ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2020
Просмотров: 13838
Скачиваний: 112
Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
171
твердых растворов с Pd и Pt, нередко вместе с Fe, Ni, Cu и др. Характерно
также, что правые и левые пары элементов платиновой группы способны
образовывать, правда, редкие природные химические соединения с S, As,
Sb и отчасти с Те, для Rh и Ir подобных соединений известны единицы. Не
менее показательно то, что минералы ряда Pd—Pt, как правило, кристал
лизуются в кубической сингонии (с кристаллической структурой типа
меди), тогда как минералы ряда Ru—Os явно индивидуализированы в виде
соединений переменного состава, кристаллизующихся в гексагональной
сингонии (в кристаллических структурах типа осмия).
Все это и заставляет разбить на две части минералы, образуемые хи
мическими элементами платиновой группы. Одну часть рационально
объединить с группой железа, а другую (осмия–рутения) выделить в са
мостоятельную группу.
ЖЕЛЕЗО
—
α
Fe. Синоним — феррит.
Химический состав.
Согласно имеющимся данным химических ана
лизов теллурическое железо является почти чистым железом с незначи
тельными примесями: Ni — до 0,6, иногда до 2 %, редко больше; Со — до
0,3 %; Сu — до 0,4 %; Pt — до 0,1 %. Для метеоритного железа характерны
заметные примеси Ni, в камасите около 7 %, а в
тэните
γ
'
(Fe,Ni), крис
таллизующемся в структурном типе Cu и потому выделяющемся в от
дельный минеральный вид, — от 24 до 48 %.
Сингония
кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3
L
4
4
L
3
6
L
2
9
PC
. Пр. гр.
Im
3
m
(
O
9
h
).
a
0
= 2,8607.
В кристаллах, и притом очень мелких, встречается крайне редко. Обыч
но наблюдается в виде мельчайших неправильной формы зерен, реже
образует более крупные скопления.
Кристаллическая структура
. Для
железа установлено несколько полиморфных модификаций, из которых
высотемпературная модификация —
γ
'
Fe
(выше 906 °С) образует струк
туру гранецентрированного куба типа Cu (
a
0
= 3,63), a низкотемператур
ная —
α
Fe — структуру центрированного куба типа W (
a
0
= 2,86).
Цвет
железа стальносерый, в полированных шлифах металлически
белый.
Черта
блестящая стальносерая.
Блеск
в свежем изломе типич
ный металлический.
Твердость
4–5. Обладает ковкостью.
Спайность
наблюдается по {100}.
Уд. вес
7–7,8.
Прочие свойства.
Обладает резко выраженной магнитнос
тью (тэнит, наоборот, лишь слабо магнитен).
Диагностические признаки.
От самородной платины отличается ра
створимостью в HNO
3
, меньшим удельным весом, сильной магнитнос
тью и легкой окисляемостью на воздухе. Бедные никелем разности из
раствора медного купороса высаживают на поверхности металлическую
медь. Метеоритное железо на полированных поверхностях после травле
ния обычно обнаруживает крупнорешетчатое строение (видманштетто
вы фигуры), чего никогда не наблюдается в теллурическом железе.
Описательная часть
172
Происхождение и месторождения.
Редкие находки теллурического
самородного железа приурочены к основным и ультраосновным извер
женным породам. Более крупные выделения были встречены в базальтах
в
Овифаке
(на о. Диско, у западного берега Гренландии) и вблизи г.
Кас'
селя
(Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют троилит (FeS)
и когенит (Fe
3
C — карбид железа).
В России теллурическое железо известно в диабазах (метадолеритах)
Хунгтукунского
массива и горы
Озерной
на Севере Центральной Сибири.
В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных
(серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе
с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при
восстановительных реакциях.
Имеются указания также на образование его экзогенным путем в виде
вкраплений в кремнистых сланцах (о. Калимантан), в продуктах камен
ноугольных пожаров, в «болотных рудах» и в торфяниках.
Практического значения все эти находки не имеют.
ПЛАТИНА
— (Pt,Fe,Pd). Название пошло от исп.
platina
— уменьш. от
plata
(серебро), т. е. серебрецо, серебришко. Чистая платина встречается
весьма редко, большинство образцов представлено железистой разновид
ностью (поликсеном), а нередко и интерметаллидами:
изоферроплатиной
(Pt,Fe)
3
Fe и
тетраферроплатиной
(Pt,Fe)Fe. Название поликсену дано по
обилию изоморфных примесей (от греч.
поли
— много,
ксенос
— чужой).
Платина, представленная поликсеном, является наиболее распространен
ным в земной коре из минералов платиновой подгруппы.
