پلاتین:خصوصیات شیمیایی و فیزیکی و کاربرد پلاتین

در ادامه معرفی فلزات در این مقاله قصد داریم فلز پلاتین و خصوصیات این فلز گرانبها از جمله نقطه ذوب، عدد اتمی، چگالی و … را معرفی کنیم و همچنین کاربردهای پلاتین را در صنایع مختلف معرفی کنیم.

بخوانید : پالادیوم، کاربردها و نحوه بازیابی پالادیوم

پلاتین چیست؟

یک عنصر شیمیایی فلزی نقره‌ای است که عضوی از شش عنصر انتقالی در گروه هشتم جدول تناوبی است که در مجموع به عنوان فلزات گروه پلاتین (روتنیوم، رودیوم، پالادیوم، اسمیم، ایریدیوم و پلاتین) شناخته می‌شوند.

دارای نماد Pt، عدد اتمی آن 78 و وزن اتمی آن 195.09 است. این نام از کلمه اسپانیایی platina به معنای نقره گرفته شده است.

فراوانی آن در پوسته زمین 5 گرم بر کیلوگرم و یکی از کمیاب ترین عناصر است و به همین دلیل بسیار ارزشمند است.

این عنصر یک فلز سفید نقره ای جذاب با نقطه ذوب 1774 درجه سانتیگراد، نقطه جوش 3827 درجه سانتیگراد و چگالی 21.45 گرم بر متر مکعب در دمای اتاق است. 

 حالت های اکسیداسیون غالب این عنصر +2 و +4 است، از نظر شیمیایی بی اثر است و در هیچ دمایی در هوا اکسید نمی شود. در برابر اسیدها مقاوم است و توسط هیچ اسید معدنی مورد حمله قرار نمی گیرد، اما به راحتی در تیزاب سلطانی حل می شود.

 این فلز به سرعت توسط اکسیدهای قلیایی ذوب شده و پراکسیدها مورد حمله قرار می گیرد و با فلوئور و در حرارت بالا با کلر واکنش می دهد.

مطابق با سایر اعضای گروه پلاتینیوم، این فلز تمایل نسبتاً قوی به تشکیل یون های پیچیده را نشان می دهد. متداول ترین کمپلکس های Pt(I) ساختار مسطح مربعی دارند و دیامغناطیس هستند.

خصوصیات فیزیکی

سنگین، نرم، چکش خوار و انعطاف پذیر از خواص پلاتین است. در دماهای بالا پایدار است و مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. پلاتینیوم بعد از طلا دومین فلز انعطاف پذیر است و همچنین یکی از متراکم ترین فلزات با چگالی 21.45 گرم بر سانتی متر مکعب است.

خواص شیمیایی

پلاتینیوم به عنوان یک فلز نجیب در نظر گرفته می شود که آن را از نظر شیمیایی پایدار می کند. در هوا کدر نمی شود زیرا با اکسیژن موجود در هوا واکنش نشان نمی دهد.

همچنین در برابر حملات اسیدی مقاوم است و توسط هالوژن ها، سیانیدها، گوگرد و قلیاها خورده می شود.

این فلز مقادیر زیادی گاز هیدروژن را در دمای بالا جذب می کند، درست مانند اسفنجی که آب را خیس می کند، که این خاصیت غیر معمول این فلز است است.

این فلز تمایل زیادی به تشکیل یون های پیچیده نشان می دهد. رایج ترین آنها Pt(I) است که ساختاری مسطح دارد و دیامغناطیس است.

کاربرد پلاتین در صنایع مختلف

برای فلزی که تولید سالانه جهانی آن تنها 192 تن است، پلاتینیوم در بسیاری از اقلام روزمره یافت می شود و برای تولید آن حیاتی است.

بیشترین کاربرد، که حدود 40 درصد تقاضا را به خود اختصاص می دهد، صنعت جواهرسازی است که در آن عمدتاً در آلیاژ تولید طلای سفید استفاده می شود. تخمین زده می شود که بیش از 40 درصد حلقه های ازدواج فروخته شده حاوی مقداری پلاتین هستند.  آمریکا، چین، ژاپن و هند بزرگترین بازارهای جواهرات پلاتین هستند.

