پلاتین

فلز گرانبها و نجیب

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.[۲]

پلاتین، 78Pt
Platinum-nugget.jpg
پلاتین
تلفظ‎/ˈplætɪnəm/‎ (PLAT-ə-nəm)
ظاهرgrayish white
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)۱۹۵٫۰۸۴(۹)[۱]
پلاتین در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
Pd

Pt

Ds
ایریدیمپلاتینطلا
عدد اتمی (Z)78
گروهگروه ۱۰
دورهدوره 6
بلوکبلوک-d
دسته Transition metal
آرایش الکترونی[Xe] 4f14 5d9 6s1
2, 8, 18, 32, 17, 1
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب2041.4 K ​(1768.3 °C, ​3214.9 °F)
نقطه جوش4098 K ​(3825 °C, ​6917 °F)
چگالی (near r.t.)21.45 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)19.77 g/cm3
حرارت همجوشی22.17 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 469 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی25.86 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)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 2.28
انرژی یونش
  • 1st: 870 kJ/mol
  • 2nd: 1791 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 139 pm
شعاع کووالانسی pm 136±5
شعاع واندروالسی175 pm
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری پلاتین
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری ​(fcc)
Face-centered cubic crystal structure for پلاتین
انبساط حرارتی8.8 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی71.6 W/(m·K)
رسانش الکتریکی105 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسیparamagnetic
مدول یانگ168 GPa
مدول برشی61 GPa
مدول حجمی230 GPa
نسبت پواسون0.38
سختی موس4–4.5
سختی ویکرز549 MPa
سختی برینل392 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-06-4
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
| منابع
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.

تاریخچهویرایش

 
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.

تولیدویرایش

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.

قیمتویرایش

 
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 مصرفویرایش

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[۳]ویرایش

 
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.

جواهراتویرایش

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.

سرمایه‌گذاریویرایش

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.

استانداردویرایش

 
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 دیگرویرایش

در سطح لابراتواری از سیم‌های پلاتین برای استفاده در الکترودها استفاده می‌شود. همچنین 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.

تأثیر بر سلامتیویرایش

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.[۴]

منابعویرایش

  • «پلاتینیوم». پایگاه ملی داده‌های علوم زمین. بایگانی‌شده از اصلی در ۱۸ دسامبر ۲۰۰۷. دریافت‌شده در ۴ شهریور ۱۳۸۶. پیوند خارجی در |اثر= وجود دارد (کمک)
  1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. Woods, Ian (2004). The Elements: Platinum. The Elements. Benchmark Books. ISBN 978-0-7614-1550-3.
  3. «کاتالیزگرها». '. مهسامحمدپور. ۹۵/8/۲۰. تاریخ وارد شده در |تاریخ= را بررسی کنید (کمک)
  4. Platinum - Pt Chemical properties of platinum - Health effects of platinum - Environmental effects of platinum