Egenskapene og bruksområdene til platina

En oversikt over egenskapene og bruksområdene til dette tette metallet

Francis Owusu / EyeEm / Getty Images

Platina er et tett, stabilt og sjeldent metall som ofte brukes i smykker for sitt attraktive, sølvlignende utseende, så vel som i medisinske, elektroniske og kjemiske bruksområder på grunn av dets ulike og unike kjemiske og fysiske egenskaper.

Eiendommer

• Atomsymbol: Pt
• Atomnummer: 78
• Elementkategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 21,45 gram / centimeter³
• Smeltepunkt: 3214,9 °F (1768,3 °C)
• Kokepunkt: 6917 °F (3825 °C)
• Mohs hardhet: 4-4,5

Kjennetegn

Platinametall har en rekke nyttige egenskaper, noe som forklarer bruken i et bredt spekter av bransjer. Det er et av de tetteste metallelementene - nesten dobbelt så tett som bly - og veldig stabilt, noe som gir metallet utmerketkorrosjonmotstandsdyktige egenskaper. En god leder av elektrisitet, platina er også formbar (kan dannes uten å knekke) og duktil (kan deformeres uten å miste styrke) .

Platina regnes som et biologisk kompatibelt metall fordi det er ikke-giftig og stabilt, så det reagerer ikke med eller påvirker kroppsvev negativt. Nyere forskning har også vist at platina hemmer veksten av visse kreftceller.

Historie

En legering av platinagruppemetaller (PGM) , som inkluderer platina, ble brukt til å dekorere Casket of Theben, en egyptisk grav som dateres tilbake til rundt 700 f.Kr. Dette er den tidligste kjente bruken av platina, selv om førkolumbianske søramerikanere også laget ornamenter av gull og platina legeringer .

Spanske conquistadorer var de første europeerne som møtte metallet, selv om de syntes det var en plage i jakten på sølv på grunn av dets lignende utseende. De omtalte metallet som Plate -en versjon av Sølv , det spanske ordet for sølv—eller Tallerken av Pinto på grunn av oppdagelsen i sanden langs bredden av Pinto-elven i dagens Columbia.

Den første produksjonen og et stort funn

Selv om Francois Chabaneau ble studert av en rekke engelske, franske og spanske kjemikere på midten av 1700-tallet, var Francois Chabaneau den første som produserte en ren prøve av platinametall i 1783. I 1801 oppdaget engelskmannen William Wollaston en metode for å effektivt utvinne metallet fra malm, som er veldig lik prosessen som brukes i dag.

Platinametallets sølvlignende utseende gjorde det raskt til en verdsatt vare blant kongelige og de velstående som søkte etter smykker laget av det nyeste edelt metall.

Økende etterspørsel førte til oppdagelsen av store forekomster i Uralfjellene i 1824 og Canada i 1888, men funnet som fundamentalt ville endre platinas fremtid kom ikke før i 1924 da en bonde i Sør-Afrika snublet over en platinaklump i en elveleie. Dette førte til slutt til geolog Hans Merenskys oppdagelse av Bushveld magmatisk kompleks, den største platinaforekomsten på jorden.

Nylig bruk av platina

Selv om noen industrielle applikasjoner for platina (f.eks. tennpluggbelegg) var i bruk på midten av 1900-tallet, har de fleste av dagens elektroniske, medisinske og bilindustrielle applikasjoner bare blitt utviklet siden 1974 da luftkvalitetsreguleringer i USA startet autokatalysator-æraen .

Siden den gang har platina blitt et investeringsinstrument og handles på New York Mercantile Exchange og London Platinum og Palladium Market .

Produksjon av platina

Selv om platina oftest naturlig forekommer i placeravsetninger, er platina og metall i platinagruppen (PGM) gruvearbeidere utvinner vanligvis metallet fra sperrylitt og cooperite, to platinaholdige malmer.

Platina finnes alltid sammen med andre PGM. I Sør-Afrikas Bushveld-kompleks og et begrenset antall andre malmlegemer forekommer PGM i tilstrekkelige mengder til å gjøre det økonomisk å utelukkende utvinne disse metallene; mens ved Russlands Norilsk og Canadas Sudbury-forekomster utvinnes platina og andre PGM som biprodukter av nikkel og kobber . Å utvinne platina fra malm er både kapital- og arbeidskrevende. Det kan ta opptil 6 måneder og 7 til 12 tonn malm å produsere en troy unse (31,135 g) ren platina.

