Химические элементы: Платина (Pt)
Сетка, похожая на москитную, из чистейшей платиновой проволоки.
Дорого для дома, в самый раз для лаборатории.
"В 1826 году талантливый инженер Петр Григорьевич Соболевский (1782-1841) при участии инженера-химика Василия Васильевича Любарского (1795-1852) впервые в мире разработал технологию получения ковкой платины и тем самым заложил основы порошковой металлургии, а Российская империя стала лидером по переработке платины. П.Г.Соболевский сделал много открытий и изобретений в разных областях (с его именем связано начало пароходства на Каме и Волге, создание русской химической терминологии и многое другое), но мировую славу и известность он завоевал именно фундаментальными работами, посвященными платине.
Американское серебришко
Платина, «белый металл», известна людям с незапамятной древности, об этом свидетельствуют труды ученых и археологические находки. Так, в Египте на поверхности хранящихся в Каирском музее золотых украшений времен XII династии (XIX век до н.э.) нашли многочисленные вкрапления белого металла, который оказался сплавом платины. Найдено и целое изделие в виде полоски платины в деревянном обрамлении, датировать которое не удалось. В литературе встречаются данные о платиновых украшениях времен XXV династии, то есть изготовленных в VII веке до н.э. При этом в современном египетском золоте никаких платиноидов нет.
После упадка Древнего Египта платина загадочным образом исчезает из Старого Света на долгие тысячелетия, до тех пор, пока завоевание Южной Америки не познакомило с ней конкистадоров. Даже свое название металл получил от испанского слова platina, уменьшительного от plata - серебро. По-русски это может звучать как «серебришко». Находили же платину в виде примеси к золотому песку и были эти зернистые металлические частицы, как потом оказалось, вовсе не платиной, а ее сплавом с другими платиноидами, медью, оксидами железа и хрома - в «платиновом» песке присутствует до девяти разных металлов. Долгое время платину считали сатанинским металлом: по мнению алхимиков, не может быть металлов тяжелее золота, но плотность платины - 21,45, а золота - только 19,32 г/см3. Поскольку платина отлично сплавляется с золотом, фальшивомонетчики быстро распознали открывающиеся возможности и стали с ее помощью портить золотую монету - заменять часть драгоценного металла дешевым и никому не нужным «серебришком». В результате в 1735 году испанский король издал указ, запрещающий ввоз в страну «серебришка», при разработке колумбийских россыпей предписывалось его тщательно отделять от золота и сбрасывать в глубокие места речек Рио-дель-Пинто, Боготы и Кауки под надзором королевских чиновников, а привезенную в Испанию платину торжественно при многочисленных зрителях утопили в море.
Лишь в начале XIX века этот запрет отменили - испанская корона сама стала портить золотую монету.
Сейчас мы знаем, что платина входит в семейство платиновых металлов вместе с рутением, родием, палладием, осмием, иридием. Эти металлы сильно рассеяны, обычно общее их содержание в месторождениях не превышает десятых долей грамма на тонну породы. Платиновые металлы редко образуют скопления и крайне редко встречаются в виде крупных самородков. Самый большой из них весил 9,6 кг. В России самородок платины весом 8 кг нашли у подножия Качканар-горы возле речушки Ис. Император Николай I пожелал его увидеть, находку отправили в особой карете в сопровождении уральского бергмейстера фон Расина. На последнем перегоне от Чудова до Петербурга каретой управлял ямщик Тимофей Лысов. Не выдержав бешеной скачки, лошади пали, ямщик бросился к бергмейстеру и стал его душить, но, к счастью (ой ли? - прим. моё), подоспели охранники. Платиновый самородок императору поднесли на золотом блюде. Ямщик Лысов скончался в подвале петербургской следственной тюрьмы.
