پلاتین

پلاتین یکی از عنصرهای شیمیایی و از فلزات است. عدد اتمی این عنصر ۷۸ و نشانه اختصاری آن Pt است. پلاتین از گروه فلزات واسطه به رنگ سفید-خاکستری، متراکم، رسانا و شکل‌پذیر است و از باارزش‌ترین فلزات گران‌بها محسوب می‌شود. نام این فلز برگرفته از واژه اسپانیایی پلاتینا به معنی «نقره کوچک» است.

پلاتین، ₇₈Pt

پلاتین
تلفظ	‎/ˈplætɪnəm/‎ ​(PLAT-ə-nəm)
ظاهر	grayish white
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)	۷۰۰۲۱۹۵۰۸۴۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۱۹۵٫۰۸۴(۹)
پلاتین در جدول تناوبی
Pd ↑ Pt ↓ Ds ایریدیم ← پلاتین → طلا
عدد اتمی (Z)	78
گروه	گروه ۱۰
دوره	دوره 6
بلوک	بلوک-d
دسته	Transition metal
آرایش الکترونی	[Xe] 4f14 5d9 6s1
لایه الکترونی	2, 8, 18, 32, 17, 1
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	2041.4 K ​(1768.3 °C, ​3214.9 °F)
نقطه جوش	4098 K ​(3825 °C, ​6917 °F)
چگالی (near r.t.)	21.45 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)	19.77 g/cm3
حرارت همجوشی	22.17 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	469 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	25.86 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 2330 (2550) 2815 3143 3556 4094
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 (a mildly basic اکسید)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 2.28
انرژی یونش	1st: 870 kJ/mol 2nd: 1791 kJ/mol
شعاع اتمی	empirical: 139 pm
شعاع کووالانسی	pm 136±5
شعاع واندروالسی	175 pm
خط طیف نوری پلاتین
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​(fcc)
انبساط حرارتی	8.8 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی	71.6 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	105 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسی	paramagnetic
مدول یانگ	168 GPa
مدول برشی	61 GPa
مدول حجمی	230 GPa
نسبت پواسون	0.38
سختی موس	4–4.5
سختی ویکرز	549 MPa
سختی برینل	392 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-06-4
ایزوتوپ‌های پلاتین
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول 190Pt 0.014% 6.5×1011 y α 3.18 186Os 192Pt 0.782% 192Pt ایزوتوپ پایدار است که 114 نوترون دارد 193Pt syn 50 y ε ? 193Ir 194Pt 32.967% 194Pt ایزوتوپ پایدار است که 116 نوترون دارد 195Pt 33.832% 195Pt ایزوتوپ پایدار است که 117 نوترون دارد 196Pt 25.242% 196Pt ایزوتوپ پایدار است که 118 نوترون دارد 198Pt 7.163% 198Pt ایزوتوپ پایدار است که 120 نوترون دارد

عنصر پلاتین

بیشترین مورد کاربرد پلاتین در ساخت مبدل‌های کاتالیست خودروهاست.

پلاتین کمترین واکنش‌پذیری در بین تمامی فلزات را دارد و همچنین مقاومت بسیار بالایی نسبت به خوردگی دارد و حتی در محیط‌های بسیار داغ نیز این ویژگی را حفظ می‌کند. بیشتر کاربردهای پلاتین به دلیل این ویژگی‌ها و خاصیت کاتالیزوری بالای آن است. بیشترین استفاده پلاتین در ساخت مبدل‌های کاتالیست و جواهرات است. ابزارهای مخصوص آزمایشگاهی، اتصال‌های الکتریکی و الکترودها، تجهیزات پزشکی و دندان‌پزشکی، دستگاه‌های مقاوم در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، تجهیزات حرارت‌سنج برای کوره‌های الکتریکی، پوشش موشکها، و سوخت موتور جت از دیگر موارد استفاده این فلز است.

پلاتین از نادرترین عناصر در پوسته زمین است و غلظت آن فقط ۵ در میلیارد است. پلاتین به صورت آزاد در طبیعت وجود دارد و معمولاً همراه دیگر فلزهای خانواده پلاتین یعنی پالادیم، روتنیم، رودیم، ایریدیم و اسمیم دیده می‌شود. همگی این ۶ عنصر ویژگی‌هایی شبیه به هم دارند و عناصری بسیار نادر هستند.

