Raili Silluste PLAATINAMETALLID Õppeaines: Informaatika Mehaanikateaduskond Õpperühm: KMI11 Juhendaja: õppejõud H. Jokk Tallinn 2010 Plaatina Sisukord Raili Silluste Page 2 Plaatina PLAATINAMETALLID Keemiliselt kõige püsivamateks metallideks on 6 plaatinametalli. Need on väärimetallid, mis on kullast kallimad ja moodustavad perioodilisussüsteemis 2 triaadi. Sõltuvalt metallide tihedusest eristatakse kergete ja raskete plaatinametallide triaadi. Sõltuvalt metallide tihedusest eristataks kergete ja raskete plaatinametallide triaadi. Kerged Pt- metallid on ruteenium (Ru), roodium (Rh) ja pallaadium (Pd), mille tihedus on ~12 g/cm 3. Rasked Pt-metallid osmium
Väärismetallid on haruldased metallid, mida peitub maakoores suhteliselt vähe ja millel on kõrge väärtus. Väärismetallide mõiste on läbi teinud pika ajaloolise arengu. Mõnigi nüüdisaja argielu metall (raud, alumiinium) on kunagi olnud väärismetalli seisuses. Tänapäeval loetakse väärismetallideks kulda, hõbedat, plaatinat, pallaadiumi ja nende sulameid. Keemia seisukohalt on väärismetallid ka vask ja elavhõbe. Väärismetallideks loetakse ka plaatinametalle. Plaatinametallid on plaatina ja 5 sellele keemilistelt omadustelt lähedast metalli. Need metallid on iriidium, osmium, palladium, ruteenium ja roodium. 19. Sajandil oli väga kõrge hinnaga väärismetall alumiinium. See oli isegi kullast kallim. Kuigi seda peitub maakoores üsna palju, on seda sealt väga raske kätte saada. [1] Kuld. Kuld on väärismetall nimega aurum, lühendatult Au. Kulla järjekorranumber on 79 ning selle aatommass on 197
Sisukord Sisukord............................................................................................................................................... 1 Rasked plaatinametallid.......................................................................................................................2 Kerged plaatinametallid - kolmanda aastatuhande väärismetallid.......................................................6 Kasutatud kirjandus :......................................................................................................................... 11 Rasked plaatinametallid Kuus plaatinametalli jagunevad kaheks kolmeliikmeliseks triaadiks. Muude erinevuste kõrval eristab neid triaade teineteisest metallide tihedus. Kui kergete
sulamite tootmist. · Mitterauametallurgiaks ehk värvilismetallide mettalurgiaks. See hõlmab mitteraudmetallide tootmist. Enamik metalle on meil maakoores keemiliste ühenditena. Selleks, et neid kasutada saaks, tuleb rakendada mitmeid metallurgilise protsesse. Metallide maakoores leidumine: · Ehedalt: Näiteks Kulda, Plaatina (ja plaatinametallid) osaliselt Hõbe, Elavhõbe,kuid harva ka vaske ja muid metalle. · Oksiidsete maakidena: leidub Rauda, Vaske, Alumiiniumit ja Kroomi. · Sulfiidsete maakidena: leidub Vaske, Elavhõbedat, Tina ja Pliid Kõrgahi on ehituselt ja süsteemilt suhteliselt lihtne, kuid kuidas see täpsemalt töötab ja kuidas rauamaaki saadakse seisneb iseseisva töö teises pooles. Sellest on ka arusaadav pilt seletusega ja pilt päriselust.
....................... 4 Omadused........................................................................................................... 5 Kasutusalad......................................................................................................... 6 Peamised kasutusvaldkonnad............................................................................. 8 Hind..................................................................................................................... 9 Teised plaatinametallid...................................................................................... 10 Kokkuvõtte........................................................................................................ 11 Kasutatud kirjadus............................................................................................. 12 Sissejuhatus Plaatina (sümbol Pt) on keemiline element, mille aatomnumber keemiliste elementide tabelis on 78, ta kuulub väärismetallide hulka.
