Οι ιδιότητες και οι εφαρμογές του πλατίνα

Το λευκόχρυσο είναι ένα πυκνό, σταθερό και σπάνιο μέταλλο που χρησιμοποιείται συχνά σε κοσμήματα για την ελκυστική, ασημένια εμφάνισή του, καθώς και σε ιατρικές, ηλεκτρονικές και χημικές εφαρμογές λόγω των διαφόρων και μοναδικών χημικών και φυσικών του ιδιοτήτων.

Ιδιότητες

• Ατομικό σύμβολο: Pt
• Ατομικός αριθμός: 78
• Στοιχείο Κατηγορία: μεταβατικό μέταλλο
• Πυκνότητα: 21,45 g / cm³
• Σημείο τήξης: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
• Σημείο βρασμού: 6917 ° F (3825 ° C)
• Σκληρότητα του Moh: 4-4.5

Χαρακτηριστικά

Το μέταλλο λευκόχρυσου έχει πολλές χρήσιμες ιδιότητες, γεγονός που εξηγεί την εφαρμογή του σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών. Είναι ένα από τα πυκνότερα μεταλλικά στοιχεία - σχεδόν διπλάσια πυκνότητα από το μόλυβδο - και πολύ σταθερό, δίνοντας στο μέταλλο εξαιρετικές αντοχές στη διάβρωση. Ένας καλός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας, η πλατίνα είναι επίσης εύπλαστο και όλκιμο.

Το λευκόχρυσο θεωρείται βιολογικά συμβατό μέταλλο επειδή είναι μη τοξικό και σταθερό, επομένως δεν αντιδρά με ή επηρεάζει αρνητικά τους ιστούς του σώματος. Πρόσφατες έρευνες έδειξαν επίσης ότι η πλατίνη αναστέλλει την ανάπτυξη ορισμένων καρκινικών κυττάρων.

Ιστορία

Ένα κράμα των μετάλλων της ομάδας πλατίνας (PGMs), το οποίο περιλαμβάνει πλατίνα, χρησιμοποιήθηκε για να διακοσμήσει το Κάστρο των Θηβών, έναν αιγυπτιακό τάφο που χρονολογείται γύρω στα 700 π.Χ. Αυτή είναι η παλαιότερη γνωστή χρήση πλατίνας, αν και οι προ-Κολομβιανοί Νότια Αμερικανοί έκαναν επίσης στολίδια από χρυσό και κράματα πλατίνας.

Οι Ισπανοί conquistadors ήταν οι πρώτοι Ευρωπαίοι που συναντήθηκαν στο μέταλλο, παρόλο που το έβρισκαν ενοχλητικό για την επιδίωξη του αργύρου λόγω της παρόμοιας εμφάνισής του. Αναφέρθηκαν στο μέταλλο ως Πλατίνα - μια έκδοση του Πλάτα , η ισπανική λέξη για το ασήμι - ή Platina del Pinto λόγω της ανακάλυψής του στην άμμο κατά μήκος των όχθων του ποταμού Pinto στη σύγχρονη Κολούμπια.

Αν και μελετήθηκε από πολλούς Αγγλικούς, Γαλλικούς και Ισπανούς χημικούς στα μέσα του 18ου αιώνα, ο Francois Chabaneau ήταν ο πρώτος που παράγει ένα καθαρό δείγμα μεταλλικού λευκοχρύσου το 1783. Το 1801 ο Άγγλος William Wollaston ανακάλυψε μια μέθοδο για την αποτελεσματική εξαγωγή του μετάλλου από το οποίο είναι πολύ παρόμοιο με τη διαδικασία που χρησιμοποιείται σήμερα.

Η ασημένια εμφάνιση του πλατινένιου μετάλλου το κατέστησε γρήγορα ένα πολύτιμο εμπόρευμα μεταξύ των δικαιωμάτων και οι πλούσιοι που αναζητούσαν κοσμήματα κατασκευασμένα από το τελευταίο πολύτιμο μέταλλο.

Η αυξανόμενη ζήτηση οδήγησε στην ανακάλυψη μεγάλων κοιτασμάτων στις οροσειρές των Ουραλίων το 1824 και στον Καναδά το 1888, αλλά το εύρημα που θα άλλαζε θεμελιωδώς το μέλλον της πλατίνας δεν έφτασε μέχρι το 1924, όταν ένας αγρότης στη Νότια Αφρική έπεσε σε ένα πλατύσπορο σε ένα ποτάμι. Αυτό τελικά οδήγησε στην ανακάλυψη του γεωλόγου Χανς Μαρένσκυ για το πυριγενές σύμπλεγμα Bushveld, το μεγαλύτερο απόθεμα πλατίνας στη γη.

