Лекция 10 Самородные элементы (стр. 4 )

Попытки испанцев использовать этот металл оказались бесплодными. Это был зернисто-кристаллический порошок, который в кислотах не растворялся, а в существующих тогда печах не сплавлялся. Словом, вновь обретенный металл оказался не только бесполезным, но и даже вредным, опасным с государственной точки зрения, так как добываемое в колониях золото, которое обязаны были отсылать в Мадрид, южноамериканские испанцы сплавляли для утяжеления с платиной.

Впервые тонкораскованный листочек платины удалось расплавить в солнечных лучах с помощью полуметрового вогнутого зажигательного зеркала профессору химии Макэ в Париже и его сотруднику – знаменитому ученому и аптекарю Бомэ. Они же первые предсказали блестящую будущность этому металлу, возможность его широкого применения для изготовления посуды (химической и бытовой). Все же платина оставалась Золушкой, по выражению ученых тех времен.

В 1819 г. платиновые россыпи были найдены на Урале, в районе Нижнего Тагила. Громадную роль в судьбе платины сыграло открытие русскими учеными и А. Любарским методов ее аффинажа (очистки от примесей) и изготовления из нее изделий, не прибегая к плавке, в те годы невыполнимой из-за отсутствия печей, дающих необходимую для ее расплавления температуру. Эти ученые обошли процедуру сплавления, впервые применив метод порошковой металлургии, широко применяемой в настоящее время.

Интересно напомнить, что Санкт–Петербургский монетный двор с 1828 по 1845 г. (по другим данным – по 1839 г.), кроме выпуска золотой и серебряной монеты, занимался также чеканкой и платиновой, достоинством в 3, 6 и 12 р. При этом было израсходовано более 20 т. платины. С 1851 г. почти вся платина вывозилась за границу, а следовательно, вывозились и все платиноиды. Ее скупали по наиболее низкой цене фирмы США, Англии, Германии и Франции, Где на базе Российской платины возникли целые отрасли по ее аффинажу и изготовлению лабораторной посуды и приборов. Так продолжалось до Октябрьской революции.

В настоящее время платина играет важную роль во многих отраслях народного хозяйства. Это обусловлено замечательными свойствами, в первую очередь исключительной химической стойкостью, тугоплавкостью (температура плавления 1773,50С), а также и электрической проводимостью.

Плотность платины в три раза больше плотности железа. Главные области ее применения реторты, котлы для химических заводов (на что уходит свыше 40% ежегодной добычи), тигли, спирали для электропечей, электроды, пирометры для измерения высоких температур, детали магнето, радиоаппаратуры и т. д. Из-за дороговизны ее по возможности применяют в виде сплавов с золотом, медью, никелем и др. Сравнительно ограниченное применение имеют некоторые химические соединения платины.

Минералы, входящие в подгруппу самородной платины, представлены довольно большим числом минеральных видов и их разновидностей, представляющих твердые растворы металлов Pt, Fe, Ir, Pd, Rh, иногда Ni, Cu, изредка Au, Os, Sn,(иногда в существенных количествах), а также Pb, Zn, Ag, Co, Mn, Mo (до 0,006%) и Re (до 0,00008-0,002%).

Из всех минеральных видов наибольшим распространением в земной коре пользуются поликсен и палладистая платина. Собирательный термин «самородная платина» в большинстве случаев относится к поликсену.

Характерной особенностью минералов подгруппы самородной платины, является то, что в их составе Ru и Os в виде изоморфных примесей не участвуют совершенно. Несмотря на то что все шесть элементов платиновой группы обладают многими общими признаками как в физическом, так и в химическом отношениях, поведение их в природных условиях все же не совсем одинаково.

Поликсен – (Pt, Fe). Название дано по обилию изоморфных примесей: «поли» по–гречески – много, «ксенос»-чужой.

Химический состав. Pt 80-88%, Fe 9-11%, иногда снижается до 4-5% или бывает выше 11%. Из изоморфных примесей устанавливаются: Ir до 7%-иридистая платина; Pd 0,1-1,0, иногда до 7% и выше - палладистая платина; Rh 0,1-0,5, иногда до 4-5%-родистая платина; Cu до 0,8%; Ni следы до десятых процента, иногда в весьма существенных количествах - никелистая платина.

Сингония кубическая. Кристаллическая структура. Гранецентрированный куб. Облик кристаллов. Обычно наблюдается в виде неправильной формы зерен. Редко встречаются мелкие кристаллы кубической формы. Агрегаты. Отдельные зерна самородной платины, встречаются в рудах, часто группируются в мелкие кучки, иногда образуя сплошные массы – самородки (10х18 см) и весом 8-9кг.

Цвет поликсена от серебристо-белого до стально-черного. Черта металлическая стально-серая. Блеск типичный металлический. Отражательная способность в полированных шлифах высокая – 60-70. Твердость 4-4,5, у богатых иридием разностей – до 6-7. Обладает ковкостью. Излом крючковатый. Спайность обычно отсутствует. Уд. вес – 15-19. Подмечена связь пониженного удельного веса с наличием пустот, занятых природными газами, а также включениями посторонних минералов. Прочие свойства. Обладает магнитностью. Хорошо проводит электричество.

Диагностические признаки. По внешнему признаку поликсен ближе всего напоминает самородное серебро и самородное железо. От первого отличается повышенной твердостью и удельным весом и тем, что не плавится п. п. тр. и не растворяется в кислотах (кроме царской водки). Нерастворимость в кислотах отличает его и от самородного железа, которое, растворяясь в НNO3, легко окисляется и буреет.

