Platyna

Platyna, ₇₈ pkt
Platyna
Wymowa	/ ˈ p l æ t ən ə m / <a i=11>( ( PLAT -ən-əm )
Wygląd	srebrzysty biały
Standardowa masa atomowa A r °(Pt)
	195,084 ± 0,009 ; 195,08 ± 0,02 (skrócona) ;
Platyna w układzie okresowym
	iryd ← platyna → złoto
liczba atomowa ( Z )	78
Grupa	grupa 10
Okres	okres 6
Blok	blok d
Konfiguracja elektronów	[ Xe ] 4f 14 5d 9 6s 1
Elektrony na powłokę	2, 8, 18, 32, 17, 1
Właściwości fizyczne
Faza w STP	solidny
Temperatura topnienia	2041,4 K (1768,3 ° C, 3214,9 ° F)
Temperatura wrzenia	4098 K (3825 ° C, 6917 ° F)
Gęstość (blisko rt )	21,45 g/cm 3
gdy ciecz (przy mp )	19,77 g/cm 3
Ciepło topnienia	22,17 kJ/mol
Ciepło parowania	510 kJ/mol
Molowa pojemność cieplna	25,86 J/(mol·K)
Właściwości atomowe
Stany utleniania	−3, −2, −1, 0, +1, +2 , +3, +4 , +5, +6 (lekko zasadowy tlenek)
Elektroujemność	Skala Paulinga: 2,28
Energie jonizacji	1.: 870 kJ/mol; 2.: 1791 kJ/mol; ;
Promień atomowy	empiryczne: 139 godz
Promień kowalencyjny	136±5 po południu
Promień Van der Waalsa	175 po południu
	Widmowe linie platyny
Inne właściwości
Występowanie naturalne	pierwotny
Struktura krystaliczna	sześcienny wyśrodkowany na <a i=0>twarz (FCC)
Prędkość dźwięku cienki pręt	2800 m/s (w temperaturze pokojowej )
Rozszerzalność cieplna	8,8 µm/(m⋅K) (przy 25 °C)
Przewodność cieplna	71,6 W/(m⋅K)
Rezystancja	105 nΩ⋅m (przy 20 ° C)
Zamawianie magnetyczne	paramagnetyczny
Molowa podatność magnetyczna	+201,9 × 10-6 cm3 / mol (290 K)
Wytrzymałość na rozciąganie	125–240 MPa
Moduł Younga	168 GPa
Moduł ścinania	61 GPa
Moduł objętościowy	230 GPa
Współczynnik Poissona	0,38
Twardość Mohsa	3.5
Twardość Vickersa	400–550 MPa
Twardość Brinella	300–500 MPa
Numer CAS	7440-06-4
Historia
Odkrycie	Antonio de Ulloa (1735)
Izotopy platyny
	; Kategoria: Platynowe \| Bibliografia

Platyna jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu Pt i liczbie atomowej 78. Jest gęstym , ciągliwym, ciągliwym , wysoce niereaktywnym, szlachetnym , srebrzystobiałym metalem przejściowym . Jego nazwa pochodzi od hiszpańskiego platina , zdrobnienie od plata „srebro”.

Platyna należy do platynowej grupy pierwiastków i grupy 10 układu okresowego pierwiastków . Ma sześć naturalnie występujących izotopów . Jest to jeden z rzadszych pierwiastków w skorupie ziemskiej , którego średnia zawartość wynosi około 5 μg /kg. Występuje w niektórych niklu i miedzi oraz w niektórych złożach rodzimych , głównie w Afryce Południowej , co stanowi ~ 80% światowej produkcji. Ze względu na jego niedobór w skorupie ziemskiej rocznie produkuje się tylko kilkaset ton , a biorąc pod uwagę jego ważne zastosowania, jest on bardzo cenny i jest głównym metalem szlachetnym .

Platyna jest jednym z najmniej reaktywnych metali . Ma niezwykłą odporność na korozję , nawet w wysokich temperaturach, dlatego jest uważany za metal szlachetny . W konsekwencji platyna jest często chemicznie niezwiązana jako platyna natywna. Ponieważ występuje naturalnie w piaskach aluwialnych różnych rzek, został po raz pierwszy użyty przez prekolumbijskich rdzennych mieszkańców Ameryki Południowej do produkcji artefaktów. Wzmianki o nim pojawiały się w pismach europejskich już w XVI wieku, ale dopiero gdy Antonio de Ulloa opublikował raport o nowym metalu o Kolumbijskie pochodzenie w 1748 roku zaczęło być badane przez naukowców.

