production de chlore et de chlorate de sodium. Le sulfate et le phosphate de rhodium sont utilisés dans les bains de placage au rhodium.