Logam golongan platinum: ikhtisar, daftar, properti, dan aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 13:57

Logam golongan platinum adalah enam unsur kimia mulia mulia yang terletak berdampingan dalam tabel periodik. Semuanya adalah logam transisi dari 8–10 golongan dengan 5–6 periode.

Daftar logam golongan platinum

Grup terdiri dari enam unsur kimia berikut, disusun dalam urutan menaik dari berat atom:

• Ru – rutenium.
• Rh – rhodium.
• Pd – paladium.
• Os – osmium.
• Ir – iridium.
• Pt – platinum.

Logam golongan platinum memiliki warna putih keperakan, kecuali osmium yang berwarna putih kebiruan. Perilaku kimianya paradoks karena sangat resisten terhadap sebagian besar reagen, tetapi digunakan sebagai katalis, dengan mudah mempercepat atau mengendalikan laju reaksi oksidasi, reduksi, dan hidrogenasi.

Ruthenium dan osmium mengkristal menjadi sistem heksagonal rapat, sementara yang lain memiliki struktur kubik berpusat muka. Ini tercermin dalam kekerasan ruthenium dan osmium yang lebih besar.

Riwayat penemuan

Meskipun artefak emas yang mengandung platinum berasal dari 700 SM. e., kehadiran logam ini lebih merupakan kebetulan daripada sebuah pola. Jesuit pada abad ke-16 menyebutkan kerikil abu-abu padat yang terkait dengan endapan emas aluvial. Batu-batu ini tidak dapat dicairkan, tetapi mereka membentuk paduan dengan emas, sementara batangan menjadi rapuh, dan tidak mungkin lagi untuk membersihkannya. Kerikil tersebut kemudian dikenal sebagai platina del Pinto, butiran material keperakan dari Sungai Pinto, yang mengalir ke Sungai San Juan di Kolombia.

Platina lunak, yang hanya dapat diperoleh setelah pemurnian logam secara lengkap, diisolasi oleh fisikawan Prancis Chabano pada tahun 1789. Darinya dibuat piala yang dipersembahkan kepada Paus Pius VI. Penemuan paladium pada tahun 1802 dilaporkan oleh ahli kimia Inggris William Wollaston, yang menamai kimia tersebut. elemen dari kelompok logam platinum untuk menghormati asteroid. Wollaston kemudian mengklaim telah menemukan zat lain yang ada dalam bijih platinum. Dia menyebutnya rhodium karena warna merah muda dari garam logam. Penemuan iridium (dinamai dewi pelangi Iris karena warna garamnya yang beraneka ragam) dan osmium (dari kata Yunani untuk "bau" karena bau klorin dari oksida yang mudah menguap) dibuat oleh ahli kimia Inggris Smithson Tennant di 1803. Ilmuwan Prancis Hippolyte-Victor Collet-Descoti, Antoine-Francois Fourcroix, dan Nicolas-Louis Vauquelin mengisolasi dua logam pada waktu yang sama. Rutenium, elemen terakhir yang diisolasi dan diidentifikasi, menerima namanya dari nama Latin untuk Rusia dari ahli kimia Rusia Karl Karlovich Klaus pada tahun 1844.

Tidak Sukadari yang mudah diisolasi dalam keadaan relatif murni oleh zat penyulingan api sederhana seperti emas, perak, logam golongan platinum memerlukan pengolahan kimia air yang kompleks. Metode ini tidak tersedia sampai akhir abad ke-19, sehingga identifikasi dan isolasi kelompok platinum tertinggal ribuan tahun dari perak dan emas. Selain itu, titik leleh yang tinggi dari logam-logam ini membatasi penggunaannya sampai para peneliti di Inggris, Prancis, Jerman, dan Rusia mengembangkan metode untuk mengubah platinum menjadi bentuk yang dapat diterapkan. Bagaimana logam mulia dari kelompok platinum mulai digunakan dalam perhiasan sejak tahun 1900. Meskipun aplikasi ini tetap relevan hingga saat ini, aplikasi industri telah jauh melampauinya. Palladium menjadi bahan kontak yang sangat dicari dalam relai telepon dan sistem komunikasi kabel lainnya, memberikan umur panjang dan keandalan yang tinggi, sedangkan platinum, karena ketahanannya terhadap erosi percikan, digunakan dalam busi pesawat tempur selama Perang Dunia II.

Setelah perang, perluasan teknik konversi molekuler dalam penyulingan minyak bumi menciptakan permintaan besar untuk sifat katalitik dari logam golongan platinum. Pada 1970-an, konsumsi semakin meningkat ketika standar emisi mobil di AS dan negara-negara lain mengarah pada penggunaan bahan kimia ini dalam konversi gas buang katalitik.

Bijih

Tidak termasuk deposit placer kecil dari platinum, paladiumdan osmic iridium (paduan iridium dan osmium), praktis tidak ada bijih yang komponen utamanya adalah unsur kimia - logam golongan platinum. Mineral biasanya ditemukan dalam bijih sulfida, khususnya pentlandit (Ni, Fe)₉S₈. Yang paling umum adalah laurite RuS_{2, irarsite, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, osmiridium (Ir, Os), cooperite, (PtS) dan braggite (Pt, Pd) S.}

Cadangan logam golongan platinum terbesar di dunia adalah kompleks Bushveld di Afrika Selatan. Cadangan bahan baku yang besar terkonsentrasi di deposit Sudbury di Kanada dan deposit Norilsk-Talnakhskoye di Siberia. Di AS, deposit mineral kelompok platinum terbesar terletak di Stillwater, Montana, tetapi di sini jumlahnya jauh lebih kecil daripada di Afrika Selatan dan Rusia. Produsen platinum terbesar di dunia adalah Afrika Selatan, Rusia, Zimbabwe dan Kanada.