Platyna jest stosowana w katalizatorach , sprzęcie laboratoryjnym, stykach i elektrodach elektrycznych , platynowych termometrach oporowych , sprzęcie dentystycznym i biżuterii. Platyna jest używana w przemyśle szklarskim do manipulowania stopionym szkłem, które nie „ moczy ” platyny. Jako metal ciężki prowadzi do problemów zdrowotnych w przypadku kontaktu z jego solami ; ale ze względu na swoją odporność na korozję metaliczna platyna nie została powiązana z niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi. Związki zawierające platynę, np cisplatyna , oksaliplatyna i karboplatyna są stosowane w chemioterapii niektórych typów nowotworów.

Czysta platyna jest obecnie tańsza niż czyste złoto , i to nieprzerwanie od 2015 r., ale była dwa razy droższa lub droższa, głównie przed 2008 r. Na początku 2021 r. wartość platyny wahała się od 1055 do 1320 USD za uncję .

Charakterystyka

Fizyczny

Czysta platyna jest błyszczącym, ciągliwym i ciągliwym , srebrzystobiałym metalem. Platyna jest bardziej ciągliwa niż złoto , srebro czy miedź , dlatego jest najbardziej plastyczna z czystych metali, ale jest mniej ciągliwa niż złoto.

Jego właściwości fizyczne i stabilność chemiczna sprawiają, że jest przydatny w zastosowaniach przemysłowych. Jego odporność na zużycie i matowienie doskonale nadaje się do stosowania w biżuterii szlachetnej .

Chemiczny

Platyna rozpuszczana w gorącej wodzie królewskiej

Platyna ma doskonałą odporność na korozję . Platyna luzem nie utlenia się w powietrzu w żadnej temperaturze, ale tworzy cienką warstwę PtO _{2 na powierzchni} , którą można łatwo usunąć przez podgrzanie do około 400°C.

Najczęstsze stopnie utlenienia platyny to +2 i +4. Stopnie utlenienia +1 i +3 są mniej powszechne i często są stabilizowane przez wiązanie metali w gatunkach bimetalicznych (lub polimetalicznych). Tetrakoordynacyjne związki platyny (II) mają tendencję do przyjmowania 16-elektronowych kwadratowych płaskich geometrii. Chociaż elementarna platyna jest na ogół niereaktywna, jest atakowana przez chlor , brom , jod i siarkę . Reaguje energicznie z fluorem w temperaturze 500 ° C (932 ° F), tworząc tetrafluorek platyny . Platyna jest nierozpuszczalna w solny i kwas azotowy , ale rozpuszcza się w gorącej wodzie królewskiej (mieszaninie kwasu azotowego i solnego), tworząc wodny roztwór kwasu chloroplatynowego , H ₂ PtCl ₆ :

Pt + 4 HNO ₃ + 6 HCl → H ₂ PtCl ₆ + 4 NO ₂ + 4 H ₂ O

Jako miękki kwas , jon Pt ²⁺ ma duże powinowactwo do ligandów siarczkowych i siarkowych. Opisano liczne kompleksy DMSO i zwrócono uwagę na dobór rozpuszczalników reakcyjnych.

W 2007 roku niemiecki naukowiec Gerhard Ertl zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za określenie szczegółowych mechanizmów molekularnych katalitycznego utleniania tlenku węgla nad platyną ( katalizator ).

izotopy

Platyna ma sześć naturalnie występujących izotopów : ¹⁹⁰
Pt , ¹⁹²
Pt , ¹⁹⁴
Pt , ¹⁹⁵
Pt , ¹⁹⁶
Pt i ¹⁹⁸
Pt . Najobficiej występującym z nich jest ¹⁹⁵
Pt , stanowiący 33,83% całej platyny. Jest to jedyny stabilny izotop o niezerowym spinie . Wykorzystuje się spin ^{1/2 i inne korzystne właściwości}_magnetyczne jądra ¹⁹⁵
Pt NMR . Ze względu na jego spin i dużą liczebność, ¹⁹⁵
Pt są również często obserwowane w spektroskopii ^1H
- i ^31P
NMR ( np. dla kompleksów Pt-fosfiny i Pt alkilu). ¹⁹⁰
Pt jest najmniej obfite i wynosi zaledwie 0,01%. Spośród naturalnie występujących izotopów tylko ¹⁹⁰
Pt jest niestabilne, chociaż rozpada się z okresem półtrwania 6,5 × 10 ¹¹ lat, powodując aktywność 15 Bq /kg platyny naturalnej. ¹⁹⁸
Pt może ulegać rozpadowi alfa , ale nigdy nie zaobserwowano jego rozpadu ( wiadomo, że okres półtrwania jest dłuższy niż 3,2 × 10 ¹⁴ lat); dlatego uważa się, że jest stabilny. Platyna ma również 34 syntetyczne izotopy o masie atomowej od 165 do 204, co daje całkowitą liczbę znanych izotopów 40. Najmniej stabilne z nich to ¹⁶⁵
Pt i ¹⁶⁶
Pt , z okresem półtrwania 260 µs, podczas gdy najbardziej stabilne to ¹⁹³
cz z okresem półtrwania 50 lat. Większość izotopów platyny rozpada się w wyniku pewnej kombinacji rozpadu beta i rozpadu alfa. ¹⁸⁸
Pt , ¹⁹¹
Pt i ¹⁹³
Pt rozpadają się głównie w wyniku wychwytu elektronów . Przewiduje się, że ¹⁹⁰
Pt i ¹⁹⁸
Pt mają korzystne energetycznie ścieżki podwójnego rozpadu beta .

Występowanie

Rodzima bryłka platyny, kopalnia Kondyor , Kraj Chabarowski

Ruda platyny i palladu, kopalnia Stillwater, Beartooth Mountains, Montana, USA

Serpentyt siarczkowy (ruda platynowo-palladowa) z tej samej kopalni co powyżej

w skorupie ziemskiej w stężeniu zaledwie 0,005 ppm . Czasami jest mylony ze srebrem. Platynę często spotyka się niezwiązaną chemicznie jako platynę natywną i jako stop z innymi metalami z grupy platynowców i głównie z żelazem . Najczęściej rodzima platyna znajduje się w osadach wtórnych w osadach aluwialnych . Osady aluwialne używane przez prekolumbijską w Departamencie Chocó w Kolumbii nadal są źródłem metali z grupy platynowców. Inne duże złoże aluwialne znajduje się na Uralu w Rosji i nadal jest eksploatowane.

W złożach niklu i miedzi metale z grupy platynowców występują w postaci siarczków (np. (Pt,Pd)S) , tellurków (np. PtBiTe ), antymonków (PdSb) i arsenków (np. PtAs ₂ ) oraz stopów końcowych z niklem lub miedź. Arsenek platyny, sperrylit ( PtAs ₂ ), jest głównym źródłem platyny związanej z rudami niklu w złożu Sudbury Basin w Ontario , Kanada . W Platinum na Alasce w latach 1927-1975 wydobyto około 17 000 kg (550 000 uncji). Kopalnia zakończyła działalność w 1990 r. Rzadki siarczkowy mineralny kooperyt (Pt, Pd, Ni) S zawiera platynę wraz z palladem i niklem. Cooperite występuje w Merensky Reef w obrębie kompleksu Bushveld , Gauteng , Republika Południowej Afryki .

W 1865 r. w regionie Bushveld w Afryce Południowej zidentyfikowano chromity , aw 1906 r. odkryto platynę. W 1924 r. geolog Hans Merensky odkrył duże zasoby platyny w kompleksie magmowym Bushveld w Afryce Południowej. Specyficzna warstwa, którą znalazł, nazwana Merensky Reef , zawiera około 75% znanej na świecie platyny. Duże złoża miedzi i niklu w pobliżu Norylska w Rosji i Zagłębia Sudbury w Kanadzie , to dwa inne duże złoża. W Zagłębiu Sudbury ogromne ilości przetwarzanej rudy niklu rekompensują fakt, że platyna występuje w rudzie w ilości zaledwie 0,5 ppm . Mniejsze rezerwaty można znaleźć w Stanach Zjednoczonych, na przykład w paśmie Absaroka w Montanie . W 2010 roku Republika Południowej Afryki była największym producentem platyny z prawie 77% udziałem, a następnie Rosja z 13% udziałem; światowa produkcja w 2010 roku wyniosła 192 000 kg (423 000 funtów).

Duże złoża platyny znajdują się w stanie Tamil Nadu w Indiach .

Platyna występuje w większych ilościach na Księżycu iw meteorytach. Odpowiednio, platyna występuje w nieco większych ilościach w miejscach bolidu na Ziemię, które są związane z wynikającym z tego wulkanizmem po zderzeniu, i można ją wydobywać ekonomicznie; Zagłębie Sudbury jest jednym z takich przykładów.

związki

Halogenki

Wspomniany powyżej kwas heksachloroplatynowy jest prawdopodobnie najważniejszym związkiem platyny, ponieważ służy jako prekursor wielu innych związków platyny. Sam w sobie ma różne zastosowania w fotografii, akwafortach cynkowych, nieusuwalnym tuszu , galwanizacji, lustrach, barwieniu porcelany i jako katalizator.

Traktowanie kwasu heksachloroplatynowego solą amonową, taką jak chlorek amonu , daje heksachloroplatynian amonu , który jest stosunkowo nierozpuszczalny w roztworach amonowych. Ogrzewanie tej soli amonowej w obecności wodoru redukuje ją do platyny elementarnej. Heksachloroplatynian potasu jest podobnie nierozpuszczalny, a kwas heksachloroplatynowy był używany do oznaczania jonów potasu metodą grawimetryczną .

