Grupa platynowa - Platinum group

Metale z grupy platynowców (PGM) w układzie okresowym
h   On
Li Być   b C n O F Ne
Na Mg   Glin Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Współ Ni Cu Zn Ga Ge Jak Se Br Kr
Rb Sr Tak Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Płyta CD w Sn Sb Te i Xe
Cs Ba * Lu Hf Ta W Odnośnie Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po Na Rn
Fr Ra ** Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr NS Po południu Sm Eu Bóg Tb Dy Ho Er Tm Yb
** Ac NS Rocznie U Np Pu Jestem Cm Bk cf Es Fm Md Nie
   Metale z grupy platyny
   Inne metale szlachetne

Do metali z grupy platynowców (w skrócie jako PGM ; alternatywnie platinoids , platinides , platidises , grupy platyny , metali platynowych , platynowców lub grupy platynowców elementy (PGES) ) sześć szlachetne , cenne metalowe elementy zgrupowane w okresowym . Wszystkie te pierwiastki są metalami przejściowymi w bloku d (grupy 8 , 9 , 10 , okresy 5 i 6 ).

Sześć metali z grupy platynowców to ruten , rod , pallad , osm , iryd i platyna . Mają podobne właściwości fizyczne i chemiczne i zwykle występują razem w tych samych złożach mineralnych. Można je jednak dalej podzielić na pierwiastki z grupy platynowców z grupy irydu (IPGE: Os, Ir, Ru) i pierwiastki z grupy platynowców z grupy palladu (PPGE: Rh, Pt, Pd) na podstawie ich zachowania w układach geologicznych.

Wszystkie trzy pierwiastki powyżej grupy platynowców w układzie okresowym ( żelazo , nikiel i kobalt ) są ferromagnetyczne ; te, w tym pierwiastek lantanowiec gadolin, są jedynymi znanymi metalami przejściowymi o tej właściwości.

Historia

Naturalnie występująca platyna i stopy bogate w platynę były znane prekolumbijskim Amerykanom od wielu lat. Jednak mimo że metal był używany przez ludy prekolumbijskie, pierwsze europejskie wzmianki o platynie pojawiają się w 1557 r. w pismach włoskiego humanisty Juliusza Cezara Scaligera (1484–1558) jako opis tajemniczego metalu znalezionego w kopalniach Ameryki Środkowej. między Darién (Panama) a Meksykiem („do tej pory niemożliwe do stopienia przez żadną z hiszpańskich sztuk”).

Nazwa platyny pochodzi od hiszpańskiego słowa Platina „małego srebra”, nazwa nadana do metalu przez hiszpańskich osadników w Kolumbii . Są one traktowane jako niechciany platