Metais do grupo da platina: visão geral, lista, propriedades e aplicações

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 14:01

Metais do grupo da platina são seis elementos químicos nobres e preciosos que estão localizados lado a lado na tabela periódica. Todos eles são metais de transição de 8 a 10 grupos de 5 a 6 períodos.

Lista de metais do grupo da platina

O grupo consiste nos seis elementos químicos a seguir, dispostos em ordem crescente de peso atômico:

• Ru – rutênio.
• Rh – ródio.
• Pd – paládio.
• Os – ósmio.
• Ir – irídio.
• Pt – platina.

Metais do grupo da platina têm um tom branco prateado, exceto o ósmio, que é branco azulado. Seu comportamento químico é paradoxal, pois são altamente resistentes à maioria dos reagentes, mas são usados como catalisadores, acelerando ou controlando facilmente a velocidade das reações de oxidação, redução e hidrogenação.

Rutênio e ósmio cristalizam em um sistema hexagonal compacto, enquanto outros têm uma estrutura cúbica de face centrada. Isso se reflete na maior dureza do rutênio e do ósmio.

Histórico de descobertas

Embora artefatos de ouro contendo platina datam de 700 AC. e., a presença deste metal é mais um acidente do que um padrão. Os jesuítas no século XVI mencionaram seixos cinzentos densos associados a depósitos de ouro de aluvião. Essas pedras não podiam ser derretidas, mas formavam uma liga com o ouro, enquanto os lingotes se tornavam quebradiços e não era mais possível limpá-los. Os seixos ficaram conhecidos como platina del Pinto, grânulos de material prateado do rio Pinto, que deságua no rio San Juan, na Colômbia.

A platina maleável, que só pode ser obtida após a purificação completa do metal, foi isolada pelo físico francês Chabano em 1789. Dele foi feito um cálice apresentado ao Papa Pio VI. A descoberta do paládio em 1802 foi relatada pelo químico inglês William Wollaston, que nomeou o chem. elemento do grupo do metal da platina em homenagem ao asteroide. Wollaston posteriormente afirmou ter descoberto outra substância presente no minério de platina. Ele o chamou de ródio por causa da cor rosa dos sais metálicos. As descobertas do irídio (nomeado em homenagem à deusa do arco-íris Íris por causa da cor variada de seus sais) e ósmio (da palavra grega para "cheiro" por causa do cheiro de cloro de seu óxido volátil) foram feitas pelo químico inglês Smithson Tennant em 1803. Os cientistas franceses Hippolyte-Victor Collet-Descoti, Antoine-François Fourcroix e Nicolas-Louis Vauquelin isolaram os dois metais ao mesmo tempo. O rutênio, último elemento isolado e identificado, recebeu seu nome do nome latino para Rússia do químico russo Karl Karlovich Klaus em 1844.

Ao contráriode tão facilmente isolados em um estado relativamente puro por substâncias de refino de fogo simples, como ouro, prata, metais do grupo da platina requerem tratamento químico de água complexo. Esses métodos não estavam disponíveis até o final do século 19, então a identificação e o isolamento do grupo da platina ficaram atrás da prata e do ouro por milhares de anos. Além disso, o alto ponto de fusão desses metais limitou seu uso até que pesquisadores na Grã-Bretanha, França, Alemanha e Rússia desenvolveram métodos para converter a platina em uma forma viável. Como os metais preciosos do grupo da platina começaram a ser usados na joalheria desde 1900. Embora essa aplicação permaneça relevante hoje, a industrial a superou em muito. O paládio tornou-se um material de contato muito procurado em relés telefônicos e outros sistemas de comunicação com fio, proporcionando longa vida útil e alta confiabilidade, enquanto a platina, devido à sua resistência à erosão por faísca, foi usada em velas de ignição de aeronaves de combate durante a Segunda Guerra Mundial.

Após a guerra, a expansão das técnicas de conversão molecular no refino de petróleo criou uma enorme demanda pelas propriedades catalíticas dos metais do grupo da platina. Na década de 1970, o consumo aumentou ainda mais quando os padrões de emissão de automóveis nos EUA e em outros países levaram ao uso desses produtos químicos na conversão catalítica de gases de escape.

Minérios

Excluindo pequenos depósitos de platina, paládioe irídio ósmico (uma liga de irídio e ósmio), praticamente não há minério em que o principal componente seja um elemento químico - um metal do grupo da platina. Os minerais são geralmente encontrados em minérios de sulfeto, em particular pentlandita (Ni, Fe)₉S₈. Os mais comuns são laurite RuS_{2, irarsita, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, osmirídio (Ir, Os), cooperita, (PtS) e braggita (Pt, Pd) S.}

O maior depósito mundial de metais do grupo da platina é o complexo Bushveld na África do Sul. Grandes reservas de matérias-primas estão concentradas nos depósitos de Sudbury no Canadá e no depósito de Norilsk-Talnakhskoye na Sibéria. Nos EUA, os maiores depósitos de minerais do grupo da platina estão localizados em Stillwater, Montana, mas aqui são muito menores do que na África do Sul e na Rússia. Os maiores produtores de platina do mundo são África do Sul, Rússia, Zimbábue e Canadá.

