Metales del grupo del platino: resumen, lista, propiedades y aplicaciones

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2024-01-02 13:53

Los metales del grupo del platino son seis elementos químicos nobles y preciosos que se encuentran uno al lado del otro en la tabla periódica. Todos ellos son metales de transición de 8 a 10 grupos de 5 a 6 períodos.

Lista de metales del grupo del platino

El grupo consta de los siguientes seis elementos químicos, dispuestos en orden ascendente de peso atómico:

• Ru – rutenio.
• Rh – rodio.
• Pd – paladio.
• Os – osmio.
• Ir – iridio.
• Pt – platino.

Los metales del grupo del platino tienen un tinte blanco plateado, excepto el osmio, que es de color blanco azulado. Su comportamiento químico es paradójico porque son altamente resistentes a la mayoría de los reactivos, pero se utilizan como catalizadores, acelerando o controlando fácilmente la velocidad de las reacciones de oxidación, reducción e hidrogenación.

El rutenio y el osmio cristalizan en un sistema compacto hexagonal, mientras que otros tienen una estructura cúbica centrada en las caras. Esto se refleja en la mayor dureza del rutenio y el osmio.

Historial de descubrimientos

Aunque los artefactos de oro con platino datan del año 700 a. es decir, la presencia de este metal es más un accidente que un patrón. Los jesuitas en el siglo XVI mencionaron densos guijarros grises asociados con depósitos aluviales de oro. Estas piedras no se podían fundir, pero formaban una aleación con el oro, mientras que los lingotes se volvían quebradizos y ya no era posible limpiarlos. Los guijarros se conocieron como platina del Pinto, gránulos de material plateado del río Pinto, que desemboca en el río San Juan en Colombia.

El platino maleable, que solo puede obtenerse después de una completa purificación del metal, fue aislado por el físico francés Chabano en 1789. De ella se hizo una copa presentada al Papa Pío VI. El descubrimiento del paladio en 1802 fue informado por el químico inglés William Wollaston, quien le dio el nombre de chem. elemento del grupo de metal platino en honor al asteroide. Posteriormente, Wollaston afirmó haber descubierto otra sustancia presente en el mineral de platino. Lo llamó rodio por el color rosa de las sales metálicas. Los descubrimientos de iridio (llamado así por la diosa del arco iris Iris por el color abigarrado de sus sales) y osmio (de la palabra griega para "olor" por el olor a cloro de su óxido volátil) fueron realizados por el químico inglés Smithson Tennant en 1803. Los científicos franceses Hippolyte-Victor Collet-Descoti, Antoine-Francois Fourcroix y Nicolas-Louis Vauquelin aislaron los dos metales al mismo tiempo. El rutenio, el último elemento aislado e identificado, recibió su nombre del nombre latino de Rusia del químico ruso Karl Karlovich Klaus en 1844.

A diferencia dede tales sustancias fácilmente aisladas en un estado relativamente puro mediante un simple fuego, las sustancias de refinado como el oro, la plata y los metales del grupo del platino requieren un complejo tratamiento químico con agua. Estos métodos no estuvieron disponibles hasta finales del siglo XIX, por lo que la identificación y el aislamiento del grupo del platino se retrasó miles de años con respecto a la plata y el oro. Además, el alto punto de fusión de estos metales limitó su uso hasta que investigadores de Gran Bretaña, Francia, Alemania y Rusia desarrollaron métodos para convertir el platino en una forma viable. Cómo los metales preciosos del grupo del platino comenzaron a usarse en joyería desde 1900. Si bien esta aplicación sigue siendo relevante hoy en día, la industrial la ha superado con creces. El paladio se convirtió en un material de contacto muy buscado en relés telefónicos y otros sistemas de comunicación por cable, proporcionando una larga vida útil y alta confiabilidad, mientras que el platino, debido a su resistencia a la erosión por chispas, se usó en bujías de aviones de combate durante la Segunda Guerra Mundial.

Después de la guerra, la expansión de las técnicas de conversión molecular en la refinación de petróleo generó una gran demanda de las propiedades catalíticas de los metales del grupo del platino. En la década de 1970, el consumo aumentó aún más cuando los estándares de emisión de automóviles en los EE. UU. y otros países llevaron al uso de estos productos químicos en la conversión catalítica de gases de escape.

Minerales

Excluyendo pequeños depósitos de placer de platino, paladioe iridio ósmico (una aleación de iridio y osmio), prácticamente no existe ningún mineral en el que el componente principal sea un elemento químico, un metal del grupo del platino. Los minerales se encuentran generalmente en minerales de sulfuro, en particular pentlandita (Ni, Fe)₉S₈. Los más comunes son laurita RuS_{2, irarsita (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, osmiridium (Ir, Os), cooperita (PtS) y braggita (Pt, Pd) S.}

El depósito más grande del mundo de metales del grupo del platino es el complejo Bushveld en Sudáfrica. Grandes reservas de materias primas se concentran en los depósitos de Sudbury en Canadá y el depósito de Norilsk-Talnakhskoye en Siberia. En los EE. UU., los depósitos más grandes de minerales del grupo del platino se encuentran en Stillwater, Montana, pero aquí son mucho más pequeños que en Sudáfrica y Rusia. Los mayores productores de platino del mundo son Sudáfrica, Rusia, Zimbabue y Canadá.