Po podgrzaniu kwas heksachloroplatynowy rozkłada się przez chlorek platyny (IV) i chlorek platyny (II) do platyny elementarnej, chociaż reakcje nie zachodzą etapami:

(H ₃ O) ₂ PtCl ₆ · n H ₂ O ⇌ PtCl ₄ + 2 HCl + ( n + 2) H ₂ O

PtCl ₄ ⇌ PtCl ₂ + Cl ₂

PtCl ₂ ⇌ Pt + Cl ₂

Wszystkie trzy reakcje są odwracalne. Znane są również bromki platyny (II) i platyny (IV). Sześciofluorek platyny jest silnym utleniaczem zdolnym do utleniania tlenu .

tlenki

Tlenek platyny(IV) , PtO ₂ , znany również jako „ katalizator Adamsa ”, jest czarnym proszkiem rozpuszczalnym w roztworach wodorotlenku potasu (KOH) i stężonych kwasach. PtO ₂ i mniej powszechny PtO rozkładają się podczas ogrzewania. Tlenek platyny(II,IV), Pt ₃ O ₄ , powstaje w następującej reakcji:

2 Pt ²⁺ + Pt ⁴⁺ + 4 O ²⁻ → Pt ₃ O ₄

Inne związki

W przeciwieństwie do octanu palladu , octan platyny (II) nie jest dostępny w handlu. Tam, gdzie pożądana jest zasada, stosowano halogenki w połączeniu z octanem sodu . Zgłaszano również stosowanie acetyloacetonianu platyny (II).

Zsyntetyzowano kilka platynowców baru, w których platyna wykazuje ujemne stopnie utlenienia w zakresie od -1 do -2. Obejmują one BaPt
_, Ba3Pt2
_{_} _ Wykazano
_Ba2Pt i . , że platynid cezu, Cs
₂ Pt , ciemnoczerwony przezroczysty krystaliczny związek zawiera Pt ^2-
aniony. Platyna wykazuje również ujemne stopnie utlenienia na powierzchniach zredukowanych elektrochemicznie. Ujemne stopnie utlenienia wykazywane przez platynę są niezwykłe dla pierwiastków metalicznych i przypisuje się je relatywistycznej stabilizacji orbitali 6s.

Przewiduje się, że nawet kation PtO
²⁺₄ , w którym platyna występuje na stopniu utlenienia +10, może być osiągalny.

Sól Zeise'a , zawierająca ligand etylenowy , była jednym z pierwszych odkrytych związków metaloorganicznych . Dichloro(cyklookta-1,5-dieno)platyna(II) jest dostępnym w handlu kompleksem olefinowym , który zawiera łatwo wypierające ligandy dorsza („dorsz” to skrót od 1,5-cyklooktadienu). Kompleks dorsza i halogenki są dogodnymi punktami wyjścia do chemii platyny.

Cisplatyna lub cis -diaminodichloroplatyna(II) to pierwszy z serii leków chemioterapeutycznych zawierających platynę(II) o kwadratowej powierzchni. Inne obejmują karboplatynę i oksaliplatynę . Związki te są zdolne do sieciowania DNA i zabijania komórek na drodze podobnej do alkilujących środków chemioterapeutycznych . (Skutki uboczne cisplatyny obejmują nudności i wymioty, wypadanie włosów, szum w uszach, utratę słuchu i nefrotoksyczność).

Organiczne związki platyny, takie jak powyższe środki przeciwnowotworowe, jak również rozpuszczalne nieorganiczne kompleksy platyny, są rutynowo charakteryzowane przy użyciu spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego ¹⁹⁵
Pt .

Jon heksachloroplatynianowy
Anion soli Zeise'a
Dichloro(cyklookta-1,5-dien)platyna(II)
Cisplatyna

Historia

Wczesne zastosowania

Archeolodzy odkryli ślady platyny w złocie używanym w starożytnych egipskich pochówkach już w 1200 roku pne . Na przykład stwierdzono, że małe pudełko z pochówku Szepenupeta II było ozdobione złocisto-platynowymi hieroglifami. Jednak zakres wiedzy wczesnych Egipcjan na temat metalu jest niejasny. Jest całkiem możliwe, że nie zdawali sobie sprawy, że w ich złocie jest platyna.

