PLATIN VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG KĨ THUẬT TÁCH

I HC HU TRNG I HC KHOA HC KHOA HO Bi tiu lun PLATIN V NG DNG CA PHC CHT TRONG K THUT TCH CC KIM LOI H PLATIN Mụn hc: Hoỏ phc Cht Sinh viờn thc hin: MAI QUANG HONG Giỏo viờn hng dn: PGS.TS TRN NGC TUYN Hu, 12/2014 M U Ngy vic khai thỏc v s dng kim loi quý him ang l mt hng i quan trng cụng ngh húa hc, mt s ú l k thut phõn tớch thu hi kim loi quý nh bch kim Bch kim l kim loi quý him nh tớnh bn vng, khụng b phỏ hy nhiu mụi trng, v gi c v p lõu di vi mu sc sỏng búng lp lỏnh nhu cu s dng bch kim cỏc ng dng cụng ngh cao tng lờn nhanh chúng Cỏc c tớnh ca bch kim lm cho nhiu lnh vc cụng nghip ph thuc vo kim loi ny Cỏc sn phm cú yờu cu cao u cn s dng bch kim nh: lc húa du, mn hỡnh LCD, kớnh mt, thuc chng ung th, sn, a cng, cỏp si quang v cht n Bch kim cng úng vai trũ l cht xỳc tỏc chớnh fuel-cell im ỏng chỳ ý l ngi tiờu dựng Nht Bn hng nm mua khon 48% lng trang sc bch kim c sn xut trờn th gii Hn 1/3 lng bch kim sn xut hng nm cho cỏc th trng quc t c s dng cỏc b chuyn i cht xỳc tỏc catalytic converter nhm kim soỏt khớ thi c hi ca xe hi Cỏc tiờu chun khớ thi xe hi ca Bc M, chõu u v chõu tng lờn lm cho cỏc nh sn xut xe hi dựng nhiu bch kim hn cỏc b chuyn i khớ thi ny, cỏc thit b nh vy l cm bin oxy ngy 17/9/2014, Ngoi trng Nga Sergei Lavrov v Tng thng Zimbabwe Robert Mugabe ó chng kin l ký tha thun khai thỏc m bch kim Darwendale kim tr giỏ t USD Chng t tim nng v giỏ tr ca loi vng trng vụ cựng ln Do ú phõn tớch thu hi bch kim t nhng nguyờn liu t nhiờn hoc cỏc vt liu ph thi hoc tỏch chỳng t hp kim l hng i quan trng v rt cn thit MC LC M U I S LC V BCH KIM II.TNH CHT CA BCH KIM 1.Tớnh cht vt lớ 2.Tớnh cht húa hc 2.1 Hp cht platin(II) 2.2 Hp cht platin(IV) 2.3 Hp cht platin(VI) III NG DNG CA BCH KIM IV CC HP KIM CA PLATIN 1.Hp Kim platin dựng ngnh kim hon 2.Hp kim platin dựng y khoa 10 3.Hp kim platin dựng k thut 10 V.PHNG PHP THU HI PLATIN T QUNG HAY HP KIM 11 1.Tỏch kim loi vng 12 2.Tỏch kim loi platin 12 3.Tỏch kim loi paladi 12 4.Tỏch kim loi bc 13 5.Tỏch kim loi rodi 13 6.Tỏch kim loi inridi 13 7.Tỏch kim loi osmi 14 8.Tỏch kim loi ruteni 14 S trớch qung kim loi Platin cú cha Ag, Au 15 I S LC V BCH KIM t nhiờn, Pt chim t l khong 5.10-8 % trng lng v trỏi t, thng dng kim loi t phõn tỏn thnh nhng nh ln cỏt v cỏc m thch anh, mt s qung niken, ng,hp kim Iridi nh