Een overzicht van de eigenschappen en toepassingen van dit dichte metaal
Platina is een dicht, stabiel en zeldzaam metaal dat vaak in sieraden wordt gebruikt vanwege zijn aantrekkelijke, zilverachtige uiterlijk, maar ook in medische, elektronische en chemische toepassingen vanwege de verschillende en unieke chemische en fysische eigenschappen.
eigenschappen
- Atomic Symbol: Pt
- Atoomnummer: 78
- Element Categorie: Overgangsmetaal
- Dichtheid: 21,45 g / cm3
- Smeltpunt: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
- Kookpunt: 6917 ° F (3825 ° C)
- Moh's hardheid: 4-4.5
Kenmerken
Platinametaal heeft een aantal nuttige eigenschappen, wat de toepassing in een groot aantal industrieën verklaart. Het is een van de dichtste metalen elementen - bijna tweemaal zo dicht als lood - en zeer stabiel, waardoor het metaal uitstekende corrosiebestendige eigenschappen heeft. Een goede geleider van elektriciteit, platina is ook kneedbaar en ductiel.
Platina wordt als een biologisch compatibel metaal beschouwd, omdat het niet-toxisch en stabiel is, dus het reageert niet met lichaamsweefsel of heeft een negatieve invloed op het lichaamsweefsel. Recent onderzoek heeft ook aangetoond dat platina de groei van bepaalde kankercellen remt.
Geschiedenis
Een legering van de platinagroep metalen (PGM's) , die platina omvat, werd gebruikt om de kist van Thebe, een Egyptische tombe die dateert uit ongeveer 700BC, te versieren. Dit is het vroegst bekende gebruik van platina, hoewel pre-Columbiaanse Zuid-Amerikanen ook sieraden maakten van goud en platinalegeringen.
Spaanse conquistadores waren de eerste Europeanen die het metaal ontmoetten, hoewel ze vonden dat het hinderlijk was in hun zoektocht naar zilver vanwege het vergelijkbare uiterlijk. Ze noemden het metaal Platina - een versie van Plata , het Spaanse woord voor zilver - of Platina del Pinto vanwege zijn ontdekking in het zand langs de oevers van de Pinto in het moderne Columbia.
Hoewel hij in het midden van de 18e eeuw door een aantal Engelse, Franse en Spaanse chemici werd bestudeerd, produceerde Francois Chabaneau als eerste in 1783 een puur staal van platinametaal. In 1801 ontdekte de Engelsman William Wollaston een methode om het metaal effectief te extraheren erts, dat sterk lijkt op het huidige proces.
Het zilverachtige uiterlijk van het platinametaal maakte het snel tot een waardevol goed onder royalty's en de rijken die sieraden zochten gemaakt van het nieuwste edelmetaal.
Toenemende vraag leidde tot de ontdekking van grote afzettingen in het Oeralgebergte in 1824 en Canada in 1888, maar de bevinding die de toekomst van platina fundamenteel zou veranderen, kwam pas in 1924 toen een boer in Zuid-Afrika een platina goudklompje bereikte in een rivierbedding. Dit leidde uiteindelijk tot de ontdekking door geoloog Hans Merensky van het stoma-complex van Bushveld, de grootste platinafilm op aarde.
Hoewel sommige industriële toepassingen voor platina (bijv. Bougiedeklagen) in het midden van de 20e eeuw in gebruik waren, zijn de meeste huidige elektronische, medische en automobieltoepassingen pas sinds 1974 ontwikkeld toen de luchtkwaliteitsnormen in de VS het autokatalysatortijdperk initieerden.
Sinds die tijd is platina ook een beleggingsinstrument geworden en wordt het verhandeld op de New York Mercantile Exchange en de London Platinum and Palladium Market.
Productie
Hoewel platina meestal voorkomt in placerafzettingen, extraheren mijnwerkers van platina en platinagroep (PGM) meestal het metaal uit sperryliet en cooperiet, twee platinahoudende ertsen.
Platina wordt altijd gevonden naast andere MPG's. In het Zuid-Afrikaanse Bushveld-complex en een beperkt aantal andere ertslichamen komen PGM's in voldoende hoeveelheden voor om het economisch te maken om uitsluitend deze metalen te extraheren; overwegende dat bij Ruslands Norilsk en Canada's Sudbury-afzettingen platina en andere MPG's worden geëxtraheerd als bijproducten van nikkel en koper .
Het extraheren van platina uit erts is zowel kapitaal- als arbeidsintensief. Het kan tot 6 maanden duren en 7 tot 12 ton erts om één troy ounce (31,135 g) zuiver platina te produceren.
De eerste stap in dit proces is platinahoudend erts verpulveren en dompelen in reagens dat water bevat; een proces dat bekend staat als 'schuimflotatie'.
