Platīns ir blīvs, stabils un rets metāls, ko bieži izmanto rotaslietās tā pievilcīgā, sudrabam līdzīgā izskata dēļ, kā kā arī medicīnas, elektronikas un ķīmijas lietojumos, pateicoties tā dažādajām un unikālajām ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām īpašības.
Rekvizīti
- Atomu simbols: Pt
- Atomu skaits: 78
- Elementu kategorija: pārejas metāls
- Blīvums: 21,45 grami / centimetrs3
- Kušanas temperatūra: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
- Viršanas temperatūra: 6917 ° F (3825 ° C)
- Moha cietība: 4-4,5
Raksturlielumi
Platīna metālam ir vairākas noderīgas īpašības, kas izskaidro tā pielietojumu dažādās nozarēs. Tas ir viens no blīvākajiem metāla elementiem - gandrīz divreiz blīvāks par svinu - un ļoti stabils, dodot metālam izcilu korozija izturīgas īpašības. Labs elektrības vadītājs, arī platīns kaļams (spēj veidot bez lūzuma) un kaļamais (spēj deformēties, nezaudējot izturību).
Platīns tiek uzskatīts par bioloģiski saderīgu metālu, jo tas nav toksisks un stabils, tāpēc nereaģē ar ķermeņa audiem un negatīvi neietekmē tos. Jaunākie pētījumi arī parādīja, ka platīns kavē noteiktu vēža šūnu augšanu.
Vēsture
Metāla sakausējums platīna grupas metāli (PGM), kurā ietilpst platīns, tika izmantots, lai dekorētu Thebes zārku, ēģiptiešu kapu, kas datēta ar aptuveni 700. gadu pirms mūsu ēras. Tas ir agrākais zināmais platīna pielietojums, lai gan pirmskolumbijas dienvidamerikāņi rotājumus izgatavoja arī no zelta un platīna sakausējumi.
Spāņu konkistadori bija pirmie eiropieši, kas sastapās ar metālu, lai gan viņi uzskatīja, ka tas ir traucēklis, meklējot sudrabu līdzīgā izskata dēļ. Viņi atsaucās uz metālu kā Platīna- versija Plata, spāņu vārds apzīmē sudrabu - vai Platina del Pinto tāpēc, ka to atklāja smiltīs Pinto upes krastos mūsdienu Kolumbijā.
Pirmais iestudējums un liels atklājums
Lai gan 18. gadsimta vidū to pētīja vairāki angļu, franču un spāņu ķīmiķi, 1783. gadā Francois Chabaneau bija pirmais, kurš ražoja tīru platīna metāla paraugu. 1801. gadā anglis Viljams Volastons atklāja metodi, kā efektīvi iegūt metālu no rūdas, kas ir ļoti līdzīga mūsdienās izmantotajam procesam.
Platīna metāla sudraba izskats ātri padarīja to par vērtīgu preci starp autoratlīdzību un turīgajiem, kuri meklēja rotaslietas, kas izgatavotas no jaunākajiem dārgmetāliem.
Pieaugošā pieprasījuma dēļ 1824. gadā Urālu kalnos tika atklāti lieli nogulumi un 1888. gadā - Kanāda, taču atradums, kas būtiski mainīt platīna nākotni tikai 1924. gadā, kad Dienvidāfrikas zemnieks paklupa platīna tīrradnī upes gultne. Tas galu galā noveda pie tā, ka ģeologs Hanss Merenskis atklāja Bušvelda magmatisko kompleksu - lielāko platīna noguldījumu uz zemes.
Nesenie platīna lietojumi
Lai gan 20. gadsimta vidū tika izmantoti daži platīna rūpnieciskie pielietojumi (piemēram, aizdedzes sveces pārklājumi), lielākā daļa elektroniskās, medicīniskās un automobiļu lietojumprogrammas ir izstrādātas tikai kopš 1974. gada, kad gaisa kvalitātes noteikumi ASV uzsāka autokatalizatoru laikmets.
Kopš tā laika platīns ir kļuvis par ieguldījumu instrumentu, un ar to tiek tirgots Ņujorkas preču birža un Londonas platīna un pallādija tirgus.
Platīna ražošana
Lai gan platīns visbiežāk dabiski rodas placera nogulsnēs, platīna un platīna grupas metāls (PGM) kalnrači metālu parasti iegūst no spererīta un kooperīta - divām platīnu saturošām rūdām.
Platīns vienmēr ir atrodams līdzās citiem PGM. Dienvidāfrikas Bušvelda kompleksā un ierobežotā skaitā citu rūdas ķermeņi, PGM sastopami pietiekamā daudzumā, lai būtu ekonomiski izdevīgi iegūt tikai šos metālus; tā kā Krievijas Noriļskas un Kanādas Sudburijas noguldījumos platīns un citi PGM tiek iegūti kā niķelis un varš. Platīna iegūšana no rūdas ir gan kapitāla, gan darbietilpīga. Vienas Trojas unces (31,135 g) tīra platīna ražošanai var būt nepieciešami līdz 6 mēnešiem un 7 līdz 12 tonnām rūdas.