تاریخچه

ناگت پلاتین آزاد

نخستین مورد شناخته‌شده از کاربرد پلاتین در تاریخ بشر به بومیان قاره آمریکا در کشور اکوادور کنونی برمی‌گردد که این فلز را از شن‌های رودخانه به دست آورده و از آلیاژ پلاتین و طلا برای ساخت زینت‌آلات استفاده می‌کردند. ژولیوس سزار اسکالیگر مردم‌شناس ایتالیایی در سال ۱۵۵۷ نخستین اروپایی بود که وجود این فلز را گزارش کرد. وی آن را فلزی توصیف کرده بود؛ «که نه آتش و نه هیچ ابزار اسپانیایی قادر به ذوب کردن آن نیست». این توصیف اشاره به دمای بالای ذوب این فلز دارد. نقطه ذوب پلاتین ۱۷۶۸ درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن در ۳۸۲۵ درجه است.

تولید

پلاتین در نهشته‌های آبرفتی و به ویژه نهشته‌های نیکلی دیده می‌شود و به عنوان فراورده ثانویه معادن نیکل و مس به دست می‌آید. تولید جهانی پلاتین در سال ۲۰۱۰ حدود ۱۹۲ تن بوده‌است که معادل کمتر از یک‌سیزدهم تولید طلا در همان سال است. حدود ۷۷٪ از این میزان در آفریقای جنوبی تولید شده‌است. روسیه ۱۳ درصد تولید پلاتین دنیا را به خود اختصاص داده و کانادا، زیمبابوه و آمریکا هم در رتبه‌های بعدی قرار گرفته‌اند.

مجموعه معادن سنگ‌های آذرین بوچولد در آفریقای جنوبی بیشترین تولید پلاتین و بیشترین ذخیره پلاتین و دیگر سنگ‌های گروه پلاتین دنیا را به خود اختصاص داده‌اند. معدن سنگ‌های آذرین نیکل و مس در نزدیکی شهر نوریلسک در روسیه و معدن نیکل حوضه سادبری در کانادا که بر اثر برخورد شهابسنگ ایجاد شده، دو ذخیره‌گاه عمده دیگر پلاتین هستند. سنگ‌های معدن سادبری فقط نیم گرم در هر تن پلاتین دارند و حجم عظیم استخراج نیکل این معادن است که تولید پلاتین را اقتصادی می‌کند. معادن کوچکتری هم در ایالت‌های غربی آمریکا قرار دارند. معدنی در کلمبیا که از زمان پیش از ورود اروپاییان از آن برداشت می‌شده هم هنوز به تولید خود ادامه می‌دهد.

قیمت

نمودار قیمت پلاتین از ۱۹۹۲ تا ۲۰۱۲

قیمت پلاتین از طلا نوسان بیشتری دارد. این فلز معمولاً در وضعیت ثبات و رشد اقتصادی گرانتر از طلاست و قیمت آن تا دو برابر طلا می‌رسد اما در دوره‌های بی‌ثباتی اقتصادی گاهی از طلا ارزانتر می‌شود. چراکه پلاتین در درجه اول کاربرد صنعتی دارد و در زمان رشد اقتصادی تقاضای آن افزایش پیدا می‌کند در حالی که طلا بیشتر کاربرد سرمایه‌گذاری دارد و در زمان ناآرامی اقتصادی تقاضای آن بیشتر می‌شود؛ مثلاً در جریان رکود اقتصادی سال ۲۰۰۸ قیمت پلاتین از ۲۲۵۲ دلار برای هر اونس تروا (۳۱٫۱ گرم) به ۷۷۴ دلار رسید و در واقع دوسوم ارزش خود را از دست داد اما در همان مقطع طلا از ۱۰۰۰ دلار به ۷۰۰ دلار کاهش یافت و فقط کمتر از یک‌سوم ارزش آن کاهش یافت. قیمت پلاتین در ژوئیه سال ۲۰۲۰ حدود ۸۵۰ دلار برای هر اونس (نزدیک به ۶۰۰هزار تومان برای هر گرم) بوده‌است.

