प्लेटिनम समूह धातु: सिंहावलोकन, सूची, गुण और अनुप्रयोग

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 13:55

प्लेटिनम समूह धातु छह महान कीमती रासायनिक तत्व हैं जो आवर्त सारणी में कंधे से कंधा मिलाकर स्थित हैं। ये सभी 5-6 अवधियों के 8-10 समूहों की संक्रमण धातुएँ हैं।

प्लेटिनम समूह धातु सूची

समूह में निम्नलिखित छह रासायनिक तत्व होते हैं, जिन्हें परमाणु भार के आरोही क्रम में व्यवस्थित किया जाता है:

• रू - रूथेनियम।
• Rh - रोडियम।
• पीडी - पैलेडियम।
• ओस - आज़मियम।
• इर - इरिडियम।
• पं - प्लैटिनम।

प्लैटिनम समूह की धातुओं में ऑस्मियम को छोड़कर, जो नीले सफेद रंग का होता है, चांदी जैसा सफेद रंग होता है। उनका रासायनिक व्यवहार इस मायने में विरोधाभासी है कि वे अधिकांश अभिकर्मकों के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं, लेकिन उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं, आसानी से ऑक्सीकरण, कमी और हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं की दर को तेज या नियंत्रित करते हैं।

रूथेनियम और ऑस्मियम एक हेक्सागोनल क्लोज-पैक सिस्टम में क्रिस्टलीकृत होते हैं, जबकि अन्य में एक फेस-केंद्रित क्यूबिक संरचना होती है। यह रूथेनियम और ऑस्मियम की अधिक कठोरता में परिलक्षित होता है।

खोज इतिहास

यद्यपि प्लैटिनम युक्त सोने की कलाकृतियां 700 ईसा पूर्व की हैं। ई।, इस धातु की उपस्थिति एक पैटर्न की तुलना में अधिक दुर्घटना है। 16 वीं शताब्दी में जेसुइट्स ने जलोढ़ सोने के भंडार से जुड़े घने ग्रे कंकड़ का उल्लेख किया। इन पत्थरों को पिघलाया नहीं जा सकता था, लेकिन उन्होंने सोने के साथ एक मिश्र धातु बनाई, जबकि सिल्लियां भंगुर हो गईं, और उन्हें साफ करना अब संभव नहीं था। कंकड़ प्लेटिना डेल पिंटो के रूप में जाना जाने लगा, पिंटो नदी से चांदी की सामग्री के कणिकाओं, जो कोलंबिया में सैन जुआन नदी में बहती है।

निंदनीय प्लेटिनम, जिसे धातु के पूर्ण शुद्धिकरण के बाद ही प्राप्त किया जा सकता है, 1789 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी चाबानो द्वारा पृथक किया गया था। इसमें से पोप पायस VI को भेंट किया गया एक प्याला बनाया गया था। 1802 में पैलेडियम की खोज की सूचना अंग्रेजी रसायनज्ञ विलियम वोलास्टन ने दी थी, जिन्होंने रसायन का नाम दिया था। क्षुद्रग्रह के सम्मान में प्लेटिनम धातु समूह का तत्व। वोलास्टन ने बाद में प्लेटिनम अयस्क में मौजूद एक अन्य पदार्थ की खोज करने का दावा किया। धातु के लवण के गुलाबी रंग के कारण उन्होंने इसे रोडियम कहा। इरिडियम (इंद्रधनुष देवी आईरिस के नाम पर इसके लवण के रंग के कारण) और ऑस्मियम (ग्रीक शब्द "गंध" से इसकी वाष्पशील ऑक्साइड की क्लोरीन गंध के कारण) की खोज अंग्रेजी रसायनज्ञ स्मिथसन टेनेंट द्वारा की गई थी। 1803 फ्रांसीसी वैज्ञानिक हिप्पोलीटे-विक्टर कोलेट-डेस्कोटी, एंटोनी-फ्रेंकोइस फोरक्रॉइक्स और निकोलस-लुई वाउक्वेलिन ने एक ही समय में दो धातुओं को अलग किया। रुथेनियम, अंतिम पृथक और पहचाना जाने वाला तत्व, 1844 में रूसी रसायनज्ञ कार्ल कार्लोविच क्लॉस से रूस के लिए लैटिन नाम से अपना नाम प्राप्त किया।