Plaatina nimetus tuleneb hispaaniakeelsest sõnast platina, mis tõlkes tähendab hõbedakene, sest plaatina on hõbevalge ja sarnaneb mõneti hõbedaga. Koostis Plaatinat leidub looduses ehedalt ja mineraalidena. Viimaseid on teada üle saja. Tähtsamad plaatina mineraalid on sperrüliit, kuperiit, bregiit, heversiit. Eheda plaatina mineraalid on ferroplaatina (ja polükseen), mis peale raua sisaldavad ka teisi plaatinametalle ning vaske ja niklit. Teised plaatinametallid Ülejäänud kaks rasket plaatinametalli avastas Smithson Tennant 1804.a. Neist ühe metalli soolad olid sama värvikirevad kui vikerkaar (kreeka keeles iris vikerkaar), millest tuligi iriidiumi nimetus. Teise avastatud metalli sooladel on iseloomilik terav lõhn ( kreeka k. osme lõhn), mistõttu metall sai nimeks osmium. 1813. aastal leiti Uraalis plaatinamineraale, sealhulgas ka üldse kõige raskem senituntud looduslik mineraal iriidiumplatiniid Ir4Pt (tihedus 22 800 kg/m³).
Molekulidevahelised vastasmõjud on heeliumis väiksemad kui üheski teises aines. He aatom (ühtlasi molekul) on molekulaarsetest struktuuridest lihtsaim. · Vähe kerge gaas, veskinikust vaid 1,98 korda suurema tihedusega (õhust 7 korda kergem). Sellest tuleneb gaasilise He suur difusioonivõime (tungib kiiresti läbi väikeste avade, omab head jahutusvõimet, läbib kergesti õhukesi kilesid). He läbib ka paljusid metalle (läbimatud on raud ja plaatinametallid), polümeere, klaasi (tugevasti sõltuvalt klaasiliigist) jt materjale. · Parim gaasiline elektrijuht; soojusjuhtivuselt 2.kohal (vesiniku järel). · Erakordselt vähelahustuv vees jt polaarsetes, sh bioloogilistes vedelikes. Sellel põhineb He kasutamine tuukrite hingamissegudes (väldib kessoontõbe, kuna välisrõhu muutumisel ei teki veres gaasimulle). · Madalaima sulamis, keemis ja kriitilise temperatuuriga (kõige raskemini vedelduv ja tahkestuv) aine
Juba muistsetest aegadest peale on hõbedast valmistatud ehteid, vaase ja lauatarbeid. Hõbe on asendamatu materjal paljude elektroonikaelementide, juhtmete, peegelklaasi, mustvalge-, värvi-ja röntgenifilmi valmistamisel. Hõbe kuulub raskemetallide hulka. Hõbedal on ainult temale iseloomulik heli. Sellepärast valmistati varem näiteks hõbekellukesi. Kuigi hõbe kuulub väärismetallide hulka, on ta keemiliselt vähem püsiv kui kuld ja plaatinametallid. Inimesed panid juba ammu tähele, et hõbeehted ja lusikad tumenevad aja jooksul. Tumenemine on tingitud kokkupuutest õhus või toiduainetes sisalduvate väävliühenditega. Kui hõbeese viia lahjas soodalahuses kontakti alumiiniumiga, siis hõbesulfiid redutseerub kergesti vabaks mealliks. Seda keemilst protsessi võib tänapäeval kasutada hõbeesemete puhastamiseks. Hõbeda head füüsikalised ja keemilised omadused on võimaldanud teda rakendada teadusuuringutel
mille sulamistemperatuur ei uleta plii oma, st. 327 °C. Nt. Tina, plii, elavhobe jt. 2) rasksulavad metallid ja sulamid (refractory metals and alloys), mille sulamistemperatuur uletab raua oma, st. 1539 °C. Nt. Volfram, tantaal, molubdeen, kroom, vanaadium jt. 3) kesksulavad metallid ja sulamid, mille sulamistemperatuur jaab plii ja raua sulamistemperatuuride vahele (327 °C < Ts < 1539 °C). 1) vaarismetallid (noble metals). Nt. Hobe, kuld ja nn. plaatinametallid- roodium, pallaadium, plaatina jt. 2) mittevaarismetallid (non-noble metals) 3. Metallide aatomehitus. Metalli aatomi ehitus. Üleminekugrupi metallid. Lihtsad metallid. Aatomi ehitus (atomic structure) (1) Molekul- aine vaikseim osake, mille puhul sailivad aine omadused ja mis koosneb mitmest aatomist. Aatom- aine koige vaiksem osake, mida keemilisel teel lagundada ei saa. Aatom koosneb elementaarosakestest: prootonitest, neutronitest ja elektronidest (electron).
reaktsiooni lõpuks vabaneb esialgses koguses. Annab reaktsioonile võimaluse kulgeda madalama aktiveerimisenergiaga. A + K = AK (aktiivne ühend) AK + B = AB + K 16) Kus igapäevaelus kasutatakse katalüsaatoreid? · Automootoris tekkivate heitgaaside kahjutuks tegemisel. Kütuse põlemisel tekib mitu kõrvalsaadusi, mille seas on ka ohtlikud (CO, NO, NO2). Enne õhkupaiskamist juhitakse heitgaasid läbi seadme, mis on kaetud katalüsaatorkihiga (plaatina v plaatinametallid). Katalüüsi tagajärjel muutuvad heitgaasid ohututeks või vähem ohtlikeks. · Elusorganismides Elusorganismides toimivad nn biokatalüsaatorid ensüümid. Nendel on väga oluline roll eluslooduses kulgevate protsesside juhtimisel ja tasakaalustamisel. · Metallide korrosioonikaitse Negatiivsed katalüsaatorid e. inhibiitorid võimaldavad ebasoovitavaid reaktsioone tugevasti aeglustada. Inhibiitorite üheks kasutusalaks on metallide korrosioonikaitse,
Antus teemas räägitakse metallurgias toodetavast materjalidest ja nende tähtsusest. Metallurgia seondub omakorda kõrgahjutehnoloogiaga, kus saadud materjalid omakorda töödeldakse ümber vajalikeks toorikuteks. Metallurgia Metallurgia eesmärk on metallide tootmine. Enamus metallidest on Maakeral levinud ühenditena ja neid mineraale, millest mingit metalli toota tasub kutsutakse maakideks. · Ehedalt leidub: Au, Pt (ja plaatinametallid) osaliselt Ag, Hg harva, ka vaske ja teisi metalle · oksiidsete maakidena leidub rauda, vaske, alumiiniumit, kroomi............ · Sulfiidsete maakidena leidub vaske, elavhõbedat, tina, pliid,..... · halogeniidid ( NaCl) , karbonaadid CuCO3* Cu(OH)2, sulfaadid ja nii edasi Tihti sisaldab maak mitut metalli - Polümetalliline maak. Paljudel metallidel polegi iseseisvaid maake ja neid saadakse teiste metallide maakidest, kus nad on teinekord tühise, kuid kalli lisandina.
