Metale i stopy szlachetne – platyna

I. Metale i stopy metali szlachetnych

Metale szlachetne to zwyczajowa nazwa metali odpornych chemicznie, do których zaliczyć można:
- platynowce (ruten, rod, pallad, osm, iryd i platynę),
- srebro,
- złoto.

Do metali szlachetnych zalicza się także miedź, jednak jest ona określana jako metal "półszlachetny" ze względu na większą reaktywności niż inne metale "szlachetne".

Metale szlachetne:
o bardzo słabo reagują z innymi pierwiastkami przez co prawie nie ulegają korozji,
o nie rozpuszczają się też w większości kwasów,
o nie reagują z wodą,
o nie reagują z gorącą parą wodną,
o są odporne na działanie stężonego kwasu solnego i innych kwasów beztlenowych,
o większość z nich można jednak rozpuścić w wodzie królewskiej (jest to mieszanina stężonego kwasu solnego i stężonego kwasu azotowego w stosunku 3:1),
o posiadają dużą gęstość i dobrą plastyczność,
o posiadają wysoką temperaturę topnienia za wyjątkiem srebra i złota,
o należą do grupy metali ciężkich.

Stop metali – mieszanina metali lub metalu z pierwiastkami niemetalicznymi, o właściwościach metalu. Stopy uzyskuje się przez stopienie składników i następnie schłodzenie. Stop najczęściej posiada odmienne właściwości od jego elementów składowych, w niektórych przypadkach nawet niewielkie dodatki wpływają znacznie na własności stopu.
Stopami metalu szlachetnego nazywamy stopy, w których średnia zawartość metali szlachetnych jest większa niż 10%.

II. Platyna

Platyna (Pt, łac. platinum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych, leżący w 10 grupie (niklowce), 6 okresie, w triadzie platynowców ciężkich. Liczba atomowa 78, masa atomowa 195,08, o gęstości 21,5 g/cm3 i temperaturze topnienia 1772,5C. Znane są 37 izotopy platyny, w tym 6 trwałych. Struktura krystalograficzna: regularna płasko centrowana. Ma zdolność pochłaniania gazów.Występuje w skorupie ziemskiej w ilościach 0,001 ppm,( to przyjęty na świecie sposób wyrażania stężenia bardzo rozcieńczonych roztworów związków chemicznych. Stężenie to jest pochodną ułamka molowego i określa ile cząsteczek związku chemicznego przypada na 1 milion cząsteczek roztworu), w postaci rudy oraz jako znieczyczenie rud niklu i miedzi.

Nazwa pochodzi od hiszpańskiego słowa platina, zdrobnienia słowa oznaczającego srebro. Pierwiastek ten był znany w Ameryce jeszcze w czasach prekolumbijskich. Do Europy został sprowadzony w 1750 roku przez Hiszpanów, którzy sądzili, że jest to tylko odmiana srebra. Jako odrębny pierwiastek wyodrębniona po raz pierwszy 1738 przez A. de Ulloa; światowe wydobycie platynowców (łącznie z palladem, irydem i osmem) w 1990 szacowano na 286,8 ton, z czego:
- RPA 138.5,
- kraje b. ZSRR – 125.0,
- Kanadę – 11.2,
- USA – 7.7,
- Japonię 2.4,
- Australię – 0.5.
(w/w dane podane zostały w tonach). Głównymi użytkownikami były USA i Japonia (po 35%). Wykorzystanie zwłaszcza do katalizatorów spalin, części elektronicznych i biżuterii.

1. WŁAŚCIWOŚCI

W postaci czystej:
- srebrzystobiały metal,
- kowalny,
- łatwo ciągliwy.
- rozszerzalność platyny jest zbliżona do rozszerzalności szkła
Zaliczany do metali szlachetnych
- nie reaguje z wodą,
- nie reaguje powietrzem,
- nie reaguje większością kwasów i zasad,
- reaguje tylko z wodą królewską, fluorowodorem i innymi tzw. superkwasami.