کاربردهای صنعتی

مقاومت در برابر خوردگی و پایداری در دمای بالا پلاتین را به عنوان یک کاتالیزور در واکنش های شیمیایی ایده آل کرده است. کاتالیزورها واکنش های شیمیایی را سرعت می بخشند بدون اینکه خودشان در این فرآیند تغییر شیمیایی پیدا کنند.

کاربرد اصلی پلاتین در این بخش، که حدود 37 درصد از کل تقاضا برای فلز را به خود اختصاص می دهد، در مبدل های کاتالیزوری برای خودروها است. مبدل های کاتالیزوری با شروع واکنش هایی که بیش از 90 درصد هیدروکربن ها (مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن) را به ترکیبات دیگر کم ضررتر تبدیل می کند، مواد شیمیایی مضر ناشی از انتشار اگزوز را کاهش می دهند.

این فلز همچنین برای کاتالیز اسید نیتریک و بنزین استفاده می شود. افزایش سطح اکتان در سوخت در صنعت الکترونیک، بوته های پلاتین برای ساخت کریستال های نیمه هادی برای لیزرها استفاده می شود، در حالی که از آلیاژها برای ساخت دیسک های مغناطیسی برای هارد دیسک های کامپیوتر و سوئیچ کنتاکت ها در کنترل های خودرو استفاده می شود.

کاربرد پلاتین در پزشکی

تقاضا از سوی صنعت پزشکی در حال افزایش است زیرا پلاتین را می توان برای خواص رسانایی آن در الکترودهای ضربان ساز و همچنین ایمپلنت های شنوایی و شبکیه و همچنین برای خواص ضد سرطانی آن در داروها (مانند کربوپلاتین و سیس پلاتین) استفاده کرد.

در زیر لیستی از بسیاری از کاربردهای دیگر برای پلاتین آمده است:

در صنعت جواهرات استفاده می شود زیرا از نظر شیمیایی غیر واکنشی و نرم است.

به دلیل عدم واکنش در پرکردن دندان و ابزار جراحی استفاده می شود.

این فلز در لیزر و در ساخت مواد عکاسی استفاده می شود.

این فلز به عنوان کاتالیزور برای بهبود کارایی پیل های سوختی استفاده می شود.

در پوشش تیغ ها استفاده می شود.

از آلیاژ پلاتینیوم به همراه کبالت برای ساخت آهنرباهای دائمی قوی استفاده می شود.

به عنوان یک کاتالیزور در تولید اسید نیتریک، بنزن و سیلیکون استفاده می شود.

به طور گسترده به ویژه در صنعت نفت استفاده می شود زیرا یک کاتالیزور عالی است که نقش مهمی در استخراج بنزین برای ساخت سوخت های اکتان بالا ایفا می کند.

استحکام، سختی، مقاومت و رنگ این فلز دلیل تقاضای زیاد آن در ساخت جواهرات است. انعطاف پذیری این فلز یکی از ویژگی های مهم برای طراحان جواهرات است.

همچنین در کابل های فیبر نوری و پوشش هارد دیسک استفاده می شود.

در مواد منفجره و کودها به عنوان گاز برای تبدیل آمونیاک به اسید نیتریک استفاده می شود.

همچنین در تجهیزات شیشه‌سازی و هر گونه تولید فایبرگلاس استفاده می‌شود.

در کاربردهایی مانند ضربان ساز، هارد دیسک و تولید کود استفاده می شود.

نحوه تولید
سنگ معدن پلاتین:

پلاتین معمولاً از Sperrylite و Cooperite، دو سنگ معدنی حاوی پلاتینیوم استخراج می شود. همچنین به صورت ناگت نیز یافت می شود.