میزان مصرف

در سال ۲۰۱۰ در مجموع ۲۴۵ تن پلاتین فروخته شد که از این میان ۱۱۳ تن در تولید ابزارهای کنترل گازهای سمی خودروها (۴۶٪) و ۷۶ تن در ساخت جواهرات (۳۱٪) استفاده شده‌اند و ۳۵ تن باقیمانده هم به کاربردهایی چون سرمایه‌گذاری، الکترودها، داروهای ضدسرطان، حسگرهای اکسیژن، کلیدهای اشتعال و موتورهای توربینی (مثل جت) اختصاص یافته‌اند.

کاتالیزور

حلقه پلاتین با نگین الماس

بیشترین مورد استفاده پلاتین به ساخت مبدل‌های کاتالیست خودروها مربوط می‌شود که گازهای سمی ناشی از احتراق سوخت در موتور یعنی مونوکسیدکربن، هیدروکربن‌های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن را به مواد بی‌خطر مثل بخار آب و دی‌اکسیدکربن تبدیل می‌کنند. برای این استفاده از پودر پلاتین همراه با دو فلز هم‌گروه آن پالادیم و رودیم استفاده می‌شود. قابلیت جذب هیدروژن و خاصیت‌های کاتالیزوری بالای پلاتین باعث شده تا در فرایندهای شیمیایی مختلف از جمله در تولید اسید سولفوریک، فرایند تبدیل الکل به فرمالدئید و کراکینگ تولیدات نفتی کاربرد داشته باشد و از آلیاژهای پلاتین - رنیوم برای تولید بنزین‌های مرغوب بدون سرب و اکتان بالا استفاده شود.

جواهرات

دومین کاربرد اصلی پلاتین در ساخت زیورآلات است. مقاومت پلاتین در مقابل تیرگی و خوردگی بسیار بیشتر از طلاست و شکل‌پذیری آن هم بالاتر از طلا و نقره و مس است. از همین رو پلاتین گزینه مناسبی برای ساخت جواهرات محسوب می‌شود. جواهرات پلاتین عموماً با عیار ۹۵۰ از هزار ساخته می‌شوند.

سرمایه‌گذاری

پلاتین کاربرد سرمایه‌گذاری و مالی محدودی نیز دارد که البته قابل مقایسه با طلا و نقره نیست. نخستین بار اسپانیایی‌ها در قرن هجدهم در مستعمرات آمریکایی خود سکه پلاتین را ضرب کردند و امپراتوری روسیه نیز در قرن نوزدهم اقدام مشابهی انجام داد. هرچند در عمل استفاده از این سکه‌ها به عنوان پول نقد موفقیت‌آمیز نبود چون هم تشخیص پلاتین از فلزات کم‌ارزش دشوار بود و هم ضرب سکه با آن سخت‌تر از فلزات دیگری مثل طلا و مس بود.

امروزه این فلز در بازار بورس نیویورک و بازار بورس لندن معامله می‌شود. چند کشور اقدام به ضرب سکه‌های پلاتین هم کرده‌اند. سکه عقاب پلاتین آمریکا، برگ افرای پلاتین کانادا، کوالای پلاتین استرالیا، پاندای پلاتین چین و چندین نوع سکه پلاتین شوروی سابق و روسیه کنونی از جمله این سکه‌ها هستند.

استاندارد

لوپ‌های پلاتین که در کشت باکتری آزمایشگاهی استفاده می‌شوند

اندازه دقیق واحد کیلوگرم از سال ۱۸۷۹ جرم یک وزنه ساخته شده از آلیاژ ۹۰٪ پلاتین و ۱۰٪ ایریدیوم است. الکترود استاندارد هیدروژن نیز از پلاتین ساخته شده‌است. از سال ۱۸۸۹ تا ۱۹۶۰ اندازه دقیق متر طول یک میله از ۹۰٪ پلاتین و ۱۰٪ ایریدیوم بود. پیش از آن هم در سال ۱۷۹۹ تا ۱۸۸۹ یک میله ساخته شده از پلاتین اندازه دقیق متر را مشخص می‌کرد.

پلاتین به دلیل خصوصیت ضدفرسایش بالای خود برای این کاربردهای مرجع انتخاب شده‌است.

