Die Eigenschaften und Anwendungen von Platin

Platin ist ein dichtes, stabiles und seltenes Metall, das wegen seines attraktiven, silberartigen Aussehens häufig in Schmuck verwendet wird sowie in medizinischen, elektronischen und chemischen Anwendungen aufgrund seiner verschiedenen und einzigartigen chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Eigenschaften

  • Atomsymbol: Pt
  • Ordnungszahl: 78
  • Elementkategorie: Übergangsmetall
  • Dichte: 21,45 Gramm / Zentimeter3
  • Schmelzpunkt: 17614,3 ° C (3214,9 ° F)
  • Siedepunkt: 6917 ° F (3825 ° C)
  • Mohs Härte: 4-4,5

Eigenschaften

Platinmetall hat eine Reihe nützlicher Eigenschaften, was seine Anwendung in einer Vielzahl von Branchen erklärt. Es ist eines der dichtesten Metallelemente - fast doppelt so dicht wie Blei - und sehr stabil, wodurch das Metall ausgezeichnet wird Korrosion beständige Eigenschaften. Platin ist auch ein guter Stromleiter formbar (formbar ohne zu brechen) und duktil (verformbar ohne Festigkeitsverlust).

Platin wird als biologisch verträgliches Metall angesehen, da es nicht toxisch und stabil ist und daher nicht mit Körpergeweben reagiert oder diese negativ beeinflusst. Neuere Forschungen haben auch gezeigt, dass Platin das Wachstum bestimmter Krebszellen hemmt.

Geschichte

Eine Legierung aus dem Metalle der Platingruppe (PGMs), das Platin enthält, wurde verwendet, um den Sarg von Theben zu schmücken, ein ägyptisches Grab, das aus dem Jahr 700 v. Chr. stammt. Dies ist die früheste bekannte Verwendung von Platin, obwohl präkolumbianische Südamerikaner auch Ornamente aus Gold und Platin herstellten Legierungen.

Spanische Eroberer waren die ersten Europäer, die auf das Metall stießen, obwohl sie es aufgrund seines ähnlichen Aussehens als störend für ihr Streben nach Silber empfanden. Sie bezeichneten das Metall als Platina- eine Version von Plata, das spanische Wort für Silber - oder Platina del Pinto wegen seiner Entdeckung im Sand entlang der Ufer des Pinto im heutigen Columbia.

Die erste Produktion und eine große Entdeckung

Obwohl Francois Chabaneau Mitte des 18. Jahrhunderts von einer Reihe englischer, französischer und spanischer Chemiker untersucht wurde, war er der erste, der 1783 eine reine Probe aus Platinmetall herstellte. Im Jahr 1801 entdeckte der Engländer William Wollaston eine Methode zur effektiven Gewinnung des Metalls aus Erz, die dem heute verwendeten Verfahren sehr ähnlich ist.

Das silberartige Aussehen von Platinmetall machte es schnell zu einem geschätzten Gut unter den Königen und den Reichen, die nach Schmuck aus dem neuesten Edelmetall suchten.

Die wachsende Nachfrage führte 1824 zur Entdeckung großer Lagerstätten im Ural und 1888 in Kanada Die Zukunft von Platin grundlegend zu verändern, kam erst 1924, als ein Bauer in Südafrika über ein Platin-Nugget in a stolperte Flussbett. Dies führte letztendlich dazu, dass der Geologe Hans Merensky den magmatischen Komplex Bushveld entdeckte, die größte Platinlagerstätte der Erde.

Jüngste Verwendungen von Platin

Obwohl einige industrielle Anwendungen für Platin (z. B. Zündkerzenbeschichtungen) Mitte des 20. Jahrhunderts verwendet wurden, war der größte Teil des Stroms Elektronische, medizinische und Automobilanwendungen wurden erst seit 1974 entwickelt, als die Luftqualitätsvorschriften in den USA die Autokatalysator-Ära.

Seitdem ist Platin ein Anlageinstrument geworden und wird an der Börse gehandelt New York Mercantile Exchange und die Londoner Platin- und Palladiummarkt.

Herstellung von Platin

Obwohl Platin am häufigsten natürlich in Placer-Ablagerungen vorkommt, sind Platin und Metall der Platingruppe (PGM) Bergleute extrahieren das Metall normalerweise aus Sperrylit und Cooperit, zwei platinhaltigen Erzen.

Platin wird immer zusammen mit anderen PGMs gefunden. Im südafrikanischen Bushveld-Komplex und einer begrenzten Anzahl anderer Erzkörper, PGMs kommen in ausreichenden Mengen vor, um es wirtschaftlich zu machen, diese Metalle ausschließlich zu extrahieren; In den russischen Lagerstätten in Norilsk und Kanada in Sudbury werden Platin und andere PGM als Nebenprodukte von gewonnen Nickel und Kupfer. Die Gewinnung von Platin aus Erz ist sowohl kapital- als auch arbeitsintensiv. Es kann bis zu 6 Monate und 7 bis 12 Tonnen Erz dauern, bis eine Feinunze (31,135 g) reines Platin produziert ist.