پلاتین چگونه استخراج می شود؟

سنگ معدن خرد می شود و فرآیند فلوتاسیون انجام می شود. در طی فلوتاسیون، هوا از مخلوط سنگ معدن و آب عبور می کند که به آن دوغاب نیز می گویند. ذره پلاتینیوم از نظر شیمیایی به سطح اکسیژن به صورت کف می چسبند و سپس برای فرآوری بیشتر از خاک جدا می شود.

در مرحله بعد خشک می شود و سپس در کوره تا دمای 1500 درجه سانتی گراد گرم می شود و سپس هوا دمیده می شود تا ناخالصی های آهن و گوگرد از بین برود.

سپس از تیزاب سلطانی برای حل کردن فلز پلاتینیوم از کنسانتره معدنی استفاده می شود.

در نهایت، کلرید آمونیوم برای تبدیل اسید کلروپلاتینیک به هگزا کلروپلاتینات آمونیوم استفاده می‌شود و در نهایت با ذوب کردن به فلز تبدیل می شود.

ضایعات پلاتین

یکی از منابع ضایعاتی مهم، کاتالیست های خودرو است. در این خصوص ما در مقاله استخراج پالادیوم و پلاتین از کاتالیست (کاتالیزور) توضیحات کاملی ارائه کرده ایم.

همچنین این فلز در ضایعات الکترونیکی، ضایعات جواهرات و … قابل بازیافت است.

بزرگترین تولید کنندگان پلاتین

خبر خوب این است که تمام پلاتین از منابع اولیه در این فرآیند طولانی و گران تولید نمی شود. بر اساس  آمار سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS)  ، حدود 30 درصد از 8.53 میلیون اونس پلاتین تولید شده در سراسر جهان در سال 2012 از منابع بازیافتی تهیه شده است.

آفریقای جنوبی با تمرکز بر منابع خود در مجتمع بوشولد، بزرگترین تولید کننده پلاتین است که بیش از 75 درصد تقاضای جهانی را تامین می کند، در حالی که روسیه (25 تن) و زیمبابوه (7.8 تن) نیز تولیدکنندگان بزرگ هستند. آنگلو پلاتین (Amplats)، نوریلسک نیکل و ایمپالا پلاتین (Implats)  بزرگترین تولیدکنندگان خصوصی  فلز پلاتین هستند.

پلاتین گران است یا طلا

در طول 32 سال گذشته، چند نمونه تاریخی وجود دارد که قیمت هر اونس طلا از پلاتین بالاتر بود. بالاترین نقطه در دهه 1970 بود که عمدتاً به دلیل رکود تورمی بود که اساساً رشد اقتصادی آهسته همراه با تورم بود.

 با این حال، مواقعی وجود داشته است که پلاتینیوم ارزش بالاتری داشته است. از سال 1987 تا سپتامبر 2008، پلاتین در مقایسه با طلا با قیمت بالاتری معامله می‌شد. قیمت هر اونس طلا تنها پس از سال 2011 از قیمت پلاتین فراتر رفت.

بر اساس قیمت جهانی تا ژانویه 2022، طلا حدود 1801.30 دلار در هر اونس معامله می شد، در حالی که پلاتینیوم حدود 976.20 دلار در هر اونس معامله می شد.

قیمت پلاتین

در سال های گذشته در بازار ایران نیز به تناسب قیمت جهانی طلا قیمت بالاتری نسبت به قیمت پلاتین داشته است.

طلا گاهی اوقات به قیمت پلاتین و بالعکس معامله می شود. این رابطه به سرمایه گذاران کمک می کند تا احساسات بازار را درک کنند. با استفاده از نسبت پلاتین به طلا، می توانید قیمت پلاتین را بر قیمت طلا تقسیم کنید. نسبت حاصل نشان می دهد که آیا پلاتین سرمایه گذاری ارزشمندی است یا خیر.

هر دو فلز قدرت نقد شوندگی بالایی دارند زیرا به راحتی آنها را با پول نقد معامله می کنید. اما طلا به دلیل حجم بالای معاملاتی که هر روز در سراسر جهان انجام می شود، فلز نقدشونده تری است.