platiniridium Sn lng khai thỏc mi nm ca kim loi ny vo khong triu ounce, tc cha n 6% sn lng vng v 1% sn lng bc 80% platin ca th gii nm Nam Phi, 12% nm Nga, v phn cũn li phõn b nh git ti mt vi hm m Bc v Nam M Platin tn ti vi mt phõn b cao Mt Trng v cỏc thiờn thch Tng ng, platin c tỡm thy hi nhiu nhng ni b bng va chm trờn Trỏi t kt hp vi tỏc ng ca nỳi la, cỏc lu vc Sudbury So vi vng v bc, s lng m bch kim trờn mt t c khỏm phỏ khụng nhiu Ch mt ounce bch kim cn phi khai thỏc khong tn qung sng CC CễNG TY SN XUT PLATINUM/PALLADIUM Cụng ty Ký hiu Tr s chớnh Anglo Platinum AAPTF.PK Nam Phi Aquarius Platinum AQBPF.PK Nam Phi Impala Platinum 1MPAF.PK Nam Phi Lonmin LNMIF.PK Nam Phi Norilsk Nickel NiLSF.PK Nga North America Palladium PAL Canada Stillwater Mining swc M Platin v palai dng thi cng c cỏc nh kinh doanh vng v bc cung cp mc dự kh nng la chn khỏ hn ch ng ể M bng platin cú kớch thc t 1/10 ounce n ounce palai thng c ỳc thnh cỏc thi ounce Do cỏc sn phm ny sau ỳc cú kớch thc nh nờn khon tin cng thờm vo giỏ bỏn ca chỳng cao hn so vi vng hay bc V cỏc kim loi ny cng khụng ph bin rng rói nh vng v bc nờn chỳng tng i khú bỏn Tuy nhiờn, lm phỏt bựng n trờn phm vi ton cu, chỳng li tng trng rt tt II TNH CHT CA PLATIN Tớnh Cht Vt Lớ Platin cũn gi l bch kim, tờn la tinh l platinum, ký hiu húa hc l Pt nm ụ 78, nhúm VIIIB, chu kỡ nguyờn t lung l 195,08dvc, núng chy 17730C, nhit sụi 8000C,khi lng riờng d=21,4g/cm3 200C l kim loi mu trng bc, tng i mm, dn in dn nhit tt, d dỏt mng, d kộo thnh si rt nh Tớnh cht húa hc Pt cú s oxy húa l +1, +2, +3, +4, +6 thng gp l +4 v +6 Pt rt bn v mt húa hc, khụng tỏc dng vi oxy dự nhit cao cng nh cỏc n cht khỏc, Pt ch tan chm nc cng thy un núng Acid H2SO4 m c nhit 2500C tr lờn cú th hũa tan Pt 3Pt + 4HNO3 +18HCl 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O H2[PtCl6] cú mu vng ngh v c gi l acid hecxaclo-roplatinic, H2[PtCl6] khụng bn mụi trng kim v b phõn hy theo quỏ trỡnh sau: H2[PtCl6] + 6NaOH NaCl + Pt(OH)4 + 2H2O Khi un núng : Pt(OH)4 PtO2 + 2H2O PtO2 Pt + O2 Acid Hexachloroplatinic l hp cht bch kim quan trng nht, vỡ nú to nờn cỏc hp cht platin khỏc Bn thõn acid ny c ng dng nhip nh, khc km, mc in khụng phai, m, lm gng, nhum mu s, v nh mt cht xỳc tỏc Ion hexachloroplatinate Tỏc dng ca acid hexachloroplatinic vi mui amoni, chng hn nh clorua amoni, to thnh hexachloroplatinate amoni gn nh khụng tan dung