Właściwości i zastosowania platyny

Platyna to gęsty, stabilny i rzadki metal, który jest często używany w biżuterii ze względu na atrakcyjny, srebrny wygląd jak również w zastosowaniach medycznych, elektronicznych i chemicznych ze względu na różnorodne i unikalne właściwości chemiczne i fizyczne nieruchomości.

Nieruchomości

  • Symbol atomowy: Pt
  • Liczba atomowa: 78
  • Kategoria elementu: Metal przejściowy
  • Gęstość: 21,45 gramów / centymetr3
  • Temperatura topnienia: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
  • Temperatura wrzenia: 6917 ° F (3825 ° C)
  • Twardość Moha: 4-4,5

Charakterystyka

Metal platynowy ma wiele przydatnych właściwości, co wyjaśnia jego zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jest to jeden z najgęstszych elementów metalowych - prawie dwukrotnie gęstszy od ołowiu - i bardzo stabilny, dzięki czemu metal jest doskonały korozja właściwości odporne. Platyna jest dobrym przewodnikiem elektryczności ciągliwy (nadające się do formowania bez pękania) i ciągliwe (z możliwością odkształcenia bez utraty wytrzymałości).

Platyna jest uważana za metal biologicznie kompatybilny, ponieważ jest nietoksyczny i stabilny, więc nie reaguje z tkankami ciała ani nie wpływa na nie negatywnie. Ostatnie badania wykazały również, że platyna hamuje wzrost niektórych komórek rakowych.

Historia

Stop metale z grupy platynowców (PGM), który zawiera platynę, został użyty do dekoracji szkatułki Teb, egipskiego grobowca pochodzącego z około 700 roku pne. Jest to najwcześniejsze znane zastosowanie platyny, chociaż prekolumbijscy mieszkańcy Ameryki Południowej wytwarzali również ozdoby ze złota i platyny stopy.

Hiszpańscy konkwistadorzy byli pierwszymi Europejczykami, którzy zetknęli się z metalem, chociaż uznali go za uciążliwy w pogoni za srebrem ze względu na jego podobny wygląd. Nazwali metal jako Platina—Wersja Plata, hiszpańskie słowo oznaczające srebro - lub Platina del Pinto ze względu na jego odkrycie w piaskach wzdłuż brzegów rzeki Pinto we współczesnej Kolumbii.

Pierwsza produkcja i wielkie odkrycie

Chociaż badany przez wielu angielskich, francuskich i hiszpańskich chemików w połowie XVIII wieku, Francois Chabaneau był pierwszym, który wyprodukował próbkę czystej platyny w 1783 roku. W 1801 roku Anglik William Wollaston odkrył metodę efektywnego wydobywania metalu z rudy, która jest bardzo podobna do procesu stosowanego obecnie.

Srebrny wygląd platyny szybko uczynił go cenionym towarem wśród członków rodziny królewskiej i bogatych, którzy poszukiwali biżuterii wykonanej z najnowszego metalu szlachetnego.

Rosnący popyt doprowadził do odkrycia dużych złóż na Uralu w 1824 r. I Kanadzie w 1888 r., Ale odkrycie to fundamentalna zmiana przyszłość platyny nadeszła dopiero w 1924 roku, kiedy rolnik z RPA natknął się na samorodek platyny w koryto rzeczne. Ostatecznie doprowadziło to do odkrycia przez geologa Hansa Merensky'ego kompleksu magmowego Bushveld, największego złoża platyny na ziemi.

Najnowsze zastosowania platyny

Chociaż niektóre przemysłowe zastosowania platyny (np. Powłoki świec zapłonowych) były używane do połowy XX wieku, większość obecnych Zastosowania elektroniczne, medyczne i motoryzacyjne powstały dopiero od 1974 r., kiedy przepisy dotyczące jakości powietrza w USA zainicjowały era autokatalizatora.

Od tego czasu platyna stała się instrumentem inwestycyjnym i jest przedmiotem obrotu na giełdzie New York Mercantile Exchange i Londyński rynek platyny i palladu.

Produkcja platyny

Chociaż platyna najczęściej występuje naturalnie w osadach platyny, platyna i metal z grupy platynowców (PGM) górnicy zwykle wydobywają metal z kerrylitu i miedziitu, dwóch rud zawierających platynę.

Platynę zawsze można znaleźć obok innych PGM. W kompleksie Bushveld w Afryce Południowej i ograniczonej liczbie innych rudy, PGM występują w wystarczających ilościach, aby opłacalne było wyłącznie wydobywanie tych metali; mając na uwadze, że w rosyjskim Norylsku i Kanadzie w Sudbury, platyna i inne PGM są wydobywane jako produkty uboczne nikiel i miedź. Wydobywanie platyny z rudy jest zarówno kapitałochłonne, jak i pracochłonne. Wytworzenie jednej uncji (31,135 g) czystej platyny może zająć do 6 miesięcy i od 7 do 12 ton rudy.