کاربردهای دیگر

با توجه به خنثایی شیمیایی در حرارت‌های بالا (تا حدود هزار درجه سانتیگراد) در ساخت ظرف‌های مخصوص ذوب فلز کاربرد دارد. از این فلز در ساخت ابزارهای مختلف پزشکی، پروتزهای دندان‌پزشکی، ترموکوپل‌ها و اتصال‌های الکتریکی نیز استفاده می‌شود. همچنین برای ساختن آهنرباهای قوی پلاتین و کبالت را با هم ترکیب می‌کنند. آندهای پلاتین هم به‌طور گسترده در سیستمهای حفاظتی کاتدی برای کشتی‌های بزرگ، موج‌شکن‌های فولادی و لوله‌کشی‌ها کاربرد دارد.

مفتول پلاتین

سیم پلاتین ماده ای بسیار انعطاف پذیر و چکش خوار است، به این معنی که می توان آن را به راحتی به سیم کشیده و به اشکال مختلف درآورد. این یک ماده متراکم با وزن مخصوص 21.45 است که آن را از سایر فلزات معمولی سنگین تر می کند. پلاتین همچنین یک رسانای عالی الکتریسیته است و دارای نقطه ذوب بالای 1768 درجه سانتیگراد است که آن را برای استفاده در کاربردهای با دمای بالا ایده آل می کند.

سیم پلاتین در برابر خوردگی نیز بسیار مقاوم است، به همین دلیل است که اغلب در کاربردهای شیمیایی و صنعتی استفاده می شود. تحت تأثیر اکثر اسیدها از جمله اسیدهای هیدروکلریک، سولفوریک و نیتریک قرار نمی گیرد و در برابر خوردگی توسط کلر و برم مقاوم است. علاوه بر این، پلاتین زیست سازگار است، به این معنی که برای بدن انسان سمی نیست و اغلب در کاربردهای پزشکی استفاده می شود.

سیم پلاتین در زمینه های مختلف کاربرد وسیعی دارد، از جمله:

برق و الکترونیک: سیم پلاتین یک رسانای عالی الکتریسیته است که آن را برای استفاده در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی ایده آل می کند. اغلب برای ایجاد کنتاکت های الکتریکی، مقاومت ها و ترموکوپل ها استفاده می شود.

صنایع شیمیایی: سیم پلاتین در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و برای استفاده در واکنش های شیمیایی ایده آل است. اغلب به عنوان یک کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی مختلف و به عنوان ماده ای برای تجهیزات آزمایشگاهی مانند بوته ها، الکترودها و همزن ها استفاده می شود.

زیورآلات: سیم پلاتین به دلیل رنگ نقره ای-سفید براق و دوام آن اغلب در تولید جواهرات گران قیمت استفاده می شود. همچنین ضد حساسیت است و برای افرادی که پوست حساسی دارند مناسب است.

صنعت پزشکی: سیم پلاتین زیست سازگار است، به این معنی که برای بدن انسان سمی نیست. اغلب در ایمپلنت های پزشکی مانند ضربان ساز و پرکردن دندان استفاده می شود.

سیم پلاتین ماده ای با ارزش با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد است که آن را در کاربردهای مختلف بسیار مورد توجه قرار می دهد. این فلز گرانبهایی است که انعطاف پذیر، چکش خوار و رسانای عالی الکتریسیته است. سیم پلاتین همچنین در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و برای استفاده در کاربردهای شیمیایی و صنعتی ایده آل است. کاربردهای متنوعی در زمینه های مختلف از جمله برق و الکترونیک، صنایع شیمیایی، جواهرات و صنایع پزشکی دارد. [۱]

تأثیر بر سلامتی

از برخی از ترکیبات دارویی حاوی پلاتین برای شیمی‌درمانی برخی انواع سرطان استفاده می‌شود. پلاتین به عنوان فلز خطر جدی برای انسان ندارد، اما نمک‌های پلاتین خطراتی از قبیل دگرگونی ژنتیکی، سرطان از قبیل سیسس، حساسیت‌های پوستی، تخریب ارگانهای بدن مانند معده، کلیه و مغز استخوان ، روده ، بینایی و سیستم شنوایی دارد. البته با توجه به مقاومت بسیار بالای پلاتین در مقابل فرسایش خطر واقعی این فلز در حد فلزات دیگر نیست.

منابع

• «پلاتینیوم». پایگاه ملی داده‌های علوم زمین. بایگانی‌شده از اصلی در ۱۸ دسامبر ۲۰۰۷. دریافت‌شده در ۴ شهریور ۱۳۸۶.