Metal był używany przez rdzennych Amerykanów w pobliżu współczesnego Esmeraldas w Ekwadorze do produkcji artefaktów ze stopu białego złota i platyny. Archeolodzy zwykle kojarzą tradycję obróbki platyny w Ameryce Południowej z kulturą La Tolita ( ok. 600 pne - 200 n.e.), ale dokładne daty i lokalizacja są trudne, ponieważ większość platynowych artefaktów z tego obszaru była kupowana z drugiej ręki poprzez handel antykami, a nie niż uzyskane w drodze bezpośrednich wykopalisk archeologicznych. Aby obrobić metal, łączyli proszki złota i platyny przez spiekanie . Powstały stop złota z platyną byłby wtedy wystarczająco miękki, aby można go było kształtować za pomocą narzędzi. Platyna używana w takich przedmiotach nie była czystym pierwiastkiem, ale raczej naturalnie występującą mieszaniną metali z grupy platynowców z niewielkimi ilościami palladu, rodu i irydu.

Europejskie odkrycie

Pierwsza europejska wzmianka o platynie pojawia się w 1557 roku w pismach włoskiego humanisty Juliusa Caesara Scaligera jako opis nieznanego metalu szlachetnego znalezionego między Darién a Meksykiem, „którego żaden ogień ani żadna hiszpańska sztuczka nie była jeszcze w stanie upłynnić”. Od pierwszych zetknięć z platyną Hiszpanie postrzegali ten metal jako rodzaj nieczystości w złocie i jako taki był traktowany. Często po prostu je wyrzucano, a oficjalne zarządzenie zabraniało fałszowania złota platyną.

Ten alchemiczny symbol platyny powstał z połączenia symboli srebra ( księżyc ) i złota ( słońce ).

Antonio de Ulloa jest uznawany w historii Europy za odkrycie platyny.

W 1735 roku Antonio de Ulloa i Jorge Juan y Santacilia widzieli, jak rdzenni Amerykanie wydobywali platynę, podczas gdy Hiszpanie podróżowali przez Kolumbię i Peru przez osiem lat. Ulloa i Juan znaleźli miny z białawymi samorodkami metalu i zabrali je do domu, do Hiszpanii. Antonio de Ulloa wrócił do Hiszpanii i założył pierwsze laboratorium mineralogiczne w Hiszpanii i był pierwszym, który systematycznie badał platynę, co miało miejsce w 1748 r. Jego historyczny opis wyprawy zawierał opis platyny jako niedającej się oddzielić ani kalcynować . Ulloa przewidział również odkrycie kopalni platyny. Po opublikowaniu raportu w 1748 r. Ulloa nie kontynuował badań nad nowym metalem. W 1758 roku został wysłany do nadzorowania wydobycia rtęci w Huancavelica .

W 1741 roku Charles Wood , brytyjski metalurg , znalazł na Jamajce różne próbki kolumbijskiej platyny, które wysłał do Williama Brownrigga w celu dalszych badań.

Towarzystwu Królewskiemu szczegółowy opis tego metalu , stwierdzając, że nie widział o nim żadnej wzmianki we wcześniejszych opisach znanych minerałów. Brownrigg zwrócił również uwagę na niezwykle wysoką temperaturę topnienia platyny i ogniotrwałość wobec boraksu . ^{[ wymagane wyjaśnienie ]} Inni chemicy w całej Europie wkrótce zaczęli badać platynę, w tym Andreas Sigismund Marggraf , Torbern Bergman , Jöns Jakob Berzelius , William Lewis i Pierre'a Macquera . W 1752 roku Henrik Scheffer opublikował szczegółowy naukowy opis metalu, który nazwał „białym złotem”, w tym opis, w jaki sposób udało mu się stopić rudę platyny za pomocą arsenu . Scheffer opisał platynę jako mniej giętką niż złoto, ale o podobnej odporności na korozję.

Środki plastyczności

Karl von Sickingen intensywnie badał platynę w 1772 roku. Udało mu się wytworzyć plastyczną platynę przez stopienie jej ze złotem, rozpuszczenie stopu w gorącej wodzie królewskiej , wytrącenie platyny chlorkiem amonu , zapalenie chloroplatynianu amonu i młotkowanie otrzymanej drobno rozdrobnionej platyny w celu wytworzenia to spójne. Franz Karl Achard wykonał pierwszy platynowy tygiel w 1784 roku. Pracował z platyną, łącząc ją z arszenikiem, a następnie ulatniając arsen.

Ponieważ inni członkowie rodziny platyny nie zostali jeszcze odkryci (platyna była pierwsza na liście), Scheffer i Sickingen przyjęli fałszywe założenie, że ze względu na swoją twardość – nieco większą niż czystego żelaza – platyna byłaby względnie giętki, czasem nawet kruchy, podczas gdy w rzeczywistości jego plastyczność i ciągliwość są zbliżone do złota. Ich założeń nie można było uniknąć, ponieważ platyna, z którą eksperymentowali, była silnie zanieczyszczona niewielkimi ilościami pierwiastków z rodziny platynowców, takich jak osm i iryd , między innymi, które powodowały kruszenie stopu platyny. Stapianie tej zanieczyszczonej pozostałości platyny zwanej „plyoxenem” ^{[ potrzebne źródło ]} ze złotem było wówczas jedynym rozwiązaniem umożliwiającym uzyskanie giętkiego związku, ale obecnie dostępna jest bardzo czysta platyna, a z czystej platyny można bardzo łatwo wyciągnąć bardzo długie druty, ze względu na swoją krystaliczną strukturę, która jest podobna do wielu miękkich metali.