विपरीतसोने, चांदी, प्लेटिनम समूह धातुओं जैसे साधारण अग्नि शोधन पदार्थों द्वारा अपेक्षाकृत शुद्ध अवस्था में आसानी से पृथक होने से जटिल जल-रासायनिक उपचार की आवश्यकता होती है। 19वीं शताब्दी के अंत तक ये तरीके उपलब्ध नहीं थे, इसलिए प्लैटिनम समूह की पहचान और अलगाव हजारों वर्षों तक चांदी और सोने से पीछे रह गया। इसके अलावा, इन धातुओं के उच्च गलनांक ने उनके उपयोग को सीमित कर दिया जब तक कि ब्रिटेन, फ्रांस, जर्मनी और रूस के शोधकर्ताओं ने प्लैटिनम को एक व्यावहारिक रूप में बदलने के तरीके विकसित नहीं किए। प्लैटिनम समूह की कीमती धातुओं का उपयोग 1900 से कैसे गहनों में किया जाने लगा। जबकि यह एप्लिकेशन आज भी प्रासंगिक है, औद्योगिक ने इसे बहुत पीछे छोड़ दिया है। पैलेडियम टेलीफोन रिले और अन्य वायर्ड संचार प्रणालियों में एक अत्यधिक मांग वाली संपर्क सामग्री बन गई, जो लंबे जीवन और उच्च विश्वसनीयता प्रदान करती है, जबकि प्लैटिनम, स्पार्क क्षरण के प्रतिरोध के कारण, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान लड़ाकू विमान स्पार्क प्लग में उपयोग किया जाता था।

युद्ध के बाद, पेट्रोलियम रिफाइनिंग में आणविक रूपांतरण तकनीकों के विस्तार ने प्लैटिनम समूह धातुओं के उत्प्रेरक गुणों की भारी मांग पैदा कर दी। 1970 के दशक तक, खपत और भी अधिक बढ़ गई जब अमेरिका और अन्य देशों में ऑटोमोबाइल उत्सर्जन मानकों ने उत्प्रेरक निकास गैस रूपांतरण में इन रसायनों का उपयोग किया।

अयस्क

प्लैटिनम, पैलेडियम के छोटे प्लेसर जमा को छोड़करऔर ऑस्मिक इरिडियम (इरिडियम और ऑस्मियम का एक मिश्र धातु), व्यावहारिक रूप से कोई अयस्क नहीं है जिसमें मुख्य घटक एक रासायनिक तत्व होगा - एक प्लैटिनम समूह धातु। खनिज आमतौर पर सल्फाइड अयस्कों में पाए जाते हैं, विशेष रूप से पेंटलैंडाइट (Ni, Fe)₉S₈। सबसे आम हैं लॉराइट RuS_{2, irarsite, (Ir, Ru, Rh, Pt)AsS, osmiridium (Ir, Os), cooperite, (PtS) और braggite (Pt, Pd) एस}

प्लैटिनम समूह धातुओं का दुनिया का सबसे बड़ा भंडार दक्षिण अफ्रीका में बुशवेल्ड परिसर है। कच्चे माल के बड़े भंडार कनाडा में सडबरी जमा और साइबेरिया में नोरिल्स्क-तलनाखस्कॉय जमा में केंद्रित हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, प्लैटिनम समूह के खनिजों का सबसे बड़ा भंडार स्टिलवॉटर, मोंटाना में स्थित है, लेकिन यहां वे दक्षिण अफ्रीका और रूस की तुलना में बहुत छोटे हैं। दुनिया के सबसे बड़े प्लेटिनम उत्पादक दक्षिण अफ्रीका, रूस, जिम्बाब्वे और कनाडा हैं।

निष्कर्षण और संवर्धन

मुख्य दक्षिण अफ़्रीकी और कनाडाई जमा खान विधि द्वारा संचालित होते हैं। वस्तुतः सभी प्लेटिनम समूह की धातुओं को प्लवनशीलता पृथक्करण का उपयोग करके तांबे या निकल सल्फाइड खनिजों से प्राप्त किया जाता है। सांद्र को गलाने से एक मिश्रण बनता है जो एक आटोक्लेव में तांबे और निकल सल्फाइड से धोया जाता है। ठोस लीच अवशेषों में 15 से 20% प्लैटिनम समूह धातुएँ होती हैं।

कभी-कभी तैरने से पहले गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण का उपयोग किया जाता है। परिणाम में 50% तक प्लेटिनम धातुओं से युक्त सांद्रण होता है, जिससे गलाने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

यांत्रिक गुण

प्लेटिनम समूह की धातुएं यांत्रिक गुणों में काफी भिन्न होती हैं। प्लेटिनम और पैलेडियम काफी नरम और बहुत निंदनीय हैं। इन धातुओं और उनके मिश्र धातुओं को गर्म और ठंडे दोनों तरह से काम किया जा सकता है। रोडियम को पहले गर्म किया जाता है और बाद में काफी बार-बार एनीलिंग के साथ ठंडा किया जा सकता है। इरिडियम और रूथेनियम को गर्म किया जाना चाहिए, उन्हें ठंडा नहीं किया जा सकता।

ऑस्मियम समूह में सबसे कठिन है और इसका गलनांक उच्चतम है, लेकिन ऑक्सीकरण करने की इसकी प्रवृत्ति अपनी सीमाएं लगाती है। इरिडियम प्लैटिनम धातुओं का सबसे अधिक संक्षारण प्रतिरोधी है, और इसके उच्च तापमान प्रतिधारण के लिए रोडियम बेशकीमती है।