plaatina. o 1750. a ilmus Inglise filosoofiakirjas William Watsoni ja William Brownriggi kirjutis "Poolmetallist nimega plaatina del Pinto". Seda loetakse esimeseks teaduslikuks artikliks plaatinast. Metall ei jõudnud Euroopasse enne 18. sajandit, aga siis saabus tõeline buum ning Louis XVI tõstis ta "metallide kuninga" seisusse. o Sajandeid asusid suuremad väljaspool Lõuna-Ameerikat olevad Teised plaatinametallid o Ülejäänud kaks rasket plaatinametalli avastas Smithson Tennant 1804.a. Neist ühe metalli soolad olid sama värvikirevad kui vikerkaar (kreeka k. iris vikerkaar), millest tuligi iriidiumi nimetus. Teise avastatud metalli sooladel on iseloomulik terav lõhn ( kreeka k. osme lõhn), mistõttu metall sai nimeks osmium. 1813.a, leiti Uraalis plaatinamineraale, sealhulgas ka üldse kõige raskem senituntud looduslik mineraal
Koksiga redutseeritakse maagist raud ja rikastatakse (eraldatakse suur osa aherainest). Ühe tonni malmi tootmiseks kulub umbes 800 kg koksi. Ülevaade metallurgia meetoditest Metallurgia eesmärk on metallide tootmine. Enamus metallidest on Maakeral levinud ühenditena ja neid mineraale, millest mingit metalli toota tasub kutsutakse maakideks · Ehedalt leidud: Au, Pt (ja plaatinametallid) osaliselt Ag, Hg harva, ka vaske ja teisi metalle · oksiidsete maakidena leidub rauda, vaske, alumiiniumit, kroomi............ · Sulfiidsete maakidena leidub vaske, elavhõbedat, tina, pliid,..... · halogeniidid ( NaCl) , karbonaadid CuCO3* Cu(OH)2, sulfaadid ja nii edasi Tihti sisaldab maak mitut metalli - Polümetalliline maak. Paljudel metallidel polegi iseseisvaid maake ja neid saadakse teiste metallide maakidest, kus nad on teinekord tühise, kuid kalli lisandina.
seda nimetatakse puhtaks hõbedaks. Hõbejoodis on sulam, mis sisaldab 50-80% hõbedat ja ülejäänu moodustab vask ja tsink. Hõbeda sulamitest valmistatud prilliraamidel peab olema peal kvaliteedimärk. (Obstfeld 1997). Plaatinat, pallaadiumi ja plaatinametalle kasutatakse, et saavutada kvaliteetne prilliraami pinnaviimistlus, mis ei tuhmu ja annab valge sära. (Obstfeld 1997). 6 3. ARUTELU Kuld, hõbe, plaatina ja plaatinametallid on hinnatud metallid, sest on heade omadustega, esteetiliselt ilusad ja hea vastupidavusega. Väärismetalle kasutatakse prilliraamides siiski suhteliselt vähe. Põhiliselt seetõttu, et puhtal kujul on nad pehmed ja mitte kõige praktilisemad, kuid põhjuseks on ka see, et väärismetallid prilliraamides muudavad toote kliendile kalliks. Levinumad väärismetallid prilliraamides on erinevad kulla ja- hõbeda sulamid. Kullast detaile kasutatakse näiteks aksessuaaridena.
.9 Sissejuhatus Metalle leidub looduses väga harva puhaste maakidena, enamasti on nad ikka ühenditena. Maakidest metallide ja nende sulamite tootmist nimetatakse metallurgiaks. Metallurgia kui teadusharu uurib metallide ja nende sulamite omadusi ning tootmise ja töötlemise tehnoloogiat. Metallurgia eesmärk on metallide tootmine. Enamus metallidest on Maakeral levinud ühenditena ja neid mineraale, millest mingit metalli toota tasub kutsutakse maakideks · Ehedalt leidud: Au, Pt (ja plaatinametallid) osaliselt Ag, Hg harva, ka vaske ja teisi metalle · oksiidsete maakidena leidub rauda, vaske, alumiiniumit, kroomi............ · Sulfiidsete maakidena leidub vaske, elavhõbedat, tina, pliid,..... · halogeniidid ( NaCl) , karbonaadid CuCO3* Cu(OH)2, sulfaadid ja nii edasi Tihti sisaldab maak mitut metalli - Polümetalliline maak. Paljudel metallidel polegi iseseisvaid maake ja neid saadakse teiste metallide maakidest, kus nad on teinekord tühise, kuid
Hõbedat lisati ka pronksile, kui sellest valati torni ja kirikukelli. Nüüdisajalgi tehakse mõned muusikariistad või nende osad hõbedasulameist. 20. sajandi algul kinkisid Amsterdami juveliirid Rahvasteliidu esimehele hõbehaamri, mille meloodiline heli kutsus korrale jutuhoogu sattunud diplomaate ja äratas neid, kes pikkade istungite ajal tukkuma olid jäänud. Kuigi hõbe kuulub väärismetallide hulka, on ta keemiliselt vähem püsiv kui kuld ja plaatinametallid. Inimesed panid juba ammu tähele, et hõbeehted ja lusikad tumenevad aja jooksul. Aja jooksul, eriti kiiresti muutuvad lusikad tumedamaks aga värske sibula, tomatimahla ja munade mõjul. Tumenemine on tingitud kokkupuutest õhus või toiduainetes sisalduvates väävliühenditega, iseäranis mädamunalõhnalise divesiniksulfiidiga. Hõbeda pinnale tekib seejuures hõbesulfiid, mis on üks rasklahustuvamaid aineid üldse.
