16. Платина. Химические и физико-механические свойства. Легирование платины, его сплавы.

Платина – тяжелый металл, имеющий бело-серую окраску, аналогичную окраске стали. Плотность платины (21,37 г/см3) в 3 раза больше плотности железа, это очень прочный ме­ талл, обладающий хорошей тугоплавкостью (температура плавления 1772С). Природная окраска платины, внешне похожая на белое золото, эффектно подчеркивает красоту бриллиантов, их прозрачность и блеск. Платина пластична, хорошо полируется, обладает высокой отражательной способно­ стью, имеет низкую тепло- и электропроводность, малую удельную теплоемкость. Твердость платины по шкале Мооса составляет 4-4,5. Платина в горячем состоянии хо­ рошо прокатывается и сваривается. Может прокатываться в тончайшие листы (до 0,0025 мм) и протягивается в тончайшую проволоку (до 0,001 мм). Платина химически очень устойчива. Не окисляется на воздухе даже при накаливании и, остывая, сохраняет свой цвет. Платина никогда не тускнеет и не вызывает аллергии. Устойчива к влажной среде. При обычных условиях с простыми веществами (Cl2, S, O2) не реагирует. В мелкораздробленном виде при повышенной температуре реагирует с хлором и серой. Разъедают платину циани­ стый калий и расплавленные щелочи. Платина практически нерастворима в воде, в кислотах, за исключением горячей царской водки, при взаимодействии с которой Pt полностью растворяется.

Платина в чистом виде очень мягкая, поэтому ее легируют, например, иридием, палла­ дием, родием и другими металлами. Для изготовления ювелирных изделий в сплав кроме указанных легирующих элементов добавляют еще и медь. Иридий. Легирование платины иридием способствует резкому возрастанию твердости и прочностных характеристик сплавов. Сплавы с иридием по сравнению с другими сплавами платины наиболее химически устойчивы, особенно по отношению к кислотам. Палладий. Добавки палладия снижают температуру плавления, повышают пластич­ ность, улучшают обрабатываемость и ковкость сплавов платины, осветляют их. Чтобы создать сплавы для литья с разным уровнем чистоты, используется кобальт и (или) палладий. Сплав с медью можно также отливать, если это необходимо, но поверхности литья име­ ют тенденцию к большей шероховатости и их труднее полировать, чем литые кобальтовые сплавы. Платиновые сплавы очень чувствительны к присутствию примесей и инородных вклю­ чений, которые при нагреве могут взаимодействовать с матрицей с образованием легкоплав­ ких составляющих и приводить к хрупкому разрушению.

17. Металлы платиновой группы, их свойства.

Палладий – металл серебристо-белого цвета, имеющий более светлую окраску, чем пла­ тина. Металл мягкий и ковкий, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую про­ волоку, твердость по Моосу равняется 5. По своим свойствам он близок к платине, но более легкий и пластичный, чем и привлек ювелиров. Палладий не тускнеет на воздухе, на его поверхности не образуется ни царапин, ни трещин, а зеркальный блеск сохраняется десятилетия. Благодаря тому, что палладий хоро­ шо обрабатывается, обладает низкой температурой плавления и относительно недорогой по стоимости, он наиболее часто применяемый металл из всей группы платиновых металлов. В ювелирных изделиях он используется также в большей степени, чем другие металлы плати­ новой группы. По своим химическим свойствам палладий значительно уступает платине и другим пла­ тиновым металлам. Он растворяется в царской водке и разъедается в серной кислоте. Палла­ дий химически устойчив на воздухе и в воде, в горячей немного разбавленной азотной кис­ лоте растворяется с образованием нитрата палладия Pd(NO3)2. При температуре от 400 до 850°С палладий покрывается светло-фиолетовым оксидным слоем, который исчезает при бо­ лее высоких температурах.