А первые россыпи платины на Урале обнаружили в 1822 году. Тогда некий горный мастер Ахте привез в Екатеринбургскую горную лабораторию частицы зернистого металла, найденные в золотом песке. Ее сотрудник И.Варлицкий проанализировал частицы и установил, что они большей частью состоят из платины. Потом платину обнаружили не только в екатеринбургских золотых песках, но и в тагильских, и в гороблагодатских. Именно с платиной, скопившейся на Гороблагодатском заводе, и работал Соболевский. Легенды меж тем утверждают, что платиновой дробью издавна пользовались уральские охотники - ее плотность в два раза больше, чем у свинца, даже мелкая дробь из такого металла обладает убийственной силой.
Хрупкий металл
Ученые всего мира долго пытались найти способы получения чистой платины. Так, в XVIII веке парижский ювелир Жанетти предложил сплавлять платину в муфельных печах с белым мышьяком и поташом, но это был сложный процесс, сопровождавшийся выделением вредных для здоровья веществ. Сплавляли также платину с фосфором или свинцом. Тем не менее в начале XIX века Г.Бреан из Парижского монетного двора получал ковкую платину в немалых количествах. Более того, ему достался заказ от Испанской короны на переплавку всех запасов платины, что у нее скопились. Из платины, получаемой Бреаном и Жанетти, делали не только украшения, но и заводское оборудование - тугоплавкие тигли и котлы для получения кислот или для разделения золота и серебра опять же с помощью кислот.
Чтобы выделить платину из сырой платиновой руды и сделать ковкой, нужно очистить ее от других платиновых металлов и посторонних примесей. Это непросто, так как температура плавления платины очень высока - 1768,3°C. Достичь такой температуры в XVIII веке не представлялось возможным.
В России первое научное исследование платиновых металлов провел в 1797 году граф Аполлос Аполлосович Мусин-Пушкин (1760-1805). Он обладал обширными познаниями в химии и минералогии и внес значительный вклад в изучение природы платины и ее соединений - в частности, придумал несложный способ отделения платины от железа (получения амальгамы платины), используя ее способность легко восстанавливаться ртутью из солей. Однако и ртуть - не самое полезное для здоровья вещество.
И вот, наконец в 1826 году П.Г.Соболевский и В.В.Любарский предложили простой и надежный способ получения ковкой платины. (Соболевскому и Любарскому в их работе много помогал мастеровой Василий Сысоев.) Платина, как и золото, растворяется только в «царской водке» - смеси, состоящей из одного объема концентрированной азотной и трех объемов концентрированной соляной кислоты. Изобретатели растворяли в этой смеси самородную платину, затем добавляли к раствору хлористый аммоний, и выпадал осадок - хлороплатинат.
Далее осадок промывали и прокаливали на воздухе: при этом соединение распадалось с выделением аммиака, хлороводорода и металла:
3(NH4)2[PtCl6]→2N2+2NH3+18HCl+3Pt
Полученный спекшийся порошок (губку) набивали в холодном состоянии в железную кольцеобразную форму и сильно сдавливали винтовым прессом. Полученный брикет платины нагревали до белого каления и повторно обжимали на том же прессе. Такая обработка давала плотный и ковкий металл, из которого можно было изготавливать платиновые изделия. Соболевский и Любарский первыми в мире освоили способ переработки платины в изделия с минимальными отходами драгоценного металла и этим способом платину из концентрата платиноидов получают до сих пор.
Кроме того, изобретение стало основой порошковой металлургии - отрасли науки и техники, которая сегодня интенсивно развивается: именно так, сначала холодным компактированием порошка, а потом его спеканием под давлением и получают из порошков множество изделий с формой, соответствующей чертежам и не требующей дальнейшей серьезной обработки. Естественно, сразу же возник диспут: а не тот ли это способ, которым Бреан в Париже получал платину? Как оказалось, нет. Бреан засыпал в форму раскаленный добела порошок платины и там ее многократно прессовал. Способ же Соболевского гораздо проще - он использовал холодный порошок, нагревал до белого каления уже заготовку, причем прессовал ее всего-навсего одним ударом.