muudavad ta asendamatuks metalliks teaduses ja tehnikas, laboratooriumis ja tööstuses. Plaatinast valmistatakse retorte, tiigleid, pintsette, juhet, elektriahju kütteelemente, kaalukausse, ainete põletuslusikaid jpm. Plaatina ruumpaisumiskoefitsent on sama nagu klaasilgi, seepärast on plaatinaelektroode kerge joota klaasi külge. Tekitades klaasile üliõhukese plaatinakihi, saame mittetuhmuva peegli. (Hergi Karik,Aarne Tõldsepp 1974, lk 20) Plaatinametallid on kõige kallimad väärismetallid. Väärismetallide mõiste on läbi käinud pika ajaloolise arengutee. Nii mõnigi nüüdisaja argielumetall, näiteks raud, tina või alumiinium on mingil ajalooperioodil olnud väärismetalli seisuses. Tänapäeval loetakse neiks siiski vaid hõbedat, kulda ja kuut plaatinametalli plaatina, pallaadiumi, roodiumi, iriidiumi, osmiumi ja ruteeniumi. Kuus plaatinametalli jagunevad kaheks kolmeliikmeliseks triaadiks. Muude
o leegiga nafta töötlemisel kui gaasi energiasisaldus on piisav kui põlemisel ei teki kahjulikke aineid o termiliselt lakivärvi-, keemia-, elektroonikatööstuses 650-850 °C 1200-1400 °C tekkivat soojust saab ära kasutada o katalüütiliselt autode heitgaasid plaatinametallid, metallioksiidid 350-650 °C nähtava leegita katalüsaatori pinnal gaas ei tohi sisaldada katalüsaatorimürke Gaase puhastatakse lisanditest põletamisega enamasti tööstuslike heitgaaside puhul. Kui põletusprotsess kulgeb täielikult, tekivad süsihappegaas ja vesi. Heitgaase võib põletada leegiga, termiliselt või katalüütiliselt. Leegiga põletatakse gaase, mille energiasisaldus on
habras ja leiab kasutamist eelkjõige viimistlusmareialide valmistamiseks. Kaltsiumkarbiid CaC2 Saadakse lubja ja koksi kuumutamisel CaO + 3C = CaC2 + CO ning kasutatakse etüüni (atsetüleeni C2H2) tootmiseks. Ülevaade metallurgia meetoditest Metallurgia eesmärk on metallide tootmine. Enamus metallidest on Maakeral levinud ühenditena ja neid mineraale, millest mingit metalli toota tasub kutsutakse maakideks Ehedalt leidud: Au, Pt (ja plaatinametallid) osaliselt Ag, Hg harva, ka vaske ja teisi metalle oksiidsete maakidena leidub rauda, vaske, alumiiniumit, kroomi............ Sulfiidsete maakidena leidub vaske, elavhõbedat, tina, pliid,..... halogeniidid ( NaCl) , karbonaadid CuCO3* Cu(OH)2, sulfaadid ja nii edasi Tihti sisaldab maak mitut metalli - Polümetalliline maak. Paljudel metallidel polegi iseseisvaid maake ja neid saadakse teiste metallide maakidest, kus nad on teinekord tühise, kuid kalli lisandina. Ka hõbedat ei