W 1786 roku Karol III z Hiszpanii udostępnił bibliotekę i laboratorium Pierre-François Chabaneau, aby pomóc mu w badaniach nad platyną. Chabaneau udało się usunąć różne zanieczyszczenia z rudy, w tym złoto, rtęć, ołów, miedź i żelazo. To doprowadziło go do przekonania, że pracuje z jednym metalem, ale w rzeczywistości ruda nadal zawierała jeszcze nieodkryte metale z grupy platynowców. Doprowadziło to do niespójnych wyników w jego eksperymentach. Czasami platyna wydawała się plastyczna, ale po dodaniu irydu byłaby znacznie bardziej krucha . Czasami metal był całkowicie niepalny, ale stopiony z osmem ulatniał się. Po kilku miesiącach Chabaneau udało się wyprodukować 23 kilogramy czystej, ciągliwej platyny, uderzając młotkiem i ściskając rozpaloną do białości formę gąbki. Chabeneau zdał sobie sprawę, że łatwość zatapiania się platyny nadałaby wartości wykonanym z niej przedmiotom, dlatego rozpoczął współpracę z Joaquínem Cabezasem, produkując sztabki i przybory platynowe. To zapoczątkowało tak zwaną „epokę platyny” w Hiszpanii.

Produkcja

Zdjęcie lotnicze kopalni platyny w RPA. Republika Południowej Afryki odpowiada za ~ 80% światowej produkcji platyny i większość znanych światowych złóż platyny.

Trend czasowy produkcji platyny

Platyna, wraz z resztą metali z grupy platynowców , jest komercyjnie uzyskiwana jako produkt uboczny wydobycia i przetwarzania niklu i miedzi . Podczas elektrorafinacji miedzi metale szlachetne, takie jak srebro, złoto i metale z grupy platynowców, a także selen i tellur osadzają się na dnie ogniwa jako „szlam anodowy”, który stanowi punkt wyjścia do ekstrakcji platynowców metale.

Jeśli czysta platyna znajduje się w złożach placera lub innych rudach, jest ona izolowana z nich różnymi metodami usuwania zanieczyszczeń. Ponieważ platyna jest znacznie gęstsza niż wiele jej zanieczyszczeń, lżejsze zanieczyszczenia można usunąć, po prostu unosząc je w cieczy. Platyna jest paramagnetykiem , podczas gdy nikiel i żelazo są ferromagnetykami . Te dwa zanieczyszczenia są zatem usuwane przez uruchomienie elektromagnesu nad mieszaniną. Ponieważ platyna ma wyższą temperaturę topnienia niż większość innych substancji, wiele zanieczyszczeń można spalić lub stopić bez topienia platyny. Wreszcie platyna jest odporna na działanie kwasu solnego i siarkowego, podczas gdy inne substancje są przez nie łatwo atakowane. Zanieczyszczenia metaliczne można usunąć, mieszając mieszaninę w jednym z dwóch kwasów i odzyskując pozostałą platynę.

Jedną z odpowiednich metod oczyszczania surowej platyny, która zawiera platynę, złoto i inne metale z grupy platynowców, jest obróbka jej wodą królewską, w której rozpuszcza się pallad, złoto i platyna, podczas gdy osm, iryd, ruten i rod pozostać bez reakcji. Złoto wytrąca się przez dodanie chlorku żelaza (II) , a po odsączeniu złota platynę wytrąca się jako chloroplatynian amonu przez dodanie chlorku amonu . Chloroplatynian amonu można przekształcić w platynę przez ogrzewanie. Niewytrącony heksachloroplatynian (IV) można zredukować pierwiastkowym cynkiem , a podobna metoda jest odpowiednia do odzyskiwania platyny na małą skalę z pozostałości laboratoryjnych. Wydobywanie i rafinacja platyny ma wpływ na środowisko.

Aplikacje

Przekrój katalizatora z metalowym rdzeniem

Z 218 ton platyny sprzedanej w 2014 roku 98 ton wykorzystano na urządzenia do kontroli emisji spalin (45%), 74,7 ton na biżuterię (34%), 20,0 ton na produkcję chemiczną i rafinację ropy naftowej (9,2%), a 5,85 ton na zastosowaniach elektrycznych, takich jak dyski twarde (2,7%). Pozostałe 28,9 ton trafiło do różnych innych mniejszych zastosowań, takich jak medycyna i biomedycyna, sprzęt szklarski, inwestycje, elektrody, leki przeciwnowotworowe, czujniki tlenu , świece zapłonowe i silniki turbinowe.