Происхождение. Минералы платиновой группы в большинстве случаев встречаются в типичных магматических месторождениях, генетически связанных с ультраосновными изверженными породами. Эти минералы в рудных телах выделяются в числе последних (после силикатов и окислов), в моменты, отвечающие гидротермальной стадии магматического процесса.

Минералы платины, бедные палладием (поликсен, иридистая платина и др.), встречаются в месторождениях среди дунитов – оливиновых бесполевошпатовых пород, богатых магнезией и бедных кремнеземом.

Палладистая и никеле – палладистая платина в основном встречается в основных изверженных горных породах (норитах, габбро-диабазах) и ассоциируют обычно с сульфидами: пирротином – FeS, халькопиритом-CuFeS2 и пентландитом-(Fe. Ni)9S8.

В экзогенных условиях в процессе разрушения коренных месторождений и пород образуются платиносные россыпи. Большинство минералов подгруппы в этих условиях химически стойки.

Практическое значение. Главнейшими ценными свойствами платиносных металлов являются трудноплавкость, электропроводность и химическая стойкость. Эти свойства обусловливают их использование в химической промышленности (для изготовления лабораторной посуды, в производстве серной кислоты и пр.0, электротехнике и других отраслях промышленности.

Значительное количество платины расходуются в ювелирном и зубоврачебном деле. Добываемая «сырая» платина поступает на аффинажные заводы, где производятся сложные химические процессы разделения ее на составляющие чистые металлы.

Месторождения. Урал (основные и ультраосновные горные породы). За рубежом: Канада, Норвегия, Ю. Африка.

10.2.3 Группа углерода (С)

Алмаз - С. Полиморфная модификация углерода, устойчивая при высоких давлениях. Название происходит от греческого слова «адамас» - непобедимый, непреодолимый, вследствие его большой твердости и стойкости. Присутствуют примеси: кремний, алюминий, кальций, магний, железо, титан, медь, хром и др. С присутствием хрома связывают голубую окраску, желтую – с алюминием. Сингония кубическая. Твердость 10. Абсолютная твердость в 150 раз больше абсолютной твердости корунда и в 1000 раз – кварца. Уд. вес 3,5. Морфология. Встречается в виде кристаллов и сростков. Характерные формы: {111}, {100}, {110}. Грани кристаллов иногда бывают выпуклыми и неровными. Крупнейшие кристаллы: Куллинан – 3106 карат (один карат – 0,2г.), Эксцельсиор – 995,3 карата, Шах – 87 карат. Спайность по {111} совершенная. Излом – раковистый, занозистый. Блеск алмазный до жирного. Прозрачен, иногда просвечивает или непрозрачен. Цвет. Бесцветный, голубой, желтый, коричневый, красноватый, серый черный. Блеск сильный алмазный. Разновидности: борт – сростки серого или черного цвета, баллас – шаровидные агрегаты лучистого строения, карбонадо – тонкозернистые плотные или пористые образования серого или черного цвета. Особые свойства. Химически стоек. В атмосфере сгорает при 8500С, в кислороде – 7200С. При температуре 15000С переходит в графит. При облучении радием становится зеленым. Люминесцирует в ультрафиолетовых лучах голубовато – синим и зеленым цветом. Плохо проводит электричество. Хрупок. Происхождение. Магматическое, при высоких температурах и давлениях. Возникает в диатремах – трубках взрыва, вулканах особого вида, извергавшихся лишь один раз. Коренные месторождения генетически связаны с ультраосновными глубинными породами: перидотитами, кимберлитами и др. Судя по формам и условиям нахождения, алмаз кристаллизовался в магмах одним из первых. В ассоциации с алмазом наблюдались: графит, хромшпинелиды – (Fe, Mg)(Cr, Al, Fe)2O4, оливин – (Mg, Fe)2SiO4, магнетит – FeFe2O4, гематит – F2O3 , гранат и др. Гидротермальное – выделяется с сульфидами: пирротином, халькопиритом, пентландитом.

Россыпные месторождения алмаза, устойчивые в экзогенных условиях, образуются за счет разрушения и размыва алмазоносных пород.

Месторождения. Якутия (коренные и россыпи), Урал (россыпи), Ю. Африка (Конго, Гана, Трансвааль), Индия, Бразилия, Австралия (россыпные месторождения). Практическое значение. Используется в металлообрабатывающей, камнеобрабатывающей промышленностях, при бурении как абразивный материал и в ювелирном деле как драгоценный камень (бриллиант).

Графит (С). Название происходит от греческого слова «графо» - пишу. Разновидности: графитит – скрытокристаллическая разность, шунгит – аморфная разность, образовавшаяся, по-видимому, в результате природного коксования углей.

Химический состав графита редко отличается чистотой. В значительных количествах (до10-20%) часто присутствует зола, состоящая из различных компонентов (SiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, P2O5, CuO и др.), иногда вода, битумы и газы (до 2%). Сингония гексагональная (L66L27PC). Облик кристаллов. Хорошо образованные кристаллы встречаются крайне редко. Они имеют вид шестиугольных пластинок или табличек, иногда с треугольными штрихами на грани (0001). Морфология. Тонкочешуйчатые, землистые, реже распространены шестоватые или волокнистые агрегаты. Пластинки и сферические радиально-лучистые образования. Цвет графита железно-черный до стально-серого. Черта черная блестящая, свинцово-серая. Блеск сильный металловидный, скрытокристаллические агрегаты матовые. Оптически отрицателен. Показатель преломления Nm=1,93-2,07. В тончайших листочках просвечивает серым цветом. Твердость 1. В тонких листочках гибок. Жирен на ощупь. Мажет бумагу и пальцы. Спайность совершенная. Излом зернистый, ровный. Уд. вес 2,09-2,23. Особые свойства. Обладает высокой электропроводностью, что обусловлено очень плотной упаковкой атомов в листах.