Αν και κάποιες βιομηχανικές εφαρμογές πλατίνας (π.χ. επίστρωση με μπουζί) λειτουργούσαν στα μέσα του 20ου αιώνα, οι περισσότερες από τις σημερινές ηλεκτρονικές, ιατρικές και αυτοκινητοβιομηχανικές εφαρμογές έχουν αναπτυχθεί μόνο από το 1974, όταν οι κανονισμοί για την ποιότητα του αέρα στις ΗΠΑ ξεκίνησαν την εποχή του αυτοκαταλύτη .

Από τότε, η πλατίνα έχει επίσης γίνει επενδυτικό μέσο και διαπραγματεύεται στο Χρηματιστήριο Εμπορευμάτων της Νέας Υόρκης και στην Αγορά Λιανικής Platinum και Palladium.

Παραγωγή

Παρόλο που η πλατίνα συμβαίνει συχνότερα με φυσικές αποθέσεις, οι μεταλλωρύχοι της πλατίνας και της μεταλλικής ομάδας της πλατίνας (PGM) συνήθως εξαγάγουν το μέταλλο από το σπερυλίτη και το συνιτρώ, δύο μεταλλεύματα που περιέχουν πλατίνα.

Το λευκόχρυσο βρίσκεται πάντα δίπλα σε άλλα PGM. Στο συγκρότημα Bushveld της Νότιας Αφρικής και σε περιορισμένο αριθμό άλλων σωμάτων μετάλλων, τα PGMs εμφανίζονται σε επαρκείς ποσότητες, ώστε να καταστεί οικονομικό να εξαχθούν αποκλειστικά αυτά τα μέταλλα. ενώ στις καταθέσεις Sudyl της Ρωσίας Norilsk και του Καναδά η πλατίνα και άλλες PGM εξάγονται ως υποπροϊόντα νικελίου και χαλκού. Η εξόρυξη πλατίνας από μεταλλεύματα είναι τόσο κεφαλαιουχική όσο και εργατική. Μπορεί να χρειαστούν έως και 6 μήνες και 7 έως 12 τόνοι μεταλλεύματος για την παραγωγή μιας ουγγιάς τρια (31.135g) καθαρής πλατίνας.

Το πρώτο στάδιο αυτής της διαδικασίας είναι η σύνθλιψη μετάλλων που περιέχουν λευκόχρυσο και η εμβάπτιση του στο αντιδραστήριο που περιέχει νερό. μια διαδικασία γνωστή ως «επίπλευση αφρού». Κατά τη διάρκεια της επίπλευσης, ο αέρας αντλείται μέσω του πολτού ορυκτού-νερού. Τα σωματίδια πλατίνας προσκολλώνται χημικά στο οξυγόνο και ανυψώνονται στην επιφάνεια σε έναν αφρό που αφαιρείται για περαιτέρω διύλιση.

Αφού στεγνώσει, η πυκνή σκόνη εξακολουθεί να περιέχει λιγότερο από 1% λευκόχρυσο. Εν συνεχεία θερμαίνεται στους 2732F ° (1500C °) σε ηλεκτρικούς κλιβάνους και ο αέρας διοχετεύεται και πάλι, αφαιρώντας τις ακαθαρσίες σιδήρου και θείου. Χρησιμοποιούνται ηλεκτρολυτικές και χημικές τεχνικές για την εξαγωγή νικελίου, χαλκού και κοβαλτίου, με αποτέλεσμα ένα συμπύκνωμα 15-20% PGMs.

Το Aqua regia (ένα μείγμα νιτρικού οξέος και υδροχλωρικού οξέος) χρησιμοποιείται για τη διάλυση του μεταλλικού λευκοχρύσου από το συμπύκνωμα ορυκτών δημιουργώντας χλώριο που προσκολλάται στο λευκόχρυσο για να σχηματίσει χλωροπλατινικό οξύ. Στο τελικό στάδιο, χρησιμοποιείται χλωριούχο αμμώνιο για τη μετατροπή του χλωροπλατινικού οξέος σε εξαχλωρολευκόχρυσο αμμωνίου, το οποίο μπορεί να καεί για να σχηματίσει καθαρό μέταλλο πλατίνας.

Τα καλά νέα είναι ότι δεν παράγεται όλη η πλατίνα από πρωτογενείς πηγές σε αυτή τη μακρά και δαπανηρή διαδικασία. Σύμφωνα με τις στατιστικές των Ηνωμένων Πολιτειών Γεωλογικής Επισκόπησης (USGS), περίπου το 30% των 8,53 εκατομμυρίων ουγκιών πλατίνας που παράγονται παγκοσμίως το 2012 προήλθαν από ανακυκλωμένες πηγές.