dch amoniac t núng mui amoni ny vi s cú mt ca hirụ s to platin nguyờn cht Kali hexachloroplatinate cng khụng tan, v acid hexachloroplatinic ó c s dng vic xỏc nh ion kali bng phng phỏp phõn tớch trng lng Khi acid hexachloroplatinic c un núng, nú phõn hy bng Pt(IV)clorua v Pt(II)clorua ri thnh platin nguyờn t theo cỏc bc phn ng sau: (H3O)2PtCl6ãnH2O PtCl4 + HCl + (n + 2) H2O PtCl4 PtCl2 + Cl2 PtCl2 Pt + Cl2 Platin hexafluoride l mt cht ụxy húa mnh cú kh nng oxy húa c oxy O2 + PtF6 O2[PtF6] Platin cú tớnh axit nh nờn nú cú ỏi lc ln i vi lu hunh, vớ d lu hunh dimethyl sulfoxid (DMSO), to thnh mt s phc cht DMSO tựy theo dung mụi phn ng 2.1 Hp cht Pt(II) Platin (II) oxit PtO phõn hy 5700C, khụng tan nc v acid, b H2 kh thnh kim loi nhit cao, c iu ch bng cỏch nung mui Pt vi Oxi Pt + O2 PtO Pt(OH)2 l kt ta mu en, khụng tan nc, tan acid, va cú tớnh oxi húa va cú tớnh kh, nờn b O3 oxi húa lờn Pt(OH)4 v dung dch H2O2 kh v Pt Pt(OH)2 c to thnh cho K2[PtCl4] tỏc dng vi kim khớ quyn CO2 Platin(II)clorua khụng tan nc, ch tan acid HCl c núng nh to phc: PtCl2 + HCl H2[PtCl4] PtCl2 c to thnh nung bt Pt khớ Cl2 5000C, hoc un sụi phc H2[PtCl4] H2[PtCl6] + H2C2O4 H2[PtCl4] + 2CO2 + 2HCl H2[PtCl4] PtCl2 + 2HCl 2.2 Hp cht Pt(IV) Platin tetrahidroxit Pt(OH)4 hay PtO2.2H2O l kt ta mu nõu, kộm bn nhit, b phõn hy un núng 4000C 2Pt(OH)4 2PtO + O2 + 4H2O Pt(OH)4 khụng tan nc, tan acid v kim Pt(OH)4 + 6HCl H2[PtCl6] + 4H2O Pt(OH)4 + 2NaOH Na2[Pt(OH)6)] Tt c tetrahalogenua u khỏ bn nhit( PtF4, PtCl4, PtBr4, PtI4 ), tan nc v b phõn hy mnh, tớnh cht c trng l d dng kt hp vi halogehidric v halogennua kim loi kim PtCl4 + 2HCl H2[PtCl6] PtCl4 + 2NaCl Na2[PtCl6] 2.3 Hp cht Platin(VI) Trng thỏi Pt +6 l trng thỏi kộm bn ca Platin Khi in phõn dung dch kim vi cc dng lm bng Platin thỡ s thu c in cc ny mt cht bt mu nõu l PtO3.H2O kộm bn v d b phõn hy thnh hidroxit(IV) PtF6 kộm bn v cú th tỏch tng nguyờn t F PtF6 PtF5 + F 2PtF5 PtF6 + PtF4 III NG DNG CA BCH KIM Pt rt khú núng chy, bn v mt húa hc nờn thng c ch to thnh cỏc chộn nung húa hc v cỏc dng c khỏc ca phũng thớ nghim( a m Pt) Hp kim Pt c dựng ch to cỏc chi tit mỏy chng n mũn cụng ngh húa hc Pt v hp kim Pt vi titan Pt-Ti dựng ch to cỏc in cc tr in phõn, phũng thớ nghim v sn xut Pt lm cht xỳc tỏc húa hc k ngh sn xut acid HNO3, acid H2SO4 v cỏc húa cht khỏc Ch to nhit k hoc cp nhit dựng o nhit cao hn 10000C Pt