Химический состав.
Pt 80–88 %, постоянно присутствует Fe — до 9,2 %
(в изоферроплатине), иногда снижается до 4–5 % (соответственно меня
ется и содержание Pt). Из других изоморфных примесей устанавливают
ся: Pd — 0,1–2,0 %, иногда до 21 % — палладистая платина; Ir — до 7 % —
иридистая платина; Rh — 0,1–0,5 %, иногда до 4–5 % — родистая плати
на; Cu — до 0,8 %; Ni — следы до десятых долей процента, иногда в весьма
существенных количествах —
никелистая
платина.
Сингония
кубическая; гексаоктаэдри
ческий в. с. 3
L
4
4
L
3
6
L
2
9
PC
. Пр. гр.
Fm
3
m
(
O
5
h
).
a
0
= 3,9158.
Кристаллическая структура
плотноупакованная кубическая — атомы в
узлах гранецентрированной кубической
решетки (тип Cu).
Облик кристаллов.
Обычно наблюдается в виде неправильной
формы зерен. Редко встречающиеся мел
кие кристаллы большей частью имеют ку
бическую форму (рис. 72). В комбинациях
граней, кроме господствующей формы
{100}, наблюдаются {110}, {210}, {310} и не
Рис. 72.
Кристалл платины (Урал)
Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
173
которые другие. Из двойников преимущественно развиты двойники про
растания по (100) и срастания по (111). Известны кристаллы поликсена
скелетного развития (рис. 73).
Агрегаты.
Отдельные зерна самородной
платины, встречающиеся в рудах, часто группируются в мелкие кучки,
иногда образуя сплошные массы — самородки. Самый крупный саморо
док, встреченный в коренных месторождениях Урала, весил 427,5 г.
Само
родки, находимые в россыпях, достигали размера 10
×
18 см
и веса 8–9 кг.
Цвет
поликсена от серебрянобелого до стальночерного.
Черта
ме
таллическая стальносерая.
Блеск
типичный металлический.
Твердость
4–4,5, у богатых иридием разностей — до 6–7. Обладает
ковкостью. Излом крючковатый.
Спайность
обычно отсутствует.
Уд. вес
—
15–19. Подмечена связь пониженного удельного веса с наличием пус
тот, занятых природными газами, а также включениями посторонних
минералов.
Прочие свойства.
Чистая платина немагнитна, но такие зер
на крайне редки. Поликсен обладает магнитностью, тетраферроплати
на сильно магнитна. Хорошо проводит электричество.
Диагностические признаки.
По внешнему виду поликсен ближе все
го напоминает самородное серебро и самородное железо. От первого от
личается повышенной твердостью, удельным весом и тем, что не плавит
ся п. п. тр. и не растворяется в кислотах (кроме царской водки).
Нерастворимость в кислотах отличает его и от самородного железа.
Происхождение и месторождения.
Минералы платиновой группы
в большинстве случаев встречаются в типичных магматических место
рождениях, генетически связанных с
ультраосновными
изверженными по
родами. Эти минералы в рудных телах выделяются в числе последних
(после силикатов и окислов) в моменты, отвечающие гидротермальной
стадии магматического процесса.
Минералы платины, бедные палладием (поликсен, иридистая плати
на и др.), встречаются в месторождениях среди дунитов — оливиновых
бесполевошпатовых пород, богатых магнезией и бедных кремнеземом.
При этом парагенетически они чрезвычайно тесно связаны с хромшпи
нелидами — окислами сложного состава: (Fe,Mg)(Cr,Al,Fe)
2
O
4
.
Палладистая и никелепалладистая платина преимущественно распро
странены в
основных
изверженных горных породах (норитах, габбро
Рис. 73.
Скелетные кристаллы поликсена (Урал)
Описательная часть
174
норитах) и ассоциируют обычно с сульфидами: пирротином (Fe
1–
X
S), халь
копиритом (CuFeS
2
) и пентландитом — (Fe,Ni)
9
S
8
.
В экзогенных условиях в процессе разрушения коренных месторож
дений и пород образуются платиноносные россыпи. Большинство мине
ралов подгруппы в этих условиях химически стойко.
Платина, наряду с золотом, несомненно, была известна человеку еще
в глубокой древности. В Европе платина привлекла к себе внимание лишь
в середине XVIII в., после того как испанский математик Антонио де
Ульоа, путешествовавший по Южной Америке, в 1735 г. привез из Ко
лумбии металлические зерна, по цвету похожие на серебро, но сильно
отличавшиеся от него по другим свойствам.