В 1827 году П.Г.Соболевский опубликовал в «Горном журнале» научную работу «Об очищении и обработке сырой платины», в которой писал: «Узнали себя столь счастливыми, что ревность наша... увенчалась совершенным успехом». Автор указывал на то, что удачное решение пришло после многочисленных наблюдений в результате случайного опыта. Можно сказать, что их творческая группа стала прообразом современного коллектива, которой объединяет разных по профилю специалистов, способных охватить все операции от переработки сырья до готовых изделий.
Открытие было сделано в лаборатории, которая входила в состав Горного кадетского корпуса -- ныне Санкт-Петербургского горного института. В 1974 году на здании института появилась мраморная мемориальная доска с надписью: «Здесь с 1824 по 1841 гг. работал крупнейший металлург, член-корреспондент Академии наук Петр Григорьевич Соболевский». В 2006 году по инициативе института мраморную мемориальную доску заменили на гранитную.
Открытие П.Г.Соболевского и В.В.Любарского получило высокую оценку в отечественных и зарубежных научных кругах. Профессор физики Санкт-Петербургского университета Н.П.Щеглов отметил, что почти все европейские знаменитые химики в течение 70 лет старались найти простой и легкий способ получать чистую платину, но все их усилия были безуспешны и только Соболевский и Любарский «нашли наконец такой способ... которым в час получается большой кусок платины, совершенно готовой на изделия и совершенно чистой, тогда как очищаемая иностранцами платина всегда содержит остаток мышьяку, ныне обыкновенно при обработке ее употребляемого».
Монета и платина
Толчком для ускоренного изучения загадочного металла в России стала находка богатых залежей платины на Урале. Десятого мая 1828 года император Николай I направил Сенату следующий указ: «Между сокровищами хребта Уральских гор открыта и платина, которая пред сим находилась почти исключительно в Южной Америке. Для удобнейшего сбыта сего драгоценного металла желательно ввести в употребление оного для монет...» Далее указ повелевал сначала чеканить платиновую монету ценою в три рубля, весом в два золотника (4,266 г - один золотник). Эта монета должна иметь «хождение в государстве по добровольному согласию, и никто не обязывается оную принимать против желания...» Выпуск монеты за границу и употребление в изделие запрещался. Цена платины в новой монете принята примерно в пять раз дороже чистого серебра. «Монета трехрублевая из платины имеет величину ровно против серебряного двадцатикопеечника».
Выпуск столь необычных монет в России из платины объяснялся тем, что в XIX веке этому металлу еще не находили технического применения, и поэтому ценился он сравнительно невысоко. Курьезным свидетельством этого могут служить нумизматические подделки - позолоченные платиновые монеты. Если же рассматривать платину как металл для монет, то у нее много преимуществ перед золотом и серебром: не окисляется на воздухе и в воде, меньше подвергается истиранию, не сплавляется в слитки при пожарах. Кроме того, эти монеты трудно подделать, в том числе по причине тугоплавкости: температура плавления платины почти в два раза выше, чем серебра. Из-за тугоплавкости платиновые монеты очень полюбили купцы - деньги не пропадали при пожаре.
Министр финансов Е.Ф.Канкрин в записке на имя Николая I писал: «...Соболевский изобрел весьма простой, легкий и удобный способ обработки платины, посредством которого с 12 мая 1826 года по 1 декабря очищено и обращено в ковкое состояние до 97 пуд. сырой платины... Сим приобретением обер-бергмейстер Соболевский принес существенную пользу России, доказав на опыте обширные познания свои в науках и отличное усердие в службе».
Само собой разумеется, что, когда было решено чеканить платиновые монеты, изготовление партии пробных монет поручили П.Г.Соболевскому. Опыт оказался удачным, сохранилась инструкция («соображение») о способе переработки платины, составленная Соболевским по поручению Е.Ф.Канкрина. На Соболевского было возложено руководство «всем, что относится до успешного производства работ по заготовлению ковкой платины».
