Bạch kim: thuộc tính và ứng dụng

Những chất tồn tại trong tự nhiên là chủ đề gần như không có hồi kết cho các câu chuyện. Hơn nữa, không phải tất cả chúng đều được biết đến nhiều như nhau. Điều bắt buộc là phải tìm ra, ít nhất là để phát triển chung, những điểm chính liên quan đến bạch kim, các đặc tính và tính năng ứng dụng của nó.

Những ai đã tốt nghiệp ra trường cách đây vài thập kỷ sẽ tự tin nói rằng bạch kim là kim loại thuộc phân nhóm thứ hai của nhóm thứ 8 trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleev. Tuy nhiên, cách phân loại này đã lỗi thời và bây giờ bạch kim thuộc nhóm nguyên tố thứ 10.

Không thể nói kim loại này trông như thế nào trong tự nhiên. Thật vậy, ở dạng tinh khiết, nó chỉ có thể được thu nhận một cách nhân tạo. Quặng bạch kim chỉ có những tạp chất nhỏ của chất chính. Theo quan điểm vật lý, chúng là hỗn hợp đồng phân của Pt với:

• đồng;
• sắt;
• niken;
• bạc;
• các kim loại nhóm bạch kim khác nhau.

Quặng bạch kim nằm rải rác khắp nơi. Hầu hết chúng đều tập trung ở Tân thế giới. Đó là lý do tại sao vinh dự phát hiện ra bạch kim thuộc về người Ấn Độ cổ đại... Ngay cả các chuyên gia cũng không biết chính xác khi nào họ bắt đầu khai thác kim loại này. Nhưng sau khi người châu Âu phát hiện ra bạch kim, vai trò của nó đối với nền kinh tế đã trở nên khá tiêu cực.

Không có gì ngạc nhiên khi vào năm 1735 ở Tây Ban Nha, họ đã quyết định cấm nhập khẩu bạch kim đã được khai thác trước đó vào đô thị. Những gì được khai thác một lần nữa ở Colombia đã được lệnh phải cẩn thận tách khỏi bạc và bị ngập trong các con sông. Và tất cả mọi thứ mà họ quản lý để nhập khẩu vào Tây Ban Nha đã bị chìm trong biển nước trong một bầu không khí trang trọng.

Nhưng điều tò mò là chưa đầy nửa thế kỷ trôi qua, ngược lại, Madrid đã đặt ra một lộ trình tăng cường nhập khẩu nguyên liệu thô bạch kim. Sau đó, họ bắt đầu sử dụng nó trên quy mô quốc gia để làm giả tiền xu từ các kim loại quý khác. Đến năm 1820, theo nhiều nguồn khác nhau, có từ 3 đến 7 tấn bạch kim ở châu Âu. Đó là từ nó mà các tiêu chuẩn của mét và kg được thực hiện tại Pháp. Nhưng nó vẫn không có một ứng dụng nghiêm túc nào trong một thời gian dài.

Khối lượng riêng của bạch kim nguyên chất là 21,45 gam trên mét khối. xem Nó nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 1768 độ C. Sự sôi (bay hơi) xảy ra ở 3825 độ. Chính những đặc điểm nhiệt độ này trong một thời gian dài đã không cho phép không phân lập được kim loại nguyên chất, càng ít thiết lập được công dụng của nó. Ngoài ra, bạch kim cứng hơn vàng và bạc, và việc chế tạo nó bằng cơ học cũng khá khó khăn.

Kim loại này dễ uốn và dễ uốn. Độ bền kéo của nó là khá ấn tượng.

Nó chỉ hòa tan trong:

• rượu vodka hoàng gia;
• brom lỏng;
• axit sunfuric đun nóng (nhưng cực chậm).

Vì vậy, không có ý nghĩa gì khi đưa nó đến một nam châm để tách nó ra khỏi bạc hoặc vàng. Bạn chỉ cần hiểu rằng không có trang sức bạch kim nguyên chất. Chúng có thể chứa nhiều nồng độ sắt và niken khác nhau, và chính những tạp chất này phản ứng khá tốt với nam châm.