2. WYSTĘPOWANIE I OTRZYMYWANIE

W przyrodzie platyna występuje w stanie wolnym (platyna rodzima) oraz w minerałach, m.in. w:
- perrylicie PtAs2
- cooperyt
- braggicie (Pt, Pd, Ni)S2.

Platyna jest otrzymywana przez rafinację z:
z francuskiego: oczyszczanie i uszlachetnianie substancji naturalnych lub produktów przemysłowych (np. metali, ropy naftowej i produktów jej przerobu, cukru) w celu nadania im odpowiednich właściwości (np. dużej czystości, barwy, zapachu). Rafinację prowadzi
się metodami fizycznymi lub chemicznymi, np.:
o destylacja,
o ekstrakcja,
o utlenianie
o w metalurgii rafinacja ogniowa,
o wymrażanie.
o elektroliza.
- platyny rodzimej,
- szlamu po elektrolizie niklu i miedzi,
- złomu platynowego.

3. ZWIĄZKI ZNACZENIE I ZASTOSOWANIE

Najważniejsze związki platyny:
- kwas heksachloroplatynowy,
- chlorek platyny,
- wywodzące się z tych związków kompleksy metaloorganiczne, które są masowo wykorzystywane jako katalizatory wielu przemysłowo stosowanych reakcji chemicznych,
- platyna także wiąże się łatwo z fluorowcami, tworząc halogenki (o różnych barwach np. zielone, czerwone lub żółte)

Znaczenie biologiczne (brak):
- nietoksyczny,
- nierakotwórczy,
- niektóre jego związki (fluorek platyny i pochodne) są wykorzystywane w chemioterapii do zwalczania niektórych rodzajów raka.

Platyna jest stosowana do wyrobu:
o leków przeciwnowotworowych,
o aparatury chemicznej:
- elementy urządzeń pomiarowych (np. jest składnikiem elektrod II rodzaju, m.in. w pH-metrach i w ogniwach paliwowych),
- rezystory stosowane do pomiaru temperatury ze względu na ich stabilność,
- kotły;
o ozdób jubilersich,
o w dentystyce,
o fotografice np. K2 [PtCl4]

Ze stopów platyny wykonuje się także:
- niektóre typy termopar(druty termopar – 10% i 30% Rh),
- uzwojenia piecyków grzewczych,
- wyroby jubilerskie (stop z miedzią o próbie 950).

Czysta platyna stosowana jest w przemyśle technicznym jako katalizator, także do wyrobu:
- tygli,
- parownic,
- elektrod.

W postaci czerni platynowej (metaliczna platyna silnie rozdrobniona, wykazująca dużą aktywność katalityczną. Do celów katalitycznych stosowana na odpowiednim nośniku - azbeście lub żelu krzemionkowym. Czerń platynowa osadzona na blaszce platynowej jest wykorzystywana w elektrochemii jako elektroda platynowa), gąbki oraz siatek drucianych platyna jest stosowana jako katalizator:
- podczas produkcji amoniaku,
- kwasu cyjanowodorowego,
- podczas przetwarzania ropy naftowej.

Użycie platyny w dopalaczach samochodowych sprawia, że staje się ona jednym z elementów zanieczyszczenia środowiska, niebezpiecznym dla zdrowia ludzi.

III. Podsumowanie

Metale szlachetne choć najczęściej kojarzą się nam z wyrobami jubilerskimi to równie często, jak nie częściej, wykorzystywane są również w przemyśle. Platyna jako jeden z pierwiastków należących do grupy metali szlachetnych spełnia wszystkie jej „założenia” (tzn. ma określone właściwości chemiczne). Jest wykorzystywana powszechnie w przemyśle (szczególnie tym związanym z elektroniką), ale także znalazła swoje miejsce w dentystyce czy fotografice.

Jest to jeden z najdroższych metali szlachetnych na dzisiejszym rynku. Obecnie cena uncji platyny na świecie kształtuje się na poziomie: 1100 USD (Styczeń - 2021). W porównaniu cena uncji złota to: 1838 USD. (Styczeń - 2021)

I choć cena nie jest zachęcająca to jest to powszechnie wykorzystywany pierwiastek we współczesnym świecie.