Tijdens de flotatie wordt lucht door de erts-waterslurrie gepompt. Platina deeltjes hechten chemisch aan de zuurstof en stijgen naar het oppervlak in een schuim dat wordt weggeschuurd voor verdere verfijning.
Na het drogen bevat het geconcentreerde poeder nog steeds minder dan 1% platina. Vervolgens wordt het verwarmd tot meer dan 2732F ° (1500C °) in elektrische ovens en wordt er weer lucht doorgeblazen, waardoor ijzer- en zwavelverontreinigingen worden verwijderd.
Elektrolytische en chemische technieken worden gebruikt om nikkel, koper en kobalt te extraheren, resulterend in een concentraat van 15-20% PGM's.
Aqua regia (een mengsel van salpeterzuur en zoutzuur) wordt gebruikt om platinametaal op te lossen uit het mineralenconcentraat door chloor te maken dat hecht aan platina om chloroplatinazuur te vormen.
In de laatste stap wordt ammoniumchloride gebruikt om het chloroplatinazuur om te zetten in ammoniumhexachloroplatinaat, dat kan worden verbrand om zuiver platinametaal te vormen.
Het goede nieuws is dat niet al het platina wordt geproduceerd uit primaire bronnen in dit lange en dure proces. Volgens de United States Geological Survey (USGS) -statistieken kwam ongeveer 30% van de 8,53 miljoen ounces platina die wereldwijd werd geproduceerd in 2012 uit gerecyclede bronnen.
Met de middelen in het Bushveld-complex is Zuid-Afrika verreweg de grootste producent van platina en levert het meer dan 75% van de wereldvraag, terwijl Rusland (25 ton) en Zimbabwe (7,8 ton) ook grote producenten zijn. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel en Impala Platinum (Implats) zijn de grootste individuele producenten van platinametaal .
toepassingen
Voor een metaal met een jaarlijkse wereldwijde productie van slechts 192 ton, is platina te vinden in, en cruciaal voor de productie van, vele alledaagse artikelen.
Het grootste gebruik, goed voor ongeveer 40% van de vraag, is de sieradenindustrie, waar het voornamelijk wordt gebruikt in de legering die wit goud maakt. Geschat wordt dat meer dan 40% van de trouwringen die in de VS worden verkocht, platina bevatten. De VS, China, Japan en India zijn de grootste markten voor platina-sieraden.
De corrosiebestendigheid van het platina en de stabiliteit bij hoge temperaturen maken het ideaal als katalysator bij chemische reacties. Katalysatoren versnellen chemische reacties zonder zelf chemisch veranderd te zijn in het proces.
De belangrijkste toepassing van Platinum in deze sector, goed voor ongeveer 37% van de totale vraag naar het metaal, is in katalysatoren voor auto's. Katalysatoren verminderen schadelijke chemicaliën door uitlaatemissies door reacties te starten die meer dan 90% van de koolwaterstoffen (koolmonoxide en stikstofoxiden) omzetten in andere, minder schadelijke verbindingen.
Platina wordt ook gebruikt om salpeterzuur en benzine te katalyseren; verhoging van het octaangehalte in brandstof.
In de elektronica-industrie worden platina smeltkroezen gebruikt om halfgeleider-kristallen te maken voor lasers, terwijl legeringen worden gebruikt om magnetische schijven te maken voor harde schijven van computers en schakelcontacten in besturingselementen voor auto's.
De vraag vanuit de medische industrie neemt toe omdat platina kan worden gebruikt voor zowel de geleidende eigenschappen in pacemakers 'elektroden, als voor gehoor- en gehoorimplantaten, en voor de anti-kanker eigenschappen ervan in geneesmiddelen (bijv. Carboplatine en cisplatine).
Hieronder is een lijst van enkele van de vele andere toepassingen voor platina:
- Met rhodium, gebruikt voor het maken van thermokoppels op hoge temperatuur
- Optisch zuiver, vlak glas maken voor tv's, lcd's en monitoren
- Om draden van glas voor glasvezel te maken
- In legeringen die worden gebruikt om de uiteinden van bougies voor automobielen en aeronautica te vormen
- Als een vervanging voor goud in elektronische verbindingen
- In coatings voor keramische condensatoren in elektronische apparaten
- In legeringen op hoge temperatuur voor straalmotoren en raketneuskegels
- In tandheelkundige implantaten
- Om hoogwaardige fluiten te maken
- In rook- en koolmonoxide detectoren
- Voor de vervaardiging van siliconen
- In coatings voor scheermessen
bronnen:
Wood, Ian. 2004. Platina . Benchmark-boeken (New York).
De International Platinum Group Metals Association (IPA).
Bron: http://ipa-news.com/
USGS: Platinum Group Metals.
Bron: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/