Extracción y enriquecimiento

Los principales yacimientos sudafricanos y canadienses se explotan mediante el método de la mina. Prácticamente todos los metales del grupo del platino se recuperan de minerales de sulfuro de cobre o níquel mediante separación por flotación. Fundir el concentrado produce una mezcla que se lava de los sulfuros de cobre y níquel en un autoclave. Los residuos sólidos de lixiviación contienen del 15 al 20 % de metales del grupo del platino.

A veces se utiliza la separación por gravedad antes de la flotación. El resultado es un concentrado que contiene hasta un 50 % de metales de platino, lo que elimina la necesidad de fundición.

Propiedades mecánicas

Los metales del grupo del platino difieren significativamente en sus propiedades mecánicas. El platino y el paladio son bastante blandos y muy maleables. Estos metales y sus aleaciones se pueden trabajar tanto en frío como en caliente. El rodio primero se trabaja en caliente y luego se puede trabajar en frío con recocidos bastante frecuentes. El iridio y el rutenio deben calentarse, no pueden trabajarse en frío.

El osmio es el más duro del grupo y tiene el punto de fusión más alto, pero su tendencia a oxidarse impone sus propias limitaciones. El iridio es el más resistente a la corrosión de los metales del platino, y el rodio es apreciado por su alta retención de temperatura.

Aplicaciones estructurales

Debido a que el platino recocido limpio es muy suave, es susceptible a rayones y deterioro. Para aumentar su dureza, se alea con muchos otros elementos. La joyería de platino es muy popular en Japón, donde se le llama "hakkin" y "oro blanco". Las aleaciones para joyería contienen 90 % Pt y 10 % Pd, que son fáciles de mecanizar y soldar. La adición de rutenio aumenta la dureza de la aleación manteniendo la resistencia a la oxidación. Las aleaciones de platino, paladio y cobre se utilizan en piezas forjadas porque son más duras que el platino paladio y menos costosas.

Los crisoles utilizados para la producción de monocristales en la industria de los semiconductores requieren resistencia a la corrosión y estabilidad a altas temperaturas. Para esta aplicación, platino, platino-rodio yiridio. Las aleaciones de platino y rodio se utilizan en la fabricación de termopares, que están diseñados para medir temperaturas elevadas de hasta 1800 °C. El paladio se utiliza tanto en forma pura como mezclada en dispositivos eléctricos (50% del consumo), en aleaciones dentales (30%). El rodio, el rutenio y el osmio rara vez se utilizan en su forma pura; sirven como aditivos de aleación para otros metales del grupo del platino.

Catalizadores

Alrededor del 42% de todo el platino producido en Occidente se utiliza como catalizador. De estos, el 90 % se utiliza en los sistemas de escape de los automóviles, donde los gránulos refractarios recubiertos de platino (así como el paladio y el rodio) o los panales ayudan a convertir los hidrocarburos no quemados, el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno en agua, dióxido de carbono y nitrógeno.

Una aleación de platino y 10 % de rodio en forma de malla metálica al rojo vivo cataliza la reacción entre el amoníaco y el aire para producir óxidos de nitrógeno y ácido nítrico. Cuando se alimenta junto con una mezcla de amoníaco, se puede obtener ácido cianhídrico de metano. En la refinación de petróleo, el platino en la superficie de los gránulos de alúmina en el reactor cataliza la conversión de moléculas de aceite de cadena larga en isoparafinas ramificadas, que son deseables en mezclas de gasolina de alto octanaje.

Galvanoplastia

Todos los metales del grupo del platino pueden galvanizarse. Debido a la dureza y el brillo del recubrimiento resultante, el rodio es el más utilizado. A pesar de estoel costo es más alto que el platino, la menor densidad permite el uso de una masa más pequeña de material con un espesor comparable.

El paladio es el metal del grupo del platino más fácil de usar para aplicaciones de recubrimiento. Debido a esto, la resistencia del material aumenta significativamente. El rutenio ha encontrado uso en herramientas de mecanizado de fricción a baja presión.

Compuestos químicos

Los complejos de metales orgánicos del grupo del platino, como los complejos de alquilplatino, se utilizan como catalizadores en la polimerización de olefinas, la producción de polipropileno y polietileno, y la oxidación de etileno a acetaldehído.

Las sales de platino se utilizan cada vez más en la quimioterapia contra el cáncer. Por ejemplo, forman parte de fármacos como el carboplatino y el cisplatino. Los electrodos recubiertos de óxido de rutenio se utilizan en la producción de cloro y clorato de sodio. El sulfato y el fosfato de rodio se utilizan en los baños de baño de rodio.