संरचनात्मक अनुप्रयोग

चूंकि क्लीन एनील्ड प्लेटिनम बहुत नरम होता है, यह खरोंच और खराब होने के लिए अतिसंवेदनशील होता है। इसकी कठोरता को बढ़ाने के लिए इसे कई अन्य तत्वों के साथ मिश्रित किया जाता है। प्लेटिनम के गहने जापान में बहुत लोकप्रिय हैं जहां इसे "हकिन" और "सफेद सोना" कहा जाता है। आभूषण मिश्र में 90% पीटी और 10% पीडी होते हैं, जो मशीन और सोल्डर के लिए आसान है। रूथेनियम के अतिरिक्त ऑक्सीकरण प्रतिरोध को बनाए रखते हुए मिश्र धातु की कठोरता को बढ़ाता है। प्लेटिनम, पैलेडियम और तांबे के मिश्र धातुओं का उपयोग फोर्जिंग में किया जाता है क्योंकि वे प्लैटिनम पैलेडियम की तुलना में कठिन होते हैं और कम खर्चीले होते हैं।

अर्धचालक उद्योग में एकल क्रिस्टल के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले क्रूसिबल को उच्च तापमान पर संक्षारण प्रतिरोध और स्थिरता की आवश्यकता होती है। इस एप्लिकेशन के लिए, प्लेटिनम, प्लेटिनम-रोडियम औरइरिडियम प्लेटिनम-रोडियम मिश्र धातुओं का उपयोग थर्मोकपल्स के निर्माण में किया जाता है, जिन्हें 1800 डिग्री सेल्सियस तक ऊंचे तापमान को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। पैलेडियम का उपयोग शुद्ध और मिश्रित दोनों रूप में विद्युत उपकरणों (खपत का 50%), दंत मिश्र धातुओं (30%) में किया जाता है। रोडियम, रूथेनियम और ऑस्मियम शायद ही कभी अपने शुद्ध रूप में उपयोग किए जाते हैं - वे अन्य प्लैटिनम समूह धातुओं के लिए मिश्र धातु के रूप में काम करते हैं।

उत्प्रेरक

पश्चिम में उत्पादित सभी प्लैटिनम का लगभग 42% उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है। इनमें से 90% का उपयोग ऑटोमोटिव एग्जॉस्ट सिस्टम में किया जाता है, जहां प्लैटिनम (साथ ही पैलेडियम और रोडियम) कोटेड रिफ्रैक्टरी पेलेट या हनीकॉम्ब बिना जले हाइड्रोकार्बन, कार्बन मोनोऑक्साइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड को पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन में बदलने में मदद करते हैं।

लाल-गर्म धातु की जाली के रूप में प्लैटिनम का एक मिश्र धातु और 10% रोडियम नाइट्रोजन ऑक्साइड और नाइट्रिक एसिड का उत्पादन करने के लिए अमोनिया और हवा के बीच प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। जब अमोनिया के मिश्रण के साथ खिलाया जाता है, तो मीथेन हाइड्रोसायनिक एसिड प्राप्त किया जा सकता है। पेट्रोलियम रिफाइनिंग में, रिएक्टर में एल्युमिना पेलेट्स की सतह पर प्लैटिनम लंबी श्रृंखला के तेल अणुओं के ब्रांच्ड आइसोपैराफिन में रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है, जो उच्च ऑक्टेन गैसोलीन मिश्रणों में वांछनीय हैं।

इलेक्ट्रोप्लेटिंग

सभी प्लेटिनम समूह की धातुओं को इलेक्ट्रोप्लेटेड किया जा सकता है। परिणामी कोटिंग की कठोरता और चमक के कारण, रोडियम का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। हालांकि यहलागत प्लेटिनम से अधिक है, कम घनत्व एक तुलनीय मोटाई के साथ सामग्री के एक छोटे द्रव्यमान के उपयोग की अनुमति देता है।

पैलेडियम प्लेटिनम समूह धातु है जो कोटिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयोग करने में सबसे आसान है। इसके कारण, सामग्री की ताकत में काफी वृद्धि हुई है। रूथेनियम ने कम दबाव वाले घर्षण मशीनिंग टूल में उपयोग पाया है।

रासायनिक यौगिक

ऑर्गेनिक प्लेटिनम ग्रुप मेटल कॉम्प्लेक्स, जैसे कि एल्काइलप्लैटिनम कॉम्प्लेक्स, ओलेफिन के पोलीमराइज़ेशन, पॉलीप्रोपाइलीन और पॉलीइथाइलीन के उत्पादन और एथिलीन के एसिटाल्डिहाइड के ऑक्सीकरण में उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

कैंसर कीमोथेरेपी में प्लेटिनम साल्ट का तेजी से इस्तेमाल हो रहा है। उदाहरण के लिए, वे कार्बोप्लाटिन और सिस्प्लैटिन जैसी दवाओं का हिस्सा हैं। रूथेनियम ऑक्साइड लेपित इलेक्ट्रोड का उपयोग क्लोरीन और सोडियम क्लोरेट के उत्पादन में किया जाता है। रोडियम चढ़ाना स्नान में रोडियम सल्फेट और फॉस्फेट का उपयोग किया जाता है।