Pierwszym krokiem w tym procesie jest rozdrobnienie rudy zawierającej platynę i zanurzenie jej w odczynniku zawierającym wodę; proces znany jako „flotacja piany”. Podczas flotacji przez zawiesinę wody rudnej pompowane jest powietrze. Cząsteczki platyny chemicznie łączą się z tlenem i wznoszą się na powierzchnię w postaci piany, która jest zgarniana w celu dalszego rafinowania.

Końcowe etapy produkcji

Po wysuszeniu skoncentrowany proszek nadal zawiera mniej niż 1% platyny. Następnie jest podgrzewany do ponad 2732F ° (1500 ° C) w piecach elektrycznych, a powietrze jest ponownie przedmuchiwane, usuwając żelazo i zanieczyszczenia siarkowe. Do ekstrakcji niklu, miedzi i niklu stosuje się techniki elektrolityczne i chemiczne kobalt, co daje koncentrat 15-20% PGM.

Aqua regia (mikstura kwasu azotowego i kwasu solnego) służy do rozpuszczania platyny metalicznej z koncentratu mineralnego poprzez tworzenie chloru, który łączy się z platyną, tworząc chloroplatynę kwas. Na ostatnim etapie chlorek amonu jest używany do przekształcenia kwasu chloroplatynowego w heksachloroplatynian amonu, który można spalić w celu uzyskania czystej platyny.

Najwięksi producenci platyny

Dobra wiadomość jest taka, że ​​nie cała platyna jest produkowana ze źródeł pierwotnych w tym długim i kosztownym procesie. Według United States Geological Survey (USGS) statystyki, około 30% z 8,53 miliona uncji platyny wyprodukowanej na całym świecie w 2012 r. pochodziło z recyklingu.

Ze swoimi zasobami skupionymi w kompleksie Bushveld RPA jest zdecydowanie największym producentem platyny, zaspokaja ponad 75% światowego zapotrzebowania, podczas gdy Rosja (25 ton) i Zimbabwe (7,8 ton) są również duże producentów. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel i Impala Platinum (Implats) są najwięksi indywidualni producenci platyny metal.

Aplikacje

W przypadku metalu, którego roczna globalna produkcja wynosi zaledwie 192 tony, w wielu przedmiotach codziennego użytku znajduje się platyna, która ma kluczowe znaczenie dla produkcji.

Największym zastosowaniem, stanowiącym około 40% zapotrzebowania, jest przemysł jubilerski, gdzie jest stosowany głównie w stopie, z którego wytwarza się białe złoto. Szacuje się, że ponad 40% obrączek ślubnych sprzedawanych w USA zawiera platynę. Stany Zjednoczone, Chiny, Japonia i Indie to największe rynki biżuterii platynowej.

Zastosowania przemysłowe

Odporność na korozję i stabilność w wysokich temperaturach platyny czynią ją idealnym katalizatorem w reakcjach chemicznych. Katalizatory przyspieszają reakcje chemiczne, nie ulegając przy tym chemicznej zmianie.

Głównym zastosowaniem platyny w tym sektorze, stanowiącym około 37% całkowitego zapotrzebowania na metal, są katalizatory samochodowe. Katalizatory redukują szkodliwe chemikalia z emisji spalin poprzez inicjowanie reakcji, które zamienić 90% węglowodorów (tlenek węgla i tlenki azotu) w inne, mniej szkodliwe, związki.

Platyna jest również używana do katalizowania kwasu azotowego i benzyny; zwiększenie ilości oktanowej w paliwie. W przemyśle elektronicznym tygle platynowe są wykorzystywane do produkcji kryształów półprzewodnikowych do laserów stopy są używane do produkcji dysków magnetycznych do dysków twardych komputerów i styków przełączających w motoryzacji sterownica.

Aplikacje medyczne

Popyt ze strony branży medycznej rośnie, ponieważ platyna może być używana zarówno ze względu na jej właściwości przewodzące w rozrusznikach serca. elektrody, a także implanty uszne i siatkówkowe, a także ze względu na właściwości przeciwnowotworowe w lekach (np. karboplatyna i cisplatyna).

Poniżej znajduje się lista niektórych z wielu innych zastosowań platyny:

  • Z rodem używanym do produkcji termopar wysokotemperaturowych
  • Do wytwarzania optycznie czystego, płaskiego szkła do telewizorów, LCD i monitorów
  • Do wykonywania nici szklanych do światłowodów
  • W stopach używanych do formowania końcówek świec zapłonowych w przemyśle samochodowym i lotniczym
  • Jako substytut złota w połączeniach elektronicznych
  • W powłokach kondensatorów ceramicznych w urządzeniach elektronicznych
  • Ze stopów żaroodpornych do dysz paliwa lotniczego i stożków czołowych pocisków
  • W implantach dentystycznych
  • Aby wykonać wysokiej jakości flety
  • W czujnikach dymu i czadu
  • Do produkcji silikonów
  • W powłokach do maszynek do golenia
TikTok viewer