Tò mò mà trong mô hình thu nhỏ, bạch kim cũng có thể có các đặc tính từ tính. Các nhà vật lý trong thí nghiệm đã tìm ra chúng gần lớp nguyên tử của kim loại; việc khai trương đã được công bố vào năm 2018. Để truyền các đặc tính sắt từ cho một chất, phải sử dụng chất lỏng ion - một loại chất mới được tạo ra đặc biệt trong quá trình nghiên cứu. Đối với màu bạch kim, về bản chất nó được sơn với tông màu trắng bạc. Đôi khi cũng có những tiêu bản màu xám đen.

Điều quan trọng là phải khai thác quặng bạch kim từ ruột của trái đất, vì điều này có một số cách.

Mặc dù phát hiện ban đầu về mỏ bạch kim ở Nam Mỹ, nhưng mỏ lớn nhất thế giới trong thế kỷ 21 lại nằm ở châu Phi. Nói chính xác hơn là ở Nam Phi. Phức hợp Bushveld - sự tích tụ khổng lồ của các kim loại nhóm bạch kim; người ta tin rằng nó xuất hiện cách đây 2 tỷ năm là kết quả của quá trình núi lửa. Về hình dạng, cánh đồng ở Nam Phi giống một "chiếc đĩa" với đường kính 370 km. Khu phức hợp bao gồm một số chân trời hướng vào đất liền.

Đồng thời, độ dày của trầm tích ở 2 chân trời trên 3 tầng chỉ khoảng 1 m. Đường chân trời Platrif, hiện đang được phát triển tích cực, có độ dày từ 5-90 m ở những nơi khác nhau. Nó được khai thác theo cách mở. Khu phức hợp được khai trương vào năm 1924. Từ đây, ¾ tổng số bạch kim được khai thác được đưa ra thị trường thế giới.

Nhưng ngay cả ngày nay nước ta cũng được đưa vào danh sách các nước đứng đầu về khai thác quặng bạch kim. Đúng, nó đã đứng ở vị trí thứ hai, sau Nam Phi 5,8 lần. Kim loại quý này cũng được xuất khẩu từ Nga. Zimbabwe chiếm vị trí thứ ba trong bảng xếp hạng thế giới, nơi lượng bạch kim được khai thác ít hơn khoảng 3 lần (9 tấn).

Và bạch kim cũng được khai thác:

• Mỹ (6000 kg);
• Canada (khoảng 5000 kg);
• các trạng thái khác (6100 kg cộng lại).

Kim loại này có thể được khai thác cả mở và mỏ. Các mỏ đá chủ yếu nằm ở nơi tìm thấy các bộ định vị thứ cấp. Ở những nơi này, bạch kim được lắng đọng sau khi phá hủy cơ học các lớp trầm tích sơ cấp. Nhưng Các nhà địa chất từ ​​lâu đã phát hiện ra rằng phần lớn nó tập trung trong các lớp quặng niken dưới lòng đất. Khai thác mỏ khác rất ít so với khai thác với các khoáng chất kim loại khác; Đáng chú ý là chỉ có một tỷ lệ đáng kể lao động chân tay.

Sau khi làm giàu, nồng độ của nó tăng lên 3 bậc. Tại khu phức hợp Bushveld, việc khai thác 1 kg bạch kim cuối cùng (có tính đến tổn thất công nghệ) đòi hỏi phải nâng 500-1500 kg quặng. Sau đó, bán thành phẩm được xử lý trong các lò luyện kim tinh luyện và các bộ chuyển đổi đặc biệt; nhưng kết quả cuối cùng chỉ đạt được sau khi tinh chế, khi nồng độ kim loại là 99,5%.

Bạch kim tốt hơn vàng vì nó mạnh hơn nó. Do đó, tuổi thọ của các sản phẩm bạch kim cao hơn rất nhiều. Khó hơn nhiều để làm xước chúng. Kết quả là, những loại trang sức này (và không chỉ) ít có khả năng được sửa chữa hơn. Bạch kim già thậm chí còn khác nhiều hơn so với vàng.

Nhờ lớp gỉ, nó có được màu xám với ánh sáng mờ. Nhiều người đeo cố gắng loại bỏ hiệu ứng này và đánh bóng đồ trang sức của họ. Theo những người khác, lớp gỉ làm cho kim loại quý, nếu không muốn nói là có giá trị hơn, thì trong mọi trường hợp đều thú vị hơn. Không được xem trực tiếp thì chưa chắc đã có thể đưa ra được quyết định đúng đắn. Lớp rhodium trên vàng trắng sẽ dần mòn đi và vàng hơn rất nhiều.