Extração e enriquecimento

Os principais depósitos sul-africanos e canadenses são operados pelo método de mina. Praticamente todos os metais do grupo da platina são recuperados de minerais de cobre ou sulfeto de níquel usando separação por flotação. A fundição do concentrado produz uma mistura que é lavada dos sulfetos de cobre e níquel em uma autoclave. O resíduo sólido de lixiviação contém 15 a 20% de metais do grupo da platina.

Às vezes, a separação por gravidade é usada antes da flutuação. O resultado é um concentrado contendo até 50% de metais de platina, eliminando a necessidade de fundição.

Propriedades mecânicas

Metais do grupo da platina diferem significativamente nas propriedades mecânicas. A platina e o paládio são bastante macios e muito maleáveis. Esses metais e suas ligas podem ser trabalhados tanto a quente quanto a frio. O ródio é trabalhado primeiro a quente e depois pode ser trabalhado a frio com recozimento bastante frequente. O irídio e o rutênio devem ser aquecidos, não podem ser trabalhados a frio.

Osmium é o mais duro do grupo e tem o ponto de fusão mais alto, mas sua tendência a oxidar impõe suas próprias limitações. O irídio é o mais resistente à corrosão dos metais de platina, e o ródio é valorizado por sua retenção de alta temperatura.

Aplicações estruturais

Como a platina recozida limpa é muito macia, é suscetível a arranhões e deterioração. Para aumentar sua dureza, é ligado a muitos outros elementos. A joia de platina é muito popular no Japão, onde é chamada de "hakkin" e "ouro branco". As ligas de joias contêm 90% de Pt e 10% de Pd, que são fáceis de usinar e soldar. A adição de rutênio aumenta a dureza da liga, mantendo a resistência à oxidação. Ligas de platina, paládio e cobre são usadas em peças forjadas porque são mais duras que a platina-paládio e são mais baratas.

Os cadinhos usados para a produção de monocristais na indústria de semicondutores requerem resistência à corrosão e estabilidade em altas temperaturas. Para esta aplicação, platina, platina-ródio eirídio. As ligas de platina-ródio são usadas na fabricação de termopares, que são projetados para medir temperaturas elevadas de até 1800 °C. O paládio é utilizado tanto na forma pura quanto na forma mista em aparelhos elétricos (50% do consumo), em ligas odontológicas (30%). Ródio, rutênio e ósmio raramente são usados em sua forma pura - eles servem como aditivo de liga para outros metais do grupo da platina.

Catalisadores

Cerca de 42% de toda a platina produzida no Ocidente é usada como catalisador. Destes, 90% são usados em sistemas de exaustão automotivos, onde pellets refratários revestidos de platina (assim como paládio e ródio) ou favos de mel ajudam a converter hidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio em água, dióxido de carbono e nitrogênio.

Uma liga de platina e 10% de ródio na forma de uma malha de metal incandescente catalisa a reação entre amônia e ar para produzir óxidos de nitrogênio e ácido nítrico. Quando alimentado em conjunto com uma mistura de amônia, o ácido metano-hidrociânico pode ser obtido. No refino de petróleo, a platina na superfície das pastilhas de alumina no reator catalisa a conversão de moléculas de óleo de cadeia longa em isoparafinas ramificadas, que são desejáveis em misturas de gasolina de alta octanagem.

Eletrogalvanização

Todos os metais do grupo da platina podem ser galvanizados. Devido à dureza e brilho do revestimento resultante, o ródio é mais comumente usado. Apesar dissoo custo é maior que a platina, a densidade mais baixa permite o uso de uma massa menor de material com espessura comparável.

O paládio é o metal do grupo da platina mais fácil de usar para aplicações de revestimento. Devido a isso, a resistência do material é significativamente aumentada. O rutênio encontrou uso em ferramentas de usinagem por fricção de baixa pressão.

Compostos químicos

Complexos orgânicos de metais do grupo da platina, como complexos de alquilplatina, são usados como catalisadores na polimerização de olefinas, na produção de polipropileno e polietileno e na oxidação de etileno a acetaldeído.

Os sais de platina estão sendo cada vez mais usados na quimioterapia do câncer. Por exemplo, fazem parte de medicamentos como Carboplatina e Cisplatina. Eletrodos revestidos de óxido de rutênio são usados na produção de cloro e clorato de sódio. Sulfato e fosfato de ródio são usados em banhos de ródio.