کاربردهای گسترده و باورنکردنی فلز پلاتین

پلاتین (Platinum) یک عنصر شیمیایی با نماد Pt و عدد اتمی ۷۸ است. پلاتین فلزی متراکم ، چکش خوار، هادی ، به شدت غیرفعال و گرانبها به رنگ نقره ای – سفید است.

این فلز عضو گروه پلاتین در گروه ۱۰ جدول تناوبی عناصر است. Pt شش ایزوتوپ طبیعی دارد و یکی از عناصر کمیاب در پوسته زمین با میانگین μg/kg  ۵ است. این فلز در بعضی از سنگ های معدن نیکل و مس به همراه برخی از ذخایر محلی ، بیشتر در آفریقای جنوبی یافت می شود که ۸۰ درصد از تولیدات جهان را شامل می شود.

به دلیل کمبود پلاتین در پوسته زمین ، سالانه فقط چند صد تن از این فلز تولید می شود و با توجه به کاربردهای مهم آن  بسیار ارزشمند است و یکی از فلزات گرانبها محسوب می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی فلز پلاتین

فلز پلاتین دارای چندین خاصیت مفید است که کاربرد آن را در طیف گسترده ای از صنایع توضیح می دهد. این فلز یکی از متراکم ترین عناصر فلزی است و تقریبا دو برابر متراکم تر از سرب و بسیار پایدار است . این فلز در برابر خوردگی مقاوم است و هادی خوبی برای جریان الکتریسیته است.

پلاتین یکی از فلزات با کمترین واکنش پذیری است که در برابر خوردگی و حتی در دماهای بالا مقاوم است و از این رو یک فلز نجیب محسوب می شود. Pt  یک فلز سازگار از نظر بیولوژیکی محسوب می شود زیرا غیر سمی و پایدار است  بنابراین بر روی بافت های بدن تأثیر منفی نمی گذارد. تحقیقات اخیر همچنین تاثیر پلاتین برای جلوگیری از رشد برخی سلولهای سرطانی را نشان داده است.

این فلز در تولید مبدل های کاتالیزوری ، تجهیزات آزمایشگاهی ، اتصالات الکتریکی و الکترودها ، دماسنج ها، تجهیزات دندانپزشکی و ساخت جواهرات استفاده می شود. به عنوان یک فلز سنگین قرار گرفتن در معرض نمک های آن منجر به عوارضی برلی سلامتی می شود . ترکیبات حاوی پلاتین ، مانند سیس پلاتین ، اگزالی پلاتین و کربوپلاتین  در شیمی درمانی علیه انواع خاصی از سرطان مورد استفاده قرار می گیرد.

تاریخچه کشف فلز پلاتین

باستان شناسان مقداری از این فلز را در طلای مورد استفاده در خاکسپاری های مصر باستان در اوایل سال ۱۲۰۰ قبل از میلاد کشف کرده اند. با این حال ، میزان دانش اولیه مصریان از این فلز نامشخص است و ممکن است که آنها تشخیص نداده باشند که پلاتینی در طلای آنها وجود دارد.

این فلز اولین بار توسط آمریکایی های کلمبیایی در نزدیکی اکوادور کشف شد و برای تولید زیورآلات به عنوان طلای سفید استفاده می شد.

اولین گزارش کتبی در رابطه با کشف این فلز مربوط به ژولیوس سی اسکالیگر در سال ۱۵۵۷ است. او این فلز را به عنوان فلزی عجیب و غریب که در معادن بین پاناما و مکزیک یافت می شود توصیف کرد و نوشت که هیچ آتشی نمی تواند آن را ذوب کند.

در سال ۱۷۸۳ شیمیدان فرانسوی  روشی را برای تولید Pt کشف و ثبت کرد. شیمیدان انگلیسی ویلیام اچ ولتستون یک فرآیند تجاری را برای تولید پلاتین خالص در اوایل قرن ۱۹ کشف کرد. وی در طی تحصیلات خود در مورد سنگ معدن پلاتین ، فلزات اسمیوم ، ایریدیوم ، رودیوم و پالادیوم را نیز کشف کرد. نام این عنصر از کلمه اسپانیایی “پلاتینا” گرفته شده است.

کاربردهای فلز پلاتین

استفاده در مبدل های کاتالیزوری

پلاتین پوشیده شده از کاتالیزورهای خودکار به جلوگیری از انتشار بخش زیادی از آلاینده های مضر که توسط وسیله نقلیه تولید می شوند ، کمک می کند. اکنون بیش از ۹۵٪ از اتومبیل های جدید با مبدل های کاتالیزوری ساخته می شوند.

با افزایش تعداد اتومبیل های موجود در جاده های جهان به طور مداوم ، آلودگی هوا به یک مشکل زیست محیطی عمومی تبدیل شده است. این فلز همراه با پالادیوم در کاهش گازهای گلخانه ای نقش مهمی داشته است.

مبدل کاتالیزوری مدرن خودرو به تبدیل بیش از ۹۰٪ ترکیبات مضر مانند مونوکسید کربن ، هیدروکربن ها و اکسیدهای ازت از موتورهای بنزینی به دی اکسید کربن ، نیتروژن و بخار آب کمتر مضر کمک می کند.