Der erste Schritt bei diesem Verfahren besteht darin, platinhaltiges Erz zu zerkleinern und in das wasserhaltige Reagenz einzutauchen. Ein Prozess, der als "Schaumflotation" bekannt ist. Während der Flotation wird Luft durch die Erzwasseraufschlämmung gepumpt. Platinpartikel binden sich chemisch an den Sauerstoff und steigen in einem Schaum an die Oberfläche, der zur weiteren Raffination abgeschöpft wird.

Die letzten Produktionsstufen

Nach dem Trocknen enthält das konzentrierte Pulver immer noch weniger als 1% Platin. Es wird dann in Elektroöfen auf über 2732F ° (1500C °) erhitzt und die Luft wird erneut durchgeblasen, wobei entfernt wird Eisen und Schwefelverunreinigungen. Elektrolytische und chemische Techniken werden eingesetzt, um Nickel, Kupfer und Kobalt, was zu einem Konzentrat von 15-20% PGMs führt.

Königswasser (eine Mischung aus Salpetersäure und Salzsäure) wird zum Auflösen von Platinmetall verwendet aus dem Mineralkonzentrat durch Bildung von Chlor, das sich an Platin bindet und Chloroplatin bildet Acid. Im letzten Schritt wird Ammoniumchlorid verwendet, um die Chlorplatinsäure in Ammoniumhexachloroplatinat umzuwandeln, das verbrannt werden kann, um reines Platinmetall zu bilden.

Die größten Produzenten von Platin

Die gute Nachricht ist, dass in diesem langen und teuren Prozess nicht alles Platin aus Primärquellen hergestellt wird. Gemäß United States Geological Survey (USGS) Statistiken zufolge stammten etwa 30% der 2012 weltweit produzierten 8,53 Millionen Unzen Platin aus recycelten Quellen.

Südafrika ist mit seinen Ressourcen im Bushveld-Komplex der mit Abstand größte Platinproduzent. liefert über 75% der weltweiten Nachfrage, während Russland (25 Tonnen) und Simbabwe (7,8 Tonnen) ebenfalls groß sind Produzenten. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel und Impala Platinum (Implats) sind die größte Einzelproduzenten von Platin Metall.

Anwendungen

Für ein Metall, dessen jährliche weltweite Produktion nur 192 Tonnen beträgt, ist Platin in vielen Alltagsgegenständen enthalten und für deren Herstellung von entscheidender Bedeutung.

Die größte Verwendung, die etwa 40% der Nachfrage ausmacht, ist die Schmuckindustrie, in der sie hauptsächlich in der Legierung verwendet wird, aus der Weißgold hergestellt wird. Es wird geschätzt, dass über 40% der in den USA verkauften Eheringe etwas Platin enthalten. Die USA, China, Japan und Indien sind die größten Märkte für Platinschmuck.

Industrielle Anwendungen

Die Korrosionsbeständigkeit und die Hochtemperaturstabilität von Platin machen es ideal als Katalysator für chemische Reaktionen. Katalysatoren beschleunigen chemische Reaktionen, ohne dabei chemisch verändert zu werden.

Die Hauptanwendung von Platin in diesem Sektor, auf die etwa 37% der Gesamtnachfrage nach Metall entfallen, sind Katalysatoren für Automobile. Katalysatoren reduzieren schädliche Chemikalien aus Abgasemissionen, indem sie Reaktionen auslösen, die 90% der Kohlenwasserstoffe (Kohlenmonoxid und Stickoxide) in andere, weniger schädliche, umwandeln Verbindungen.

Platin wird auch verwendet, um Salpetersäure und Benzin zu katalysieren. Erhöhung der Oktanzahl im Kraftstoff. In der Elektronikindustrie werden aus Platintiegeln Halbleiterkristalle für Laser hergestellt Legierungen werden verwendet, um Magnetplatten für Computerfestplatten und Schaltkontakte in der Automobilindustrie herzustellen Kontrollen.

Medizinische Anwendungen

Die Nachfrage aus der medizinischen Industrie wächst, da Platin sowohl für seine leitenden Eigenschaften als auch für Herzschrittmacher verwendet werden kann Elektroden sowie Hör- und Netzhautimplantate und wegen ihrer Antikrebseigenschaften in Arzneimitteln (z. B. Carboplatin und Cisplatin).

Nachfolgend finden Sie eine Liste einiger der vielen anderen Anwendungen für Platin:

  • Mit Rhodium zur Herstellung von Hochtemperatur-Thermoelementen
  • Zur Herstellung von optisch reinem Flachglas für Fernseher, LCDs und Monitore
  • Herstellung von Glasfäden für Glasfasern
  • In Legierungen, die zur Bildung der Spitzen von Zündkerzen für Kraftfahrzeuge und Luftfahrt verwendet werden
  • Als Ersatz für Gold in elektronischen Verbindungen
  • In Beschichtungen für Keramikkondensatoren in elektronischen Geräten
  • In Hochtemperaturlegierungen für Düsentreibstoffdüsen und Raketennasenkegel
  • In Zahnimplantaten
  • Hochwertige Flöten herstellen
  • In Rauch- und Kohlenmonoxiddetektoren
  • Herstellung von Silikonen
  • In Beschichtungen für Rasierer
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