cũn c dựng k ngh kim hon cỏc nc phỏt trin, , c bit l M phn ln Platin v hp kim ca nú c dựng lm trang sc: vũng lc, ng h, dõy chuyn, cỏc n trang ci ỏo, hoa tai cú kim cng v nhiu n trang quý khỏc Khong 7,6% lng Platin ó c dựng y hc Cỏc hp kim Platin c s dng lm u mi cỏc dng c bụi thuc sỏt trựng, kim khõu phu thut, kim tiờm ngnh y t Túm li Platin cú rt nhiu ng dng quan trng : Platin c s dng lm cht xỳc tỏc, trang thit b phũng thớ nghim, thit b in bỏo, cỏc in cc, nhit k in tr bch kim, thit b nha khoa, v trang sc Platin l mt vt liu khan him, quý v rt cú giỏ tr bi vỡ sn lng khai thỏc hng nm ch tm vi trm tn Vỡ l mt kim loi nng, nú cú nh hng khụng tt i vi sc khe tip xỳc vi cỏc mui ca nú, nhng kh nng chng n mũn cho nờn nú ớt c hi hn so vi cỏc 10 kim loi khỏc Mt s hp cht ca Platin, c bit l cisplatin, c s dng dựng húa tr liu chng li mt s loi ung th IV CC HP KIM CA PLATIN Hp Kim Platin dựng ngnh kim hon 55% Platin, 20% ng v 25% Niken 60% Platin, 19% ng v 21% Niken 10% Platin, 2% Inrii v 58% vng v 30% Paladi 90% Platin, 5% vng v 5% Inrii Vit Nam thng dựng hp kim Platin vi bc ch to kim hon gm: phn Platin v phn bc tinh khit phn Platin v phn bc tinh khit Hp kim Platin dựng Y khoa Hp kim Platin dựng ch to kim khõu k thut v kim tiờm gm 90% platin, 7,5- 10% vng, 7,5-10% paladi hoc 94,5% Platin, 5-10% vng v 0,5-5% paladi Ngi ta cũn dựng hp kim gia Platin vi vng, bc v paladi lm rng gi vỡ chỳng khụng b g v lõu mũn Hp kim platin dựng k thut Hp kim gia platin v rụi dựng ch to cỏc cp nhit in dựng o nhit cao t 10000C - 23000C Trong sn xut ng c phn lc v tuabin lm vic mụi trng khớ oxy nhit 6000C ngi ta s dng hp kim gia Platin v vonfram Hp kim gia Platin v 7% rụi hay 3% Paladi lm li xỳc tỏc quỏ trỡnh oxy húa ammoniac sn xut HNO3 Hp kim gia Platin vi Inrii, Palatin vi vng c dựng ch to khuụn kộo si cụng nghip sn xut si nhõn to v si tng hp 11 Cụng nghip sn xut H2SO4 tiờu th lng Platin v hp kim Platin ln nht ni h, lũ chng ct, ng dn, bỡnh cha acid cn phi ph bờn mt lp Platin hay hp kim Platin vỡ chỳng cú tớnh bn acid cao Khụng nhng dựng sn xut H2SO4 m nhiu ngnh sn xut húa cht u phi cn n tớnh bn húa hc cao ca Platin, trc ht l sn xut acid fluohydric (HF) Thnh phn hp kim Platin rt a dng nờn vic phõn tớch thu hi Platin khụng phi l vic n gin v khụng phi bao gi cng lm c i vi mt phũng thớ nghim phõn tớch bỡnh thng V PHNG PHP THU HI PLATIN T QUNG HAY HP KIM Hp kim