karbonaate (80% sooladest). Vees lahustunud O2 (N2 lahustub vähem) - oluliselt tähtis elusorganismidele. Biosfäär - elusorganismide toime sfäär (kogu hüdrosfäär, osa lito- ja atmosfäärist) Biosfääris kulgevad elementide ja liitainete ringlusprotsessid (tavaliselt eristatakse O, C, N, P ja H2O-ringet; tegelikult ringe palju laiem - vaid inimeluga võrreldes aeglane) Ohtlik on “pihustumine” väljumine praktilise kasutuse sfäärist: eriti Sn, Ag, Au, Pt ja plaatinametallid, U, kütused Universum Kosmilises ruumis, teistel planeetidel, tähtedel jm. - hoopis erinev elementkoostis kui Maal. Kosmiline ruum üldiselt: 71% H ja 28% He, teisi elemente kokku 1%. Agregaatolek - aine olekuvorm, mille määrab molekulide soojusliikumise laad. Välistingimuste (rõhu, t) muutumisel siirdub aine pidevalt või hüppeliselt ühest agregaatolekust teise (s.o. faasisiire). Agregaatolekuid on 4: gaasiline, vedel, tahke, plasma-olek
keskkonnale ohtlikke aineid. Kuid siiski on harva see täielik Termiliselt põletatakse lakivärvitööstuse, keemiatööstuse, elektroonikatööstuse jm heitgaase väga kõrgel temperatuuril. Eralduvat soojust saab ära kasutada. Katalüütilise põletamise abil võib hävitada orgaanilisi aineid. See kulgeb madalal temperatuuril (350- 650) ilma nähtava leegita. Katalüsaator on aine, mis tõstab tunduvalt põlemisreaktsiooni kiirust seejuures ise kulumata. (nt plaatinametallid, metallioksiidid) 7. Gaaside puhastamine väävel- ja lämmastikoksiididest Mõlemit leidub fossiilsetes kütustes. Väävliga saastavad soojuselektrijaamad. Väävel Kõige efektiivsemaks ja ka odavamaks SO2 heitmete vähendamise meetodiks oleks väävli sidumisastme suurendamine põlemiskolletes. Garanteeritud tulemuse annaks vastavate tehnoloogiliste protsesside kasutamine, milliseid võib jaotada kolme gruppi: märgmeetodid,
kasutatakse a) Hg-katoodi (millel Na+ + e- → Na, mis lahustub Hg-s → Na-amalgaam) Na-amalgaam + H2O → NaOH + H2 ↓ Hg b) diafragmasid ja membraane (anoodi- ja katoodiruum eraldatakse) [Moodust a kasutatakse vähenevas ulatuses – Hg reostuse oht] Anood (+) elektrolüüsiseadmetes – äärmiselt korrodeerivad tingimused tänapäeval kasutatakse anoodimaterjalidena peamiselt sulamit Ti + plaatinametallid (Ru, Ir, Pt) + oksiidsed kattekihid 3.27.5. Tootmine, kasutamine, biotoime Cl kasutamine (ühendite koostises, -ioonina) – väga laialdane Cl2 maailmatoodang ca 45 milj.t/a Kasutatakse peamiselt: - oksüdeerivad ja pleegitavad vahendid (hüpokloritid, kloorlubi jt.) - paljude elementide kloriidide saamiseks - kloororgaaniliste ühendite tootmiseks (polüvinüülkloriid, lahustid, kloropreenkautšuk jt) - pestitsiidide jt. sünteeskeemia produktide saamisel
annaabi.ee 
