Иридий-Indium (Ir). Платина- Platinum (Pt)

Иридий почти такой же тяжеловес, как и осмий. Плотность иридия - 22,5, а температура плавления - 2450°С. Ряд химических свойств сближает иридий с рутением, палладием, осмием и особенно родием. Есть, однако, и некоторые особенности, одна из них сыграла роль в выборе названия элемента при его открытии: соединения иридия имеют яркие и пестрые окраски. За эти окрашенные соединения и получил свое название открытый в 1803 г. английским химиком Теннантом новый элемент иридий ("ирис" означает "радуга", "радужный").

В научно-исследовательских и производственных лабораториях очень важное значение приобрели измерения высоких температур. Существуют различные приборы и методы измерения температуры. Об об ном из таких приборов, который связан с применением иридия, нам и хочется рассказать.

Если две проволочки из разных металлов спаять на водородном пламени и нагреть место спая, то в цепи появится электрический ток. Подобная система из разнородных проводников называется термопарой (от греческого "терме" - теплота и "пара" - вместе, рядом). При данной паре металлов, из которых сделаны проволоки, электродвижущая сила будет тем больше, чем выше температура спая. Подобрав вещества с известной температурой плавления, можно составить систему зависимости между измеряемой температурой и возникающей электродвижущей силой. В сочетании с гальванометром, включенным в цепь, термопара называется термоэлектрическим пирометром (греческое "пир" - огонь, "метрео" - мерю). Понятно, что термопарой из меди и железа нельзя измерять температуры выше точки плавления наиболее легкоплавкого металла, которым в данном случае является медь. А какую же термопару взять, если температура измеряемого объекта больше температуры плавления меди? Чаще всего применяют платину (точнее сплав платины с родием), сплавы иридия с рутением, а также с родием. Возникает вопрос: а почему не взять просто платину и, например, родий. Почему берут вторую проволочку не из чистого металла, а из сплавов? В рассказе о платине мы сообщим о некоторых ее свойствах, а сейчас, забегая вперед, отметим, что платина - металл сравнительно мягкий и пластичный. У иридия характеристика противоположная - он чрезвычайно твердый, но хрупкий. Сплав иридия с платиной обладает средними свойствами: достаточно твердый и нехрупкий; тонкая проволочка из сплава не ломается. Примесь иридия к платине очень сильно увеличивает химическую стойкость ее и, что особенно важно, уменьшая тепловое расширение, сообщает сплаву довольно высокую температуру плавления. Это позволяет применять подобного рода термопары для измерения таких температур, при которых другие приборы менее надежны. С помощью иридия можно точно измерять не только высокие температуры, но и различные расстояния - от самых малых, микроскопических, до самых больших, астрономических.

С помощью иридия устанавливается тождество между принятыми международными мерами длины. В самом деле, линейка, изготовленная во Владивостоке, должна иметь деления такой же длины, как и ее двойник в Риге, Одессе или в любом другом пункте, иначе будет много неприятностей: скажем, изготовят деталь для машины, пользуясь одной линейкой, отправят в другой город и окажется, что у детали не такие размеры, как показывает вторая линейка, с помощью которой были даны размеры для изготовления детали. Согласитесь: были бы крупные неприятности! Значит, деления на линейках должны иметь строго одинаковую величину, должны быть изготовлены по одному образцу. Такой единый образец должен существовать не для одного города или государства, а для всех государств и городов нашей планеты. Такой образец есть! Это так называемый эталон метра, хранящийся в Париже. Длина эталона приблизительно равна одной сорокамиллионной части длины парижского меридиана - линейная единица, введенная во Франции 31 июля 1793 г. Первичный эталон был изготовлен в 1799 г. с пророческой надписью: "Для всех времен, для всех народов". Метр действительно стал самой распространенной на земном шаре мерой длины. Каждое государство по эталону метра готовит свои эталоны и время от времени сверяет их с парижским эталоном.

С 1 января 1963 г. в СССР введена, как предпочтительная, Международная система единиц (СИ), принятая во всем мире по решениям Десятой и Одиннадцатой Генеральных конференций по мерам и весам. В этой системе за единицу длины принят метр, величина которого равна 1650763,73 длин волн, излучаемых атомом криптона-86 в вакууме.