Με τους πόρους του στο συγκρότημα Bushveld, η Νότια Αφρική είναι μακράν ο μεγαλύτερος παραγωγός πλατίνας, που παρέχει πάνω από το 75% της παγκόσμιας ζήτησης, ενώ η Ρωσία (25 τόνοι) και η Ζιμπάμπουε (7,8 τόνοι) είναι επίσης μεγάλοι παραγωγοί. Το Anglo Platinum (Amplats), το Norilsk Nickel και το Impala Platinum (Implats) είναι οι μεγαλύτεροι μεμονωμένοι παραγωγοί μετάλλου πλατίνας.

Εφαρμογές

Για ένα μέταλλο του οποίου η ετήσια παγκόσμια παραγωγή είναι μόλις 192 τόνοι, η πλατίνα βρίσκεται και είναι κρίσιμη για την παραγωγή πολλών καθημερινών αντικειμένων.

Η μεγαλύτερη χρήση, που αντιπροσωπεύει περίπου το 40% της ζήτησης, είναι η βιομηχανία κοσμημάτων όπου χρησιμοποιείται κυρίως στο κράμα που παράγει λευκό χρυσό. Εκτιμάται ότι πάνω από το 40% των βέρα που πωλούνται στις ΗΠΑ περιέχουν κάποια πλατίνα. Οι ΗΠΑ, η Κίνα, η Ιαπωνία και η Ινδία είναι οι μεγαλύτερες αγορές κοσμημάτων πλατίνας.

Η αντοχή στη διάβρωση του πλατίνα και η σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία το καθιστούν ιδανικό ως καταλύτη σε χημικές αντιδράσεις. Οι καταλύτες επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις χωρίς να τροποποιούνται χημικά στη διαδικασία.

Η κύρια εφαρμογή του Platinum σε αυτόν τον τομέα, που αντιπροσωπεύει περίπου το 37% της συνολικής ζήτησης για το μέταλλο, είναι σε καταλυτικούς μετατροπείς αυτοκινήτων. Οι καταλυτικοί μετατροπείς μειώνουν τις επιβλαβείς χημικές ουσίες από τις εκπομπές καυσαερίων προκαλώντας αντιδράσεις που μετατρέπουν πάνω από το 90% των υδρογονανθράκων (μονοξείδιο του άνθρακα και οξείδια του αζώτου) σε άλλες λιγότερο επιβλαβείς ενώσεις.

Το λευκόχρυσο χρησιμοποιείται επίσης για να καταλύει το νιτρικό οξύ και τη βενζίνη. αυξάνοντας τα επίπεδα οκτανίων στα καύσιμα. Στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών, τα χωνευτήρια πλατίνας χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κρυστάλλων ημιαγωγών για λέιζερ, ενώ τα κράματα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μαγνητικών δίσκων για σκληρούς δίσκους υπολογιστών και για τη μεταγωγή επαφών στους ελέγχους της αυτοκινητοβιομηχανίας.

Η ζήτηση από την ιατρική βιομηχανία αυξάνεται καθώς η πλατίνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για τις αγώγιμες ιδιότητές της σε ηλεκτρόδια βηματοδότη όσο και για εμφυτεύματα φωνής και αμφιβληστροειδούς και για τις αντικαρκινικές ιδιότητές της στα φάρμακα (π.χ. καρβοπλατίνη και σισπλατίνη).

Παρακάτω είναι μια λίστα με μερικές από τις πολλές άλλες εφαρμογές για πλατίνα:

• Με ρόδιο, που χρησιμοποιείται για την κατασκευή θερμοστοιχείων υψηλής θερμοκρασίας
• Για να δημιουργήσετε οπτικά καθαρό, επίπεδο γυαλί για τηλεοράσεις, οθόνες LCD και οθόνες
• Για να δημιουργήσετε νήματα από γυαλί για οπτικές ίνες
• Στα κράματα που χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό των άκρων των αυτοκινητοβιομηχανιών και αεροναυτικών μπουζί
• Ως υποκατάστατο του χρυσού σε ηλεκτρονικές συνδέσεις
• Σε επικαλύψεις κεραμικών πυκνωτών σε ηλεκτρονικές συσκευές
• Σε κράματα υψηλής θερμοκρασίας για ακροφύσια καυσίμου αεριωθουμένων και κώνοι μύτης βλήματος
• Στα οδοντικά εμφυτεύματα
• Για να φτιάξετε φλάστες υψηλής ποιότητας
• Σε ανιχνευτές καπνού και μονοξειδίου του άνθρακα
• Για την κατασκευή σιλικόνων
• Σε επικαλύψεις για ξυράφια

_Πηγές:

_{Ξύλο, Ίαν. 2004. Πλατίνα . Βιβλία συγκριτικής αξιολόγησης (Νέα Υόρκη).}

_{Η Διεθνής Ένωση Μέταλλας της Ομάδας Platinum (IPA).}

_{Πηγή: http://ipa-news.com/}

_{USGS: Μέταλλα ομάδας πλατίνας.}

_{Πηγή: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/}