Pirmais solis šajā procesā ir sasmalcināt platīnu saturošu rūdu un iegremdēt to reaģentā, kas satur ūdeni; process, kas pazīstams kā “putošanas flotācija”. Flotācijas laikā gaiss tiek sūknēts caur rūdas-ūdens vircu. Platīna daļiņas ķīmiski pievienojas skābeklim un putās, kas tiek nosmeltas, paceļas uz virsmas, lai tās tālāk attīrītu.
Pēdējie ražošanas posmi
Pēc žāvēšanas koncentrētais pulveris joprojām satur mazāk nekā 1% platīna. Pēc tam elektriskajās krāsnīs to sasilda virs 2732F ° (1500C °), un gaiss atkal tiek izpūsts, noņemot dzelzs un sēra piemaisījumi. Elektrolītiskās un ķīmiskās metodes tiek izmantotas niķeļa, vara un kobalta, kā rezultātā 15-20% PGM koncentrāts.
Aqua regia (slāpekļskābes un sālsskābes maisījums) tiek izmantots, lai izšķīdinātu platīna metālu no minerālu koncentrāta, izveidojot hloru, kas pievienojas platīnam, veidojot hloroplatīnu skābe. Pēdējā posmā amonija hlorīdu izmanto, lai hloroplatīnskābi pārveidotu par amonija heksahloroplatinātu, kuru var sadedzināt, veidojot tīru platīna metālu.
Lielākie platīna ražotāji
Labā ziņa ir tā, ka šajā garajā un dārgajā procesā ne visu platīnu ražo no primāriem avotiem. Pēc Amerikas Savienoto Valstu Ģeoloģijas dienests (USGS) statistika liecina, ka aptuveni 30% no visā pasaulē saražotajiem 8,53 miljoniem unci platīna 2012. gadā iegūti no pārstrādātiem avotiem.
Ar saviem resursiem Bušvelda kompleksā Dienvidāfrika ir neapšaubāmi lielākā platīna ražotāja, piegādā vairāk nekā 75% no pasaules pieprasījuma, savukārt Krievija (25 tonnas) un Zimbabve (7,8 tonnas) ir arī lielas ražotājiem. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel un Impala Platinum (Implats) ir lielākie individuālie platīna ražotāji metāls.
Pieteikumi
Metālam, kura gada produkcija pasaulē ir tikai 192 tonnas, platīns ir atrodams daudzos ikdienas priekšmetos un ir kritisks to ražošanai.
Vislielākais lietojums, kas veido apmēram 40% no pieprasījuma, ir juvelierizstrādājumu nozare, kur to galvenokārt izmanto sakausējumos, kas ražo balto zeltu. Tiek lēsts, ka vairāk nekā 40% ASV pārdoto laulības gredzenu satur zināmu platīnu. ASV, Ķīna, Japāna un Indija ir lielākie platīna rotaslietu tirgi.
Rūpnieciskie pielietojumi
Platīna izturība pret koroziju un stabilitāte augstā temperatūrā padara to par ideālu kā ķīmisko reakciju katalizatoru. Katalizatori paātrina ķīmiskās reakcijas, paši procesā nemainoties.
Platīna galvenais pielietojums šajā nozarē, kas veido aptuveni 37% no kopējā metāla pieprasījuma, ir automašīnu katalizatoros. Katalītiskie neitralizatori samazina kaitīgo ķīmisko vielu izplūdes gāzu emisijas, ierosinot reakcijas pārvērst 90% ogļūdeņražu (oglekļa monoksīds un slāpekļa oksīdi) citos, mazāk kaitīgos, savienojumi.
Platīnu izmanto arī slāpekļskābes un benzīna katalizēšanai; palielinot oktāna līmeni degvielā. Elektronikas nozarē platīna tīģeļus izmanto pusvadītāju kristālu ražošanai lāzeriem, savukārt sakausējumus izmanto magnētisko disku izgatavošanai datoru cietajiem diskiem un kontaktu pārslēgšanai automobiļos vadīklas.
Medicīnas lietojumi
Pieprasījums pēc medicīnas nozares pieaug, jo platīnu var izmantot gan tā elektrovadītspējas dēļ elektrokardiostimulatoros. elektrodiem, kā arī fonētiskajiem un tīklenes implantiem, kā arī par tā pretvēža īpašībām narkotikās (piemēram, karboplatīnā un cisplatīns).
Zemāk ir saraksts ar dažām citām platīna lietojumprogrammām:
- Ar rodiju, ko izmanto augstas temperatūras termopāriem
- Lai izgatavotu optiski tīru plakanu stiklu televizoriem, LCD un monitoriem
- Izgatavot stikla vītnes šķiedru optikai
- Sakausējumos, ko izmanto automobiļu un aeronautikas svecīšu uzgaļu veidošanai
- Kā zelta aizvietotājs elektroniskajos savienojumos
- Keramisko kondensatoru pārklājumi elektroniskajās ierīcēs
- Augstas temperatūras sakausējumos reaktīvās degvielas sprauslām un raķešu deguna konusiem
- Zobu implantos
- Izgatavot augstas kvalitātes flautas
- Dūmu un oglekļa monoksīda detektoros
- Silikonu ražošanai
- Skuvekļu pārklājumos