Иридий ценен только в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Соли его, как ни красивы их растворы в воде и других жидкостях, практического значения почти не имеют.

Острия опор для стрелок контрольных компасов, некоторые ответственные инструменты также иногда делают из сплава иридия с платиной. Сплавы иридия с осмием, отличающиеся большой твердостью и нестираемостыо при трении, употребляются для выделки осей точнейших часовых механизмов и приборов.

Следует отметить, что минералы, содержащие наибольшие количества иридия, были открыты на Урале и по местам их первого местонахождения носят соответствующие названия: сысерскит - от Сысертского завода, невьянскит - от Невьянска.

Платина- Platinum (Pt)

Бедность платиновых руд, отсутствие крупных месторождений и отсюда очень высокая стоимость металла в значительной степени ограничивают практическое применение платины. Платина весьма редко встречается в виде самородков. Крупнейший из них весит 9,6 кг.

По внешнему виду платина не представляет собой чего-либо выдающегося или бросающегося в глаза. Это белый с серым матовом отливом, тягучий (приближается к золоту) со значительной плотностью (21,5) и высокой температурой плавления (1774°С) металл. Исключительная химическая стойкость платины при самых высоких температурах позволяет назвать ее металлом химической лаборатории. Несмотря на то, что платина была известна еще в первой половине XVIII столетия (описана Р. Ватсоном в 1750 г.), а смутные упоминания о ней относятся к XVI столетию, практическое применение в технике платина впервые нашла лишь в 1809 г. при изготовлении реторт для хранения концентрированной серной кислоты. Первые месторождения самородной платины были обнаружены в Америке, где в XVII столетии испанские завоеватели во главе с Ф. Кортесом, разорив государство ацтеков, нашли на берегах реки Платино-дел-Пино (в Колумбии) новый металл. Название металла - "платина" произошло от испанского слова "плата" - серебро и означает "серебрецо". В самородном виде платина, помимо Америки (Бразилия, Колумбия), находится в Южно-Африканском Союзе. У нас на Урале коренные месторождения платины были обнаружены в 1892 г. А. А. Иностранцевым. Россыпные месторождения были найдены раньше, в 1819 г., но знаменитый Александр Гумбольдт, посетивший в 1829 г. месторождения платины, по поводу ее использования в своем отчете не написал ни одного слова.

Некоторое время платина считалась "никчемным" металлом. В Испанию завоеватели Южной Америки завезли очень много платины, и она продавалась дешевле серебра. Однако испанские ювелиры, обнаружив, что сплавы платины с золотом имеют большой удельный вес, решили использовать ее для изготовления, с точки зрения того времени, фальшивой золотой монеты. Узнав об этом, испанское правительство издало приказ об уничтожении всех запасов платины, и большое количество металла утопили в море.

Свойства платины впервые были описаны профессором Харьковского университета Ф. Гизе. Подробное изучение платины и способов ее получения из природной "сырой платины" было проведено русским химиком, вице-президентом Горной коллегии в Петербурге, почетным членом русской и многих иностранных Академий наук Мусиным-Пушкиным.

Следует отметить, что русским ученым принадлежит ведущая роль в изучении платины и других, сопутствующих ей металлов.

Высокая химическая стойкость платины обеспечила ей широкое применение для изготовления химической посуды (тигли, чашки, наконечники щипцов, насадки на горелки, электроды для анализа) и аппаратуры для химической промышленности.

Известны платиновые зеркала, их получают путем нанесения тончайшего слоя платины на стеклянную поверхность. Платиновые зеркала устойчивы, не тускнеют, дают чистое изображение, а главное обладают замечательной особенностью - односторонней прозрачностью. Сущность явления состоит в том, что со стороны источника света зеркало непрозрачно и отражает находящиеся перед ним предметы, в то время как с теневой стороны оно прозрачно и через зеркало можно все видеть так же хорошо, как через чистое стекло. Благодаря этой особенности платиновые зеркала получили в одно время широкое распространение в США. Их вставляли вместо стекол в окна нижних этажей контор, машинописных бюро и других учреждений, а также и жилых помещений, вместо занавесей и экранов.