Platin vi cỏc kim loi khỏc ch cú th hũa tan nc cng thy Quỏ trỡnh hũa tan tt nht nu lng bc hp kim nh hn 5% Trong trng hp lng bc ln hn 5% ta phi tin hnh lm gim lng bc xung nh hn 5% bng cỏch thờm bt ng vo hp kim Nu chy hp kim Platin bng ốn xỡ acetylene, cú thờm mt lng ỏng k cht chy l Na2CO3 hoc K2CO3 hoc hn hp Na2CO3 v K2CO3, ri cho tng lng nh ng vo hp kim ó chy lng vi s lng thớch hp Sau chun b hp kim phõn tớch Ta em cỏn mng, ct on khong 1cm, cho vo bỡnh phõn tớch Rút acid HCl v HNO3 theo t l th tớch 3:1 cho ngp hon ton hp kim un núng bỡnh phõn tớch bng ốn cn, thỡ hp kim s tan chy 3Pt + 12HCl + 4HNO3 3PtCl4 + 4NO + 8H2O PtCl4 + 2HCl H2[PtCl6] Niken, ng, Bc, vng nu cú hp kim cng b hũa tan Au + HNO3 + 4HCl H[AuCl4] + NO + H2O Nu hp kim ban u cú rodi, Inridi, Osmi, Ruteni s khụng hũa tan v lng xung ỏy bỡnh di dng bt en Sau quỏ trỡnh hũa tan kt thỳc ta tip tc un nh cho acid HCl v HNO3 cũn d bay hi ht Pha loóng dung dch khong 50mL- 60mL bng nc ct, yờn cho ton b cn lng xung ỏy 12 Lc tỏch cn v thu c phn dch lc cú cha H2PtCl6, H2PdCl6 v HAuCl Tỏch kim loi Vng dung dch H2PtCl6, H2PdCl6 v HAuCl4 c gi li tin hnh tỏch Platin,Paladi v vng u tiờn ta cụ cn dung dch, cho vo dung dch trờn mui Fe2+ cú th dựng FeCl2 hoc mui mohr, ú Au s b Fe y dung dch, lc kt ta ta s thu c vng Cũn phc H2[PdCl6] b phõn hy to thnh H2[PdCl4] HAuCl4 + 3FeCl2 Au + 3FeCl3 +HCl H2[PdCl6] H2[PdCl4] + Cl2 Tỏch kim loi Platin Dch lc thu c cha H2[PtCl6] v H2[PdCl4] Cho dung dch NH4Cl vo dch ny thỡ H2[PtCl6] s kt ta di dng (NH4)2[PtCl6] H2[PtCl6] + 2NH4Cl (NH4)2[PtCl6] + 2HCl Lc kt ta v nung 3000C s thu c Pt dng bt (NH4)2[PtCl6] Pt + 2NH4Cl + 2Cl2 Tỏch kim loi paladi Dch lc cũn li cha H2[PdCl4] Cho dung dch NH3 vo, sau ú thờm d HCl s thu c kt ta [Pd(NH3)2Cl2] Lc v nung kt ta khớ quyn H2 thu c Pd [Pd(NH3)2Cl2] Pd + 2NH3 + 2Cl2 Cn thu c cha clorua bc v bt kim loi quý him khụng tan nc cng thy cú th gm Osmi, Inridi, rodi, ruteni Tỏch kim loi Bc 13 tỏch bc clorua ta dựng dung dch ammoniac, rút ngp NH3 m c vo cn thu c, i cho bc clorua tan hon ton ammoniac, lc ly dung dch ri em phõn tớch bc AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl Dựng Zn y Ag mụi trng H2SO4 Nu cũn cú cn en ú l bt kim loi quý him gm Rh, Ru Os, Ir , sch Nu chy hn hp vi NaHSO4 thỡ Rh tan di dng dung dch Rh3+, lc ly dung dch thu c phn cn khụng tan cha cỏc kim loi Ru, Os, Ir Tỏch Kim loi Rodi Dch lc cha