Чеканка платиновых трехрублевых монет методом Соболевского и Любарского началась в 1828 году на Санкт-Петербургском монетном дворе. Первую монету отправили всемирно известному немецкому ученому Александру фон Гумбольдту, которого называли Аристотелем XIX века. Он внимательно следил за развитием платинового дела, посетил Францию, Англию, Колумбию. В 1829 году по приглашению русского правительства фон Гумбольдт приехал и в Россию, где в течение восьми месяцев изучал Урал, Алтай и некоторые другие районы. Издатель «Русского архива» П.И.Бартенев вспоминал, что когда Канкрин сообщил фон Гумбольдту о своем намерении выписать для работы на петербургском Монетном дворе опытного инженера из Германии, то услышал в ответ: «Помилуйте, граф, что вы хотите делать! Да где же искать хороших горных инженеров, как не в России, где им практика такая огромная? Притом у вас есть инженер, который теперь, может быть, один из первых в Европе». - «Кто же это?» - «Полковник Соболевский». Интересно отметить тот факт, что после смерти фон Гумбольдта первый платиновый трехрублевик купил император Александр I. Сейчас эта уникальная монета выставлена в Эрмитаже.
Указами от 20 декабря 1829 года и 16 октября 1830 года последовательно были введены в обращение платиновые шести- и двенадцатирублевые монеты, соответствовавшие по диаметру серебряным полтиннику и рублю, весом вдвое и вчетверо тяжелее трехрублевика.
На лицевой стороне платиновых монет был изображен двуглавый орел. На оборотной - год и место чеканки и, конечно, номинал монеты. Взглянем, например, на фото:
«1832», «С.П.Б.» (Санкт-Петербургский монетный двор), «6 рублей на серебро» и надпись по кругу: «4 зол. 82 дол. чистой уральской платины». Вес этой монеты - 20,7 г.
В 1834 году П.Г. Соболевский, ставший членом-корреспондентом Петербургской академии наук, выступил с докладом о платиновом производстве в России на съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Штутгарте. Он отметил первенствующую роль России в области платинового дела и сообщил, что за первое десятилетие существования платиновой промышленности было добыто более 648 пудов сырой платины; из этого количества чистой платины получено более 470 пудов и из них 460 пудов обращено в монету.
Чеканка платиновой монеты продолжалась 17 лет, до 1845 года, за это время было выпущено ее на общую сумму 4 251 843 рублей. Особый комитет финансов, объявив о прекращении платиновой чеканки «для приведения нашей монетной системы в совершенную стройность», одновременно постановил: «1. Воспретить вывоз платиновой монеты за границу. 2. Привоз платиновой монеты оттуда оставить свободным в продолжение четырех месяцев». Населению предлагалось в шестимесячный срок либо сдать, либо обменять монеты.
Так закончилась история появления в России платиновых монет, предназначенных для регулярного обращения. Больше ни одна страна мира не смогла позволить себе такой роскоши!
Только через 130 лет в нашей стране снова вернулись к чеканке монет из платины, но предназначались они только для коллекционных целей. В 1977-1980 годах к Олимпиаде в Москве изготовили пять памятных монет достоинством 150 рублей, масса каждой составила 15,55 грамма при содержании платины 99,9. С 1988 года юбилейные платиновые монеты в СССР выпускали ежегодно.
В 1995 году в России последний раз использовали платину для чеканки 150-рублевой памятной монеты, посвященной сражению русских воинов со шведскими рыцарями на Неве в 1240 году. Монета была выпущена в серии «1000-летие России. Александр Невский». На ней, как и на других монетах, есть надпись: «Pt 999».
В первой трети XX века монеты из платины стали делать в Англии, во Франции, в Королевстве Тонга, где в 1967 году отчеканили 400 коронационных платиновых монет. Коллекционерам хорошо известны серии платиновых монет производства Канады - «Платиновый кленовый лист», Китая - «Платиновая панда», Австралии - «Платиновый коала».
кандидат технических наук О.В.Воробьева, "Химия и жизнь", № 3, 2015