Рутений – серовато-белый металл, тугоплавкий, твердый и хрупкий. Механической об­ работке не поддается. Плотность при 20С составляет 12,45 г/см3, твердость по Моосу – 6,5. Рутений обладает высокой стойкостью к коррозии. Металл устойчив к действию кислот и серы. Компактный металлический рутений не растворяется в щелочах и даже в кипящей царской водке, но частично растворяется в азотной кислоте с добавками сильных окисли­ телей – перхлоратов или броматов. Рутений можно растворить в щелочной среде гипохлори­ тами или в кислой среде электрохимическим методом. При сильном нагревании взаимодействует с кислородом, а также с хлором и фтором, растворяется в щелочах. При нагревании на воздухе рутений начинает частично окисляться. Рутений используется в качестве легирующего элемента к сплавам платины, палладия, молибдена, вольфрама, применяемым для производства перьев авторучек и осей компасов.

Родий – тугоплавкий голубовато-белый металл, по цвету и блеску напоминающий алю­ миний. Металл твердый и хрупкий, при нагревании пластичный. Резанием обрабатывается с трудом ввиду его твердости. Только при белом калении он приобретает некоторую ковкость и поддается обработке давлением. При температуре красного каления хорошо поддается про­ катке и ковке. Хорошо полируется и в таком состоянии напоминает сталь. Родий характеризуется высокой отражательной способностью и обладает высокой теп­ ло- и электропроводностью. Плотность родия составляет 12,44 г/см3, температура плавления 1966°С; твердость по Моосу 6,0. Родий является химически пассивным металлом, исключительно стойким к действию многих веществ. В нормальных условиях на воздухе и в воде не окисляется. При нагревании покрывается черной окисной пленкой, которая исчезает при температуре свыше 1200°С. Родий обладает стойкостью к коррозии почти во всех водных растворах, включая мине­ ральные кислоты, и даже при высоких температурах. Родий устойчив к действию кислот (кроме концентрированной серной) и царской водки. Устойчив к действию серы, фосфора, хлора, фтора. Растворяется только в щелочных растворах цианидов.

Иридий – металл серебристо-белого цвета, по внешнему виду и цвету напоминает олово, очень твердый и тугоплавкий. Плотность иридия составляет 22,42 г/см3, температура плавле­ ния 2447С, твердость в отожженном состоянии 172 HB, по Моосу – 6,5. Относительное удлинение при растяжении составляет лишь 2 %. Металл можно резать и полировать, но об­ работке давлением он поддается только при высоких температурах.В химическом отношении иридий один из самых стойких металлов. Иридий не вступает в реакцию со щелочами, кислотами и их смесями, даже царская водка на него не действует. Только при температуре свыше 800С иридий поддается действию хлора, фтора и кислорода. Иридий входит в состав платиновых сплавов промышленного производства для повыше­ ния твердости сплава. Иридий используется как легирующий элемент сплавов, применяемых для термопар (пара иридий и его сплав с рутением позволяют измерять температуру до 2200С), тиглей и электродов для запальных свечей в авиационных двигателях.

Осмий – серовато-белый металл с голубым оттенком, тяжелый, тугоплавкий, твердый и хрупкий. Хрупкость осмия так велика, что его можно истолочь в порошок в железной ступке, причем порошок имеет сине-черный цвет, а не серовато-светлый, как у большинства метал­ лов. Механической обработке осмий не поддается. Температура плавления осмия составляет 3047С, твердость по Моосу 7,0. Особенно­ стью осмия является его вес – это самый тяжелый металл на Земле. Плотность осмия состав­ ляет 22,5 г/см3, т.е. он в 2 раза тяжелее Pb и почти в 3 раза тяжелее Fe. Химическими свойствами Os не отличается от Ru. Этот металл является наиболее стой­ ким в химическом отношении металлом. Ни одна из кислот и царская водка на него не дей­ ствуют. Сплавление с другими металлами платиновой группы придает еще большую твердость осмию. Сплав платины с осмием иногда используется для изготовления некоторых меди­ цинских имплантантов. Высокая температура плавления осмия затрудняет производство его сплавов. В ювелирном производстве осмий не применяется.