استفاده در جواهرات

یک فلز بسیار گرانبها ، چکش خوار ، قابل انعطاف و براق است که در هیچ دمایی اکسیده نمی شود و به راحتی توسط اسیدها مورد حمله قرار نمی گیرد. حتی باریکترین بخش های پلاتین قوی و محکم هستند.

این فلز کمی سخت تر از آهن خالص  است و به راحتی فرسوده نمی شود از این رو  جواهرات حاوی این فلز به طور معمول شکل خود را حفظ می کند و بهترین و امن ترین فلز برای تزئین با الماس هستند.

ما در گوشواره های الماس ، انگشترها ، گردن آویزها ، دستبند و موارد دیگر از پلاتین استفاده می کنیم. شایان ذکر است که حدود ۳۵٪ از Pt استخراج شده در سال ۲۰۱۷ برای جواهرات سازی مورد استفاده قرار گرفت.

استفاده در پتروشیمی

این فلز به صورت پودری اغلب به عنوان کاتالیزور در واکنشهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این الکترودهای پلاتینی اغلب برای فرآیندهای مختلف در الکتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد.

آنها غالباً با لایه ای از پلاتین سیاه یا پودر پلاتین پوشانده می شوند که نتایج بهتری نسبت به نوع خالص آن در واکنشهای شیمیایی ارائه می دهد.

سرمایه گذاری

سرمایه گذاری بر روی  Pt با توجه به قیمت این فلز پدیده ای نسبتاً جدید است. سکه ها و شمش های پلاتین در جهان نسبت به طلا و نقره بسیار نادر هستند با این حال در سراسر جهان تجارت و یا جمع آوری می شوند.

کاربرد فلز پلاتین در صنایع مختلف

تخمین زده می شود که تقریباً یک پنجم از هر محصول تولیدی که امروزه از آن استفاده می کنیم  حاوی پلاتین است یا در بخشی از تولید آن با این فلز ساخته شده است. مانند طلا ، مس ، نقره و سایر فلزات ، پلاتین نیز دارای یک منبع محدود است که ممکن است طی چند دهه از بین برود.

این فلز اغلب با کبالت برای تولید آهنربای دائمی قوی مخلوط می شود. الکترودهای داخل شیشه معمولاً با پلاتین آب بندی می شوند زیرا ضریب دمایی آن تقریباً برابر با شیشه است. این فلز را می توان در اتصالات الکتریکی با ولتاژ پایین و سیمهایی با مقاومت الکتریکی استفاده کرد.

در حال حاضر این فلز در آشکارسازهای مقاومت دمایی (RTD) استفاده می شود که به طور گسترده برای اندازه گیری دماهای صنعتی استفاده می شود. Pt در موتورهای توربین هواپیماها نیز مورد استفاده قرار می گیرد. پلاتین سیاه اغلب در لامپ های گازسوز و شمعک اجاق گاز استفاده می شود.

کاتالیزورهای Pt به تولید اسید نیتریک ، ماده اولیه کودها و مواد منفجره نظامی کمک می کنند. همچنین ساخت انواع سیلیکون های مخصوص برای مواد بسیار با دوام ، ضد آب و عایق الکتریکی به پلاتین نیاز دارد. از این فلز برای ایجاد روکش جدا شونده برای  برچسب های کاغذی استفاده می شود.

دیسک های سخت رایانه اغلب حاوی پلاتین در لایه های مغناطیسی هستند. هارد دیسک ها اغلب در تلویزیون ، کنسول های بازی های ویدیویی و سایر سیستم های سرگرمی خانگی وجود دارند. استفاده از این فلز به کاهش اندازه دیسک کمک کرده است. کاربرد Pt همچنین منجر به بهبود ظرفیت ذخیره سازی داده ها شده است. پلاتین در فیبرهای نوری و شیشه صفحه نمایش کریستال مایع مخصوصاً در لپ تاپ ها و مقادیر کمی از این فلز در مدارهای تلفن های همراه مورد استفاده قرار می گیرد.

عوارض قرار گرفتن در معرض پلاتین

طبق گزارش مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری ها  قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض نمک های پلاتین ممکن است باعث سوزش چشم ها ، بینی و گلو شود و قرار گرفتن در معرض طولانی مدت ممکن است باعث آلرژی تنفسی و حساسیت پوستی شود.

از آنجا که این فلز یک کاتالیزور در ساخت لاستیک سیلیکون و اجزای ایمپلنت های پزشکی (پروتزهای تعویض مفصل ، دیسک های کمر مصنوعی ، دریچه های عروقی و غیره) است این امکان وجود دارد که پلاتین بتواند وارد بدن شده و عوارض جانبی به دنبال داشته باشد. سازمان غذا و دارو و سایر نهادها این موضوع را مورد بررسی قرار داده اند و تاکنون هیچ مدرکی مبنی بر سمیت این فلز در داخل بدن پیدا نکرده اند.