Rh3+ c kim húa bng NaOH c thu c kt ta Rh(OH)3 Rh3+ + OH- Rh(OH)3 Hũa tan kt ta ú HCl m c d, ri thờm NaNO2 vo chuyn v dng kt ta (NH4)3Rh(NO2)6 Rh(OH)3 + 6HCl H3[RhCl6] + 3H2O H3[RhCl6] + NaNO2 (NH4)3Rh(NO2)6 Acid húa (NH4)3Rh(NO2)6 bng HCl, cụ cn ri nung kt ta H2 thu c Rh tinh khit (NH4)3Rh(NO2)6 + HCl (NH4)3RhCl6 (NH4)3RhCl6 Rh + NH3 + Cl2 Tỏch kim loi Inridi Phn cn cũn li cha Ru, Os v Ir c nu chy vi NaNO2 ri hũa tan nc thỡ thu c bó rn IrO2 v dung dch gm Na2RuO4, Na2OsO4(OH)2 Phn IrO2 c hũa tan nc cng thy v NH4Cl thu c kt ta (NH4)3IrCl6, nung kt ta ny khớ quyn H2 thu c Ir tinh khit 14 Tỏch kim loi Osmi Dung dch cha Na2RuO4, Na2OsO4(OH)2 c clo húa chuyn thnh cỏc oxit OsO4 dng hi v RuO4 dng rn, OsO4 bay hi c thu vo bỡnh cha dung dch ru v NaOH to thnh dung dch Na2OsO2, cụ cn v nung khớ quyn H2 thu c Os tinh khit Tỏch Kim loi Ruteni Hũa tan RuO4 HCl núng thu c H3[RuCl6], thờm NH4Cl thu c kt ta (NH4)3RuCl6, nung khớ quyn H2 thu c Ru tinh khit 15 Trớch qung kim loi Platin cú cha Ag, Au Nc cng thy (HCl, HNO3, 3:1) Dung dch H2[PtCl6], H2[PdCl6], H[AuCl4] Bó rn khụng tan cha Ru, Os, Ir, Rh, AgCl Mui Fe2+( FeCl2 hoc FeSO4) A dung dch NH3 m c Bó rn cha Ru, Os, Ir, Rh Dung dch H2[PtCl6], H2[PdCl4] NH4Cl Kt ta (NH4)2PtCl6 Pt nu chy vi NaHSO4 ri hũa tan nc NH3 ri HCl nu chy vi NaNO2 ri hũa tan nc Kt ta [Pd(NH3)2Cl2] Bó rn IrO2 Nung H2 cng thy vi NH4Cl Pd Kt ta (NH4)3IrCl6 Dd Na2RuO4, Na2OsO4(OH)2 Cl2 OsO4 d bay hi nung Ir Cụ cn v Thờm HCl c thu dung dch H3RuCl6 Kt ta (NH4)3RuCl nung H2 nung H2 Os 16 A NaOH Kt ta Rh(OH)3 HCl NH4Cl Thu hi OsO4 ru v NaOH c Na2OsO 2(OH)4 H2SO4 v Zn Dung dch Rh3+ Bó rn cha Ru, Os, Ir Dung dch H2[PdCl4] Nung Dung dch [Ag(NH- R Dung dch H3[RhCl6] NaNO2 ri HCl Kt ta HCl Kt ta (NH4)3RhCl6 Cụ cn ri nung H2 Rh ... Kim platin dùng ngành kim hoàn 2.Hợp kim platin dùng y khoa 10 3.Hợp kim platin dùng kĩ thuật 10 V.PHƯƠNG PHÁP THU HỒI PLATIN TỪ QUẶNG HAY HỢP KIM 11 1 .Tách kim loại vàng 12 2 .Tách kim loại platin. .. platin 12 3 .Tách kim loại paladi 12 4 .Tách kim loại bạc 13 5 .Tách kim loại rodi 13 6 .Tách kim loại inridi 13 7 .Tách kim loại osmi 14 8 .Tách kim loại ruteni 14 Sơ đồ trích quặng kim loại Platin có... khiết phần Platin phần bạc tinh khiết Hợp kim Platin dùng Y khoa Hợp kim Platin dùng để chế tạo kim khâu kĩ thuật kim tiêm gồm 90% platin, 7,5- 10% vàng, 7,5-10% paladi 94,5% Platin, 5-10% vàng 0,5-5%