Chúng cũng dần phai màu, và chúng sẽ phải được làm sạch một cách có hệ thống. Rốt cuộc bạc hoạt động về mặt hóa học, và chắc chắn nó sẽ phản ứng với các chất phổ biến nhất, ngay cả với oxy trong khí quyển. Tuy nhiên, tất cả sự khác biệt này có lợi cho bạch kim bị lu mờ bởi thực tế là nó ít có sẵn hơn đáng kể so với vàng và thậm chí còn nhiều hơn bạc.

Vonfram tương tự như bạch kim. Nhưng nó rẻ hơn đáng kể, trong khi độ bền của các sản phẩm vonfram cũng cao. Vấn đề là vonfram khó chế biến thành hình dạng bình thường hơn nhiều. Thiết kế lại một chiếc vòng vonfram, điều chỉnh kích thước của nó không phải là một việc dễ dàng, ngay cả với công nghệ của thế kỷ 21. Những khó khăn tương tự cũng phát sinh khi sử dụng hàng nhái titan.

Có khá nhiều loại hợp kim bạch kim. Hầu hết các đồ trang sức được làm từ 950 kim loại, trong đó có 95% là bạch kim nguyên chất. Đôi khi bạn có thể tìm thấy hợp kim thứ 900. Nhược điểm rõ ràng của nó là màu sắc không quá bão hòa và độ bóng sáng kém. Vì vậy, về mặt thẩm mỹ, nó thua kim loại 950 rất nhiều.

Hợp kim của platin với iridi được sử dụng phổ biến. Càng nhiều thành phần thứ hai này, hợp chất càng chịu lửa. Phạm vi kết tinh của hợp kim platin-iridi tương đối hẹp. Độ cứng và độ bền của chất cũng tăng lên đáng kể.

Đối với các mục đích khác nhau, bạch kim cũng có thể được tạo hợp kim với:

• đồng;
• ruthenium;
• palađi;
• niken;
• rhodium.

Một tỷ lệ rất lớn bạch kim được sử dụng trong công nghiệp. Các nhà công nghệ đánh giá cao đặc tính của kim loại này là đẩy nhanh các phản ứng hóa học khác nhau mà không tiêu tốn. Ngày nay, nó đôi khi được sử dụng trong y tế, chủ yếu để phục hình răng. Vào giữa thế kỷ trước, việc sử dụng này đã chiếm vài phần trăm tổng số bạch kim được khai thác. Con số này đang dần tăng lên.

Việc sử dụng nó cũng phổ biến trong sản xuất axit nitric (như một chất ôxy hóa amoniac). Đúng, trong trường hợp này, hợp kim platin-rhodi thường được sử dụng hơn, và không phải là kim loại nguyên chất. Các lý do cho sự ưa thích này chỉ được các nhà công nghệ quan tâm và nằm ngoài phạm vi của bài báo này.Một kim loại quý khác được sử dụng trong sản xuất axit sunfuric, hydro hóa hydrocacbon, axetylen, xeton.

Nhưng bạch kim cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lọc dầu. Nó là một chất xúc tác tuyệt vời để đẩy nhanh quá trình sản xuất xăng. Trong các cột chưng cất, người ta vẫn nghĩ không phải lưới, mà là bột bạch kim phân tán mịn. Nó bền hơn cả molypden và vanadi. Và cũng có lợi cho bạch kim được chứng minh bằng hiệu quả tăng lên.

Bạch kim có thể được sử dụng trong các tiếp điểm điện trở của lò điện. Bạn có thể tìm thấy nó trong nhiều điểm tiếp xúc điện khác.

Hợp kim bạch kim-coban là cần thiết để tạo ra nam châm kết hợp giữa tính nhỏ gọn và hiệu suất lớn.

Nhiều người đi xe máy mặc nhiên sử dụng bạch kim cho mình hàng ngày. Trong ô tô, nó chủ yếu chứa chất xúc tác. Kim loại này giúp giảm độc hại của khí thải, do đó cải thiện điều kiện của bầu không khí đô thị. Lớp phủ bạch kim trong chất xúc tác được phủ lên một phần tử gốm nguyên khối.