На Урале первые находки самородной платины, обратившие на себя
внимание, относятся к 1819 г. Там она была открыта в виде примеси к рос
сыпному золоту. Самостоятельные богатейшие платиноносные россыпи,
пользующиеся мировой известностью, были открыты позднее. Они рас
пространены на
Среднем
и
Северном Урале
и все пространственно приуро
чены к выходам массивов ультраосновных пород (дунитов и пироксени
тов). Многочисленные небольшие коренные месторождения были
установлены в
Нижне'Тагильском
дунитовом массиве. Скопления самород
ной платины (поликсена) приурочены главным образом к хромитовым
рудным телам, состоящим преимущественно из хромшпинелидов с при
месью силикатов (оливина и серпентина). Из гетерогенного ультраоснов
ного массива
Кондер
в Хабаровском крае поступают кубического габитуса
кристаллы платины около 1–2 см в ребре. Большое количество палладис
той платины добывается из ликвационных сульфидных медноникелевых
руд месторождений
Норильской
группы (Север Центральной Сибири). Пла
тина может также извлекаться из связанных с основными породами позд
немагматических титаномагнетитовых руд таких месторождений, как, на
пример,
Гусевогорское
и
Качканарское
(Ср. Урал).
Крупное значение в платинодобывающей промышленности имеет
аналог Норильска — известное месторождение
Садбери
в Канаде, из мед
ноникелевых руд которого платиновые металлы добываются попутно
с никелем, медью и кобальтом.
Практическое значение.
В первый период добычи самородная пла
тина не находила надлежащего применения и даже считалась вредной
примесью к россыпному золоту, с которым она улавливалась попутно.
Вначале ее просто выбрасывали в отвал при промывке золота или приме
няли вместо дроби при стрельбе. Затем производились попытки фальси
фикации ее путем золочения и сдачи в таком виде скупщикам. В числе
самых первых изделий из уральской самородной платины, хранившихся
в Ленинградском горном музее, были цепи, кольца, обручи для бочек и
пр. Замечательные свойства металлов платиновой группы были откры
ты несколько позднее.
Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
175
Главнейшими ценными свойствами платиновых металлов являются
трудноплавкость, электропроводность и химическая стойкость. Эти свой
ства обусловливают использование металлов этой группы в химической
промышленности (для изготовления лабораторной посуды, в производ
стве серной кислоты и пр.), электротехнике и других отраслях промыш
ленности. Значительные количества платины расходуются в ювелирном
и зубоврачебном деле. Важнейшую роль платина играет в качестве мате
риала поверхности катализаторов в переработке нефти.
Добываемая «сырая» платина поступает на аффинажные заводы, где
производятся сложные химические процессы разделения ее на составля
ющие чистые металлы.
3. Группа осмия–рутения (осмистого иридия)
Эти два элемента в менделеевской таблице располагаются в левой сто
роне триад элементов платиновой группы (см. рис. 71). Весьма характер
но, что они, изоморфно замещая друг друга, в природных условиях легко
образуют твердые растворы с элементами, располагающимися в середи
не этих триад, — с родием и особенно с иридием, но не с палладием и пла
тиной. Наличие платины как элемента хотя и часто указывается в дан
ных химических анализов минералов рассматриваемой группы, однако,
по всей вероятности, она присутствует в виде механической примеси, как
это иногда устанавливается в полированных шлифах под микроскопом.
Таким образом, главными металлами в этой группе являются осмий
и иридий, в меньшей степени — рутений и родий.
Минералы этой группы встречаются совместно с минералами желе
зоплатиновой группы, но по целому ряду свойств резко отличаются от
них: 1) весьма характерен пластинчатый облик кристаллов; 2) большей
частью отчетливо выражена оптическая анизотропия; 3) характерна явно
повышенная твердость, благодаря чему пластинки осмистого иридия
рельефно выделяются в полированных шлифах на фоне самородной пла
тины; 4) относительно повышенными оказываются и удельные веса ми
нералов; 5) минералы группы осмистого иридия обладают, наконец, ис
ключительной химической устойчивостью (не растворяются даже
в кипящей царской водке).
Главные минеральные виды принято различать по соотношению
и содержанию в них иридия и осмия, с учетом изодиморфизма в этом ряду.
Собственно
иридий
кубический (менее 20–25 % ат. Os), обычно содержа
щий заметные примеси платины, встречается чрезвычайно редко — в пла
тиновых россыпях Урала и Бразилии.
ОСМИРИД
(Ir,Os). Назван по составу. Синоним —
невьянскит
, по
месту нахождения: Невьянский район, к северу от Екатеринбурга (Урал).
Является наиболее широко представленной в природе разновидностью
из минералов данной группы.