Ekstraksi dan pengayaan

Cadangan utama Afrika Selatan dan Kanada dioperasikan dengan metode tambang. Hampir semua logam golongan platinum diperoleh kembali dari mineral tembaga atau nikel sulfida menggunakan pemisahan flotasi. Peleburan konsentrat menghasilkan campuran yang dicuci dari tembaga dan nikel sulfida dalam autoklaf. Residu pelindian padat mengandung 15 hingga 20% logam golongan platinum.

Terkadang pemisahan gravitasi digunakan sebelum flotasi. Hasilnya adalah konsentrat yang mengandung logam platinum hingga 50%, sehingga tidak memerlukan peleburan.

Sifat mekanis

Logam golongan platinum berbeda secara signifikan dalam sifat mekanik. Platinum dan paladium cukup lunak dan sangat mudah dibentuk. Logam-logam ini dan paduannya dapat dikerjakan baik panas maupun dingin. Rhodium pertama bekerja panas dan kemudian dapat bekerja dingin dengan anil yang cukup sering. Iridium dan rutenium harus dipanaskan, tidak bisa dikerjakan dengan dingin.

Osmium adalah kelompok yang paling keras dan memiliki titik leleh tertinggi, tetapi kecenderungannya untuk mengoksidasi memaksakan keterbatasannya sendiri. Iridium adalah yang paling tahan korosi dari logam platinum, dan rhodium dihargai karena retensi suhunya yang tinggi.

Aplikasi struktural

Karena platina anil bersih sangat lembut, rentan terhadap goresan dan kerusakan. Untuk meningkatkan kekerasannya, ia dicampur dengan banyak elemen lainnya. Perhiasan platinum sangat populer di Jepang yang disebut "hakkin" dan "emas putih". Paduan perhiasan mengandung 90% Pt dan 10% Pd, yang mudah dikerjakan dan disolder. Penambahan rutenium meningkatkan kekerasan paduan sambil mempertahankan ketahanan oksidasi. Paduan platinum, paladium, dan tembaga digunakan dalam penempaan karena lebih keras daripada paladium platinum dan lebih murah.

Crucibles yang digunakan untuk produksi kristal tunggal dalam industri semikonduktor memerlukan ketahanan korosi dan stabilitas pada suhu tinggi. Untuk aplikasi ini, platinum, platinum-rhodium daniridium. Paduan platinum-rhodium digunakan dalam pembuatan termokopel, yang dirancang untuk mengukur suhu tinggi hingga 1800 °C. Palladium digunakan baik dalam bentuk murni maupun campuran dalam perangkat listrik (50% konsumsi), dalam paduan gigi (30%). Rhodium, rutenium dan osmium jarang digunakan dalam bentuk murni - mereka berfungsi sebagai aditif paduan untuk logam golongan platinum lainnya.

Katalis

Sekitar 42% dari semua platinum yang diproduksi di Barat digunakan sebagai katalis. Dari jumlah tersebut, 90% digunakan dalam sistem pembuangan otomotif, di mana pelet atau sarang lebah yang dilapisi platinum (serta paladium dan rhodium) membantu mengubah hidrokarbon yang tidak terbakar, karbon monoksida, dan nitrogen oksida menjadi air, karbon dioksida, dan nitrogen.

Sebuah paduan platinum dan 10% rhodium dalam bentuk jaring logam merah-panas mengkatalisis reaksi antara amonia dan udara untuk menghasilkan nitrogen oksida dan asam nitrat. Ketika diberi makan bersama dengan campuran amonia, asam metana hidrosianat dapat diperoleh. Dalam penyulingan minyak bumi, platinum pada permukaan pelet alumina dalam reaktor mengkatalisis konversi molekul minyak rantai panjang menjadi isoparafin bercabang, yang diinginkan dalam campuran bensin oktan tinggi.

Elektroplating

Semua logam golongan platinum dapat disepuh. Karena kekerasan dan kecemerlangan lapisan yang dihasilkan, rhodium paling sering digunakan. Walaupun itubiayanya lebih tinggi daripada platinum, kepadatan yang lebih rendah memungkinkan penggunaan massa material yang lebih kecil dengan ketebalan yang sebanding.

Palladium adalah logam golongan platinum yang paling mudah digunakan untuk aplikasi pelapisan. Karena ini, kekuatan material meningkat secara signifikan. Rutenium telah digunakan pada alat permesinan gesekan tekanan rendah.

Senyawa kimia

Kompleks logam golongan platinum organik, seperti kompleks alkilplatinum, digunakan sebagai katalis dalam polimerisasi olefin, produksi polipropilen dan polietilen, dan oksidasi etilen menjadi asetaldehid.

Garam platinum semakin banyak digunakan dalam kemoterapi kanker. Misalnya, mereka adalah bagian dari obat-obatan seperti Carboplatin dan Cisplatin. Elektroda berlapis rutenium oksida digunakan dalam produksi klorin dan natrium klorat. Rhodium sulfat dan fosfat digunakan dalam rendaman pelapisan rhodium.