Katalizator

Najczęstszym zastosowaniem platyny jest katalizator w reakcjach chemicznych, często jako czerń platynowa . Jest stosowany jako katalizator od początku XIX wieku, kiedy platyna w proszku była używana do katalizowania zapłonu wodoru. Jego najważniejsze zastosowanie to w samochodach jako katalizator , który umożliwia całkowite spalanie niskich stężeń niespalonych węglowodorów ze spalin do dwutlenku węgla i pary wodnej. Platyna jest również stosowana w przemyśle naftowym jako katalizator w wielu oddzielnych procesach, ale zwłaszcza w reformingu katalitycznym surowej benzyny ciężkiej na benzynę o wyższej liczbie oktanowej, która staje się bogata w związki aromatyczne. PtO ₂ , znany również jako katalizator Adamsa , jest stosowany jako katalizator uwodorniania, szczególnie w przypadku olejów roślinnych . Platyna również silnie katalizuje rozkład nadtlenku wodoru do wody i tlenu i jest stosowana w ogniwach paliwowych jako katalizator do redukcji tlenu .

Standard

Prototypowa kierownica International Meter wyprodukowana przez firmę Johnson Matthey

W latach 1889-1960 metr był definiowany jako długość pręta ze stopu platyny i irydu (90:10), znanego jako międzynarodowy miernik prototypowy . Poprzednia sztabka została wykonana z platyny w 1799 roku. Do maja 2019 roku kilogram określano jako masę międzynarodowego prototypu kilograma , walca z tego samego stopu platyny i irydu wykonanego w 1879 roku.

Standardowy platynowy termometr oporowy (SPRT) jest jednym z czterech typów termometrów używanych do zdefiniowania Międzynarodowej Skali Temperatur z 1990 r. (ITS-90), międzynarodowego standardu kalibracji pomiarów temperatury. Drut oporowy w termometrze jest wykonany z czystej platyny (NIST wyprodukował druty z platyny o czystości chemicznej 99,999% wagowych). Oprócz zastosowań laboratoryjnych platynowa termometr oporowy (PRT) ma również wiele zastosowań przemysłowych, standardy przemysłowe obejmują ASTM E1137 i IEC 60751.

Standardowa elektroda wodorowa wykorzystuje również platynowaną elektrodę platynową ze względu na jej odporność na korozję i inne właściwości.

Jako inwestycja

Platyna jest metalem szlachetnym ; jego sztabka ma kod waluty ISO XPT. Monety, sztabki i sztabki są przedmiotem handlu lub kolekcjonowania. Platyna znajduje zastosowanie w jubilerstwie, zwykle jako stop 90–95%, ze względu na swoją bezwładność. Jest używany do tego celu ze względu na swój prestiż i nieodłączną wartość złota. Branżowe publikacje jubilerskie zalecają jubilerom przedstawianie drobnych rys na powierzchni (nazywanych przez nich patyną ) jako pożądanej cechy w celu podniesienia wartości wyrobów platynowych.

W zegarmistrzostwie Vacheron Constantin , Patek Philippe , Rolex , Breitling i inne firmy używają platyny do produkcji swoich limitowanych serii zegarków . Zegarmistrzowie doceniają wyjątkowe właściwości platyny, która nie matowieje i nie zużywa się (ta ostatnia cecha w porównaniu ze złotem).

W okresach trwałej stabilności gospodarczej i wzrostu cena platyny jest nawet dwukrotnie wyższa od ceny złota, podczas gdy w okresach niepewności gospodarczej cena platyny ma tendencję spadkową ze względu na zmniejszony popyt przemysłowy, spadając poniżej ceny złoto. Ceny złota są bardziej stabilne w czasach spowolnienia gospodarczego, ponieważ złoto jest uważane za bezpieczną przystań ^{[ potrzebne źródło ]} . Chociaż złoto jest również wykorzystywane w zastosowaniach przemysłowych, zwłaszcza w elektronice ze względu na jego zastosowanie jako przewodnika, jego zapotrzebowanie nie jest tak napędzane przez zastosowania przemysłowe ^{[ potrzebne źródło ]} . W XVIII wieku rzadkość platyny sprawiła, że król Francji Ludwik XV ogłosił, że jest to jedyny metal odpowiedni dla króla.