Det første trinnet i denne prosessen er å knuse platinaholdig malm og dyppe den ned i reagensen som inneholder vann; en prosess kjent som 'skumflotasjon'. Under flotasjon pumpes luft gjennom malmvannslurryen. Platinapartikler fester seg kjemisk på oksygenet og stiger til overflaten i et skum som skummes av for videre raffinering.

De siste stadiene av produksjonen

Når det er tørket, inneholder det konsentrerte pulveret fortsatt mindre enn 1 % platina. Den varmes deretter opp til over 2732F° (1500C°) i elektriske ovner og luften blåses gjennom igjen, og fjerner jern og svovel urenheter. Elektrolytiske og kjemiske teknikker brukes for å utvinne nikkel, kobber og kobolt , noe som resulterer i et konsentrat på 15-20 % PGM.

Aqua regia (en blanding av salpetersyre og saltsyre) brukes til å løse opp platinametall fra mineralkonsentratet ved å lage klor som fester seg til platina for å danne klorplatinsyre. I det siste trinnet brukes ammoniumklorid for å omdanne klorplatinasyren til ammoniumheksaklorplatinat, som kan brennes for å danne rent platinametall.

De største produsentene av platina

Den gode nyheten er at ikke all platina produseres fra primære kilder i denne lange og kostbare prosessen. I følge United States Geological Survey (USGS) statistikk, om lag 30 % av de 8,53 millioner unsene platina produsert over hele verden i 2012 kom fra resirkulerte kilder.

Med ressursene sentrert i Bushveld-komplekset er Sør-Afrika den desidert største produsenten av platina, og dekker over 75 % av verdens etterspørsel, mens Russland (25 tonn) og Zimbabwe (7,8 tonn) også er store produsenter. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel og Impala Platinum (Implats) er største enkeltprodusenter av platina metall.

applikasjoner

For et metall hvis årlige globale produksjon er bare 192 tonn, er platina funnet i, og kritisk for produksjonen av, mange dagligdagse gjenstander.

Den største bruken, som står for rundt 40 % av etterspørselen, er smykkeindustrien hvor det primært brukes i legeringen som lager hvitt gull. Det er anslått at over 40 % av gifteringene som selges i USA inneholder noe platina. USA, Kina, Japan og India er de største markedene for platinasmykker.

Industrielle applikasjoner

Platinas korrosjonsbestandighet og høytemperaturstabilitet gjør den ideell som katalysator i kjemiske reaksjoner. Katalysatorer fremskynder kjemiske reaksjoner uten at de selv blir kjemisk endret i prosessen.

Platinums hovedapplikasjon i denne sektoren, som står for omtrent 37 % av den totale etterspørselen etter metallet, er i katalysatorer for biler. Katalysatorer reduserer skadelige kjemikalier fra eksosutslipp ved å sette i gang reaksjoner som omdanner 90 % av hydrokarboner (karbonmonoksid og nitrogenoksider) til andre, mindre skadelige, forbindelser.

Platina brukes også til å katalysere salpetersyre og bensin; øke oktannivået i drivstoff. I elektronikkindustrien brukes platina-digler til å lage halvlederkrystaller for lasere, mens legeringer brukes til å lage magnetiske disker for datamaskinharddisker og bryterkontakter i bilkontroller.

Medisinske applikasjoner

Etterspørselen fra den medisinske industrien vokser ettersom platina kan brukes både for dets ledende egenskaper i pacemakernes elektroder, så vel som aurale og retinale implantater, og for dets anti-kreftegenskaper i legemidler (f.eks. karboplatin og cisplatin).

Nedenfor er en liste over noen av de mange andre applikasjonene for platina:

• Med rhodium, brukes til å lage termoelementer med høy temperatur
• For å lage optisk rent, flatt glass for TV-er, LCD-er og skjermer
• Å lage tråder av glass for fiberoptikk
• I legeringer som brukes til å danne tuppene til bil- og luftfartstennplugger
• Som erstatning for gull i elektroniske forbindelser
• I belegg for keramiske kondensatorer i elektroniske enheter
• I høytemperaturlegeringer for jetdrivstoffdyser og missilnesekjegler
• I tannimplantater
• For å lage høykvalitets fløyter
• I røyk- og karbonmonoksiddetektorer
• For å produsere silikoner
• I belegg for barberhøvler