Есть у платины и еще одно ценное свойство: она хорошо впаивается в стекло, что важно при изготовлении стеклянных приборов.

Принцип действия таких термометров сопротивления основан на способности платины изменять (увеличивать) электрическое сопротивление в строгой зависимости от повышения температуры. Если платиновую проволочку подключить к прибору, регистрирующему изменение сопротивления, то изменение температуры будет точно фиксироваться этим прибором. Шкалу прибора градуируют в градусах.

Платина - любимый металл ювелиров. В ювелирном искусстве платина играет роль отделочного материала по золоту.

Из платины сделано рельефное изображение В. И.. Ленина, помещенное в середине знака ордена Ленина - высшего ордена СССР. Первым орденом Ленина была награждена газета "Комсомольская правда".

Рыхлая, губчатая платина поглощает большое количество газов. Этим замечательным свойством объясняется удивительный факт: газ, заключенный в платиновый сосуд, при нагревании вытекает из герметически закрытого сосуда. Подобно тому, как вода проходит через частое сито, молекулы газа водорода или кислорода проходят через платиновые перегородки.

Мы перечислили многие интересные и ценные свойства платины, не касаясь самого важного: платина- один из самых активных катализаторов для различных химических процессов. Одним из важнейших каталитических процессов является окисление аммиака для получения азотной кислоты. Тончайшая сетка (до 5000 отверстий на квадратный сантиметр), сплетенная из платиновых проволочек, подобная тонкой ткани и столь же мягкая, как легкий шелк, составляет главную и ответственнейшую часть аппарата для окисления аммиака. Смесь аммиака с воздухом с быстротой урагана продувается через эту сетку, превращаясь в окислы азота и водяные пары. При растворении окислов азота в воде образуется азотная кислота.

Пионер отечественной азотнокислотной промышленности Иван Иванович Андреев, проведя большую научно-исследовательскую работу по изучению влияния различных катализаторов на окисление аммиака, обратил внимание на платину, введя ее в практику заводского получения азотной кислоты.

Шла первая мировая война. На полях сражений рвались снаряды, бомбы и мины, а в глубоких тылах лихорадочно работали заводы по производству металла, боеприпасов, взрывчатых веществ. Для производства взрывчатых веществ требовалось все больше и больше азотной кислоты, более 2 кг кислоты на каждый килограмм взрывчатки. К концу 1916 г. месячная потребность во взрывчатых веществах для русской армии составляла 6400 т. Все участвовавшие в войне государства испытывали острую нужду в сырье для получения азотной кислоты. Оно имелось только в Южной Америке (Чили), и во всех странах шли лихорадочные поиски сырья для изготовления азотной кислоты. Одним из видов его является аммиак, содержащийся в отходах коксового производства. Чтобы превратить аммиак в азотную кислоту, его нужно окислить. Зная, что аммиак окисляется в присутствии платины, И. И. Андреев проектирует завод, который вскоре был построен в Донбассе и вступил в строй в июле 1917 г.

Различные химические соединения, в состав которых входит платина, значительного применения пока не имеют. (Некоторые используются в аналитической химии для количественного определения калия). Однако исследования этих соединений внесли большой вклад в теорию химии. Соединения платины наиболее полно изучены русскими учеными Л. А. Чугаевым, И. И. Черняевым, О. Е. Звягинцевым.

Существующее представление о том, что платина не взаимодействует с кислородом воздуха, как показали исследования, не соответствует действительности. Так при комнатной температуре на платине образуется тончайшая пленка (около 30 ангстрем), которая улетучивается при небольшом нагревании в вакууме.

Обсудить эту статью на нашем форуме >>>

§ ИРИДИЙ-INDIUM (IR). ПЛАТИНА- PLATINUM (PT)

Ключевые слова этой страницы: иридий, indium, платина, platinum.

Скачать zip-архив: Иридий-Indium (Ir). Платина- Platinum (Pt) - zip. Скачать mp3: Иридий-Indium (Ir). Платина- Platinum (Pt) - mp3.