Quay trở lại với y học, điều đáng chú ý là các dụng cụ phẫu thuật độc đáo được làm trên cơ sở bạch kim. Chúng có thể được khử trùng bằng vòi đốt cồn mà không cần đến thuốc thử đặc biệt. Các nha sĩ thích làm việc với các dụng cụ được phủ một lớp bạch kim mỏng. Điện cực platin-iridi được sử dụng để kiểm soát nhịp tim và làm chân tay giả cho các vấn đề về thính giác.

Nhưng không thể không nhắc đến vai trò của “kim loại trắng” trong các lĩnh vực khác.

Vì thế, nó là nhu cầu cao trong sản xuất thủy tinh... Hay đúng hơn, không phải kính cửa sổ mà là kính quang học chất lượng cao. Hợp chất Rhodium-platinum giúp chế tạo khuôn sợi thủy tinh dày dưới 1 mm. Nó đã hoạt động trong nhiều nghìn giờ ở nhiệt độ 1400-1500 độ, phát triển bên trong các lò nung thủy tinh.

Thủy tinh cao cấp của Séc, có giá gần như cao ngất ngưởng, được làm bên trong chén nung bằng bạch kim.

Tất nhiên, ngành công nghiệp hóa chất không thể vượt qua một chất như vậy có khả năng chịu nhiệt và các thuốc thử ăn da nhất. Nó được sử dụng để làm chén nung từ bạch kim, các đồ dùng khác cho nghiên cứu và các phòng thí nghiệm chuyên gia, đặc biệt là các ngành công nghiệp sạch.

Thật chinh xac trên cơ sở Pt tạo ra một số thiết bị dùng trong việc tạo ra tinh thể bán dẫnv. Chỉ có bên trong chúng mới có thể tạo ra điều kiện như vậy khi nồng độ tạp chất sẽ nhỏ hơn 1 nguyên tử trên phần triệu. Ngay cả trong chén nung bằng bạch kim, các tinh thể được tạo ra cần thiết cho việc tạo ra tia laze và cho các tiếp điểm trong kỹ thuật điện dòng điện thấp.

Kim loại này đi xa hơn vào:

• gương được sử dụng bên trong laser;
• phản ứng sản xuất axit flohydric và axit pecloric;
• cực dương không hòa tan cho thiết bị mạ điện;
• nhiệt kế điện trở;
• các bộ phận riêng biệt của thiết bị vi sóng;
• thuốc ngăn chặn một số dạng ung thư;
• sản xuất tiền xu và phù hiệu, huy chương và đơn đặt hàng;
• thiết bị tổng hợp vitamin và một số chế phẩm dược lý khác.

Ngay từ đầu, bạn cần tập trung vào giá cả. Bạch kim có độ mịn giống hệt nhau sẽ đắt hơn vàng ít nhất ba lần... Hơn nữa, không có quá nhiều thợ kim hoàn làm việc với nó. Phần lớn những người thợ thủ công như vậy làm việc ở Tây Âu. Nên tập trung vào đồ trang sức từ đó. Nhưng đừng tin vào bảng giá và lời nói của người bán mà hãy yêu cầu những chứng chỉ chính thức.

Việc bổ sung coban và ruthenium có thể làm tăng tuổi thọ của sản phẩm. Đồ trang sức có thêm Iridi thường dễ bị xước hơn nhưng lại tiết kiệm được tiền bạc. Trước hết phải chọn mẫu có tính đến khả năng tài chính của bạn.

Và một số mẹo khác:

• bạch kim được kết hợp trực quan với bất kỳ loại đá quý nào;
• lựa chọn tốt nhất (nếu có sẵn tiền) sẽ là kết hợp nó với kim cương;
• những viên đá được chèn vào phải tương ứng với khái niệm chung;
• khắc chữ và thiết kế có thể nhanh chóng bị lỗi mốt;
• và tất nhiên, bạn cần phải đến một cửa hàng trang sức chính thức, chứ không phải đến cửa hàng bán lẻ đầu tiên bạn bắt gặp trên đường đi hoặc đến một ki-ốt ở giữa đường chui.