1000 centymetrów sześciennych platyny o czystości 99,9%, o wartości około 696 000 USD w cenach z dnia 29 czerwca 2016 r.
Cena platyny 1970-2022

Inne zastosowania

W laboratorium drut platynowy jest używany jako elektrody; patelnie i podpory platynowe są używane w analizie termograwimetrycznej ze względu na surowe wymagania dotyczące obojętności chemicznej po podgrzaniu do wysokich temperatur (~ 1000 ° C). Platyna jest stosowana jako stop w różnych produktach metalowych, w tym cienkich drutach, niekorozyjnych pojemnikach laboratoryjnych, instrumentach medycznych, protezach dentystycznych, stykach elektrycznych i termoparach. Platyna-kobalt, stop składający się z mniej więcej trzech części platyny i jednej części kobaltu, jest używany do wytwarzania stosunkowo silnych magnesów trwałych . Anody na bazie platyny są stosowane na statkach, rurociągach i stalowych pomostach. Leki zawierające platynę są stosowane w leczeniu wielu rodzajów nowotworów, w tym raka jąder i jajników, czerniaka, drobnokomórkowego i niedrobnokomórkowego raka płuc, szpiczaka i chłoniaków.

Symbol prestiżu w marketingu

Rzadkość platyny jako metalu sprawia, że reklamodawcy kojarzą ją z ekskluzywnością i bogactwem. Karty debetowe i kredytowe „Platynowe” mają większe przywileje niż karty „ złote ”. „ Platynowe nagrody ” to drugie co do wielkości możliwe, plasujące się powyżej „złotego”, „ srebrnego ” i „ brązowego ”, ale poniżej diamentu . Na przykład w Stanach Zjednoczonych album muzyczny, który sprzedał się w ponad 1 milionie egzemplarzy, zostanie uznany za „platynowy”, podczas gdy album, który sprzedał się w ponad 10 milionach egzemplarzy, otrzyma certyfikat „diamentowy”. Niektóre produkty, takie jak blendery i pojazdy, o srebrzystobiałym kolorze są identyfikowane jako „platyna”. Platyna jest uważana za metal szlachetny, chociaż jej użycie nie jest tak powszechne jak złoto czy srebro. Rama Korony Królowej Elżbiety Królowej Matki , wyprodukowana na jej koronację jako Małżonka Króla Jerzego VI , jest wykonany z platyny. Była to pierwsza brytyjska korona wykonana z tego konkretnego metalu.

Problemy zdrowotne

Według Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom krótkotrwałe narażenie na sole platyny może powodować podrażnienie oczu, nosa i gardła, a długotrwałe narażenie może powodować alergie zarówno układu oddechowego, jak i skóry. Obecna OSHA to 2 mikrogramy na metr sześcienny powietrza uśrednione podczas 8-godzinnej zmiany roboczej. Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy ustalił zalecany limit narażenia (REL) dla platyny na 1 mg/m ³ w ciągu 8-godzinnego dnia pracy.

Ponieważ platyna jest katalizatorem w produkcji gumy silikonowej i żelowych elementów kilku rodzajów implantów medycznych (implanty piersi, protezy stawów, sztuczne krążki lędźwiowe, porty dostępu naczyniowego itp.), istnieje możliwość, że platyna przedostanie się do organizmu i powodować działania niepożądane zasługuje na zbadanie. Food and Drug Administration i inne instytucje dokonały przeglądu tej kwestii i nie znalazły dowodów sugerujących toksyczność in vivo . Chemicznie niezwiązana platyna została zidentyfikowana przez FDA jako „fałszywe lekarstwo na raka”. Nieporozumienie jest tworzone przez pracowników służby zdrowia, którzy niewłaściwie używają nazwy metalu jako slangowego określenia leków stosowanych w chemioterapii opartych na platynie, takich jak cisplatyna. ^{[ Potrzebne źródło ]} Są to związki platyny, a nie sam metal.

Zobacz też

Dalsza lektura

Młody, Gordon (listopad 1983). „Cudowny metal - platyna”. National Geographic . Tom. 164, nr. 5. s. 686–706. ISSN 0027-9358 . OCLC 643483454 .

Linki zewnętrzne

Platyna w układzie okresowym filmów (University of Nottingham)
Nuklidy i izotopy Wydanie czternaste: Wykres nuklidów , General Electric Company, 1989.
Kieszonkowy przewodnik NIOSH po zagrożeniach chemicznych - platynowe centra kontroli i zapobiegania chorobom
„Baza danych PGM” .
„Zrównoważony historyczny opis sekwencji odkryć platyny; zilustrowany” .
„Johnson Matthey Technology Review: bezpłatny kwartalnik poświęcony badaniom naukowym i technologicznym w zastosowaniach przemysłowych (wcześniej publikowany jako Platinum Metals Review)” .
„Statystyki i informacje dotyczące metali z grupy platynowców” . Służba Geologiczna Stanów Zjednoczonych.
„Międzynarodowe Stowarzyszenie Metali z Grupy Platynowców” .