Không có yêu cầu cụ thể nào ở đây. Việc làm sạch thường được thực hiện bằng các chất tẩy rửa dành riêng cho bạch kim. Bạn có thể mua chúng ở hầu hết các cửa hàng trang sức. Một số người sử dụng nước xà phòng không bão hòa hoặc amoniac pha loãng. Đôi khi chất tẩy rửa rửa chén dạng lỏng cũng được sử dụng; tuy nhiên, xà phòng và gel được cho là có thể gây mất độ bóng.

Nó chỉ được thực hiện bởi những thợ kim hoàn có kinh nghiệm sử dụng thiết bị đặc biệt. Bảo quản món đồ bạch kim riêng biệt với đồ trang sức làm bằng kim loại khác. Điều này sẽ bảo vệ chúng khỏi bị biến dạng khi chạm vào vật cứng hơn.

Giá trị cao của bạch kim không chỉ do các đặc tính độc đáo của riêng nó mà còn do độ quý hiếm có thể so sánh được của nó. Người ta ước tính rằng ngay cả trong trầm tích (như trong toàn bộ vỏ trái đất), nồng độ Pt nhỏ hơn 30 lần so với nồng độ vàng. Từ năm 1828 đến năm 1845 đồng tiền bạch kim đã được làm ở nước ta. Mệnh giá của chúng là 3, 6 và 12 rúp, và tổng lượng kim loại tiêu thụ vượt quá 14 tấn. Bạch kim chỉ được xếp vào nhóm kim loại quý vào năm 1751 - khoảng 200 năm đã trôi qua kể từ khi nó được biết đến ở Châu Âu.

Và ở nước ta, trong 10 năm khai thác đầu tiên, lượng bạch kim đã được khai thác nhiều như ở toàn bộ nước Mỹ trong nhiều thế kỷ trước khi phát hiện ra mỏ Ural. VÀ ở Nga, cả loại cốm lớn nhất (thường được nấu lại) và lớn nhất trong số các loại cốm còn tồn tại đã được tìm thấy. Bạch kim nhận được trạng thái của một nguyên tố hóa học vào năm 1735, khi D. Scaliger người Ý chứng minh tính không thể phân hủy của nó; trước đây nó được cho là một chất đơn giản.

Bạch kim tinh khiết về mặt hóa học được phân lập từ quặng chỉ 68 năm sau đó ở Anh. Ở dạng kim loại, nó hoàn toàn trung tính về mặt sinh học. Tuy nhiên, các hợp chất riêng lẻ (chủ yếu với flo) có thể cực kỳ nguy hiểm đến tính mạng. Và vào năm 1867, tất cả các kho dự trữ bạch kim của Nga (ngay sau khi dỡ bỏ lệnh cấm bán) đã được Anh mua lại. Nhưng ngay những năm đầu thế kỷ XX, nước ta đã chiếm ít nhất 90% sản lượng thế giới (bởi vì những khu bảo tồn tuyệt vời ở miền nam châu Phi chỉ được tìm thấy vào giữa những năm 1920).

Do đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi vào tháng 5 năm 1918, một viện nghiên cứu đặc biệt về bạch kim đã được thành lập. Bây giờ nó là một phần của Viện Hóa học Đại cương và Vô cơ. Một số khoáng chất có chứa bạch kim cũng chứa antimon, asen hoặc lưu huỳnh, nhưng chúng ít phổ biến hơn các hợp chất với kim loại. Do đó, khoáng chất Norilskite được khai thác ở phía bắc của Lãnh thổ Krasnoyarsk chứa 25% sắt và 26% niken. Điều tò mò là tại một trong những công đoạn sản xuất công nghiệp bạch kim, dung dịch đường có thể được sử dụng.

Và tên gọi của kim loại này khá đa dạng: nó được gọi với cả "vàng thối" và "vàng ếch". Các tinh thể nhỏ của nó có dạng hình khối. Ban đầu, vào nửa đầu thế kỷ 19, nhẫn và vòng cho thùng được làm từ bạch kim ở nước ta. Về độ dẫn điện, kim loại này kém hơn đồng, nhôm, bạc. Bạch kim bắt đầu bị oxy hóa với oxy trong khí quyển chỉ ở nhiệt độ trên 200 độ.

Để biết thêm thông tin về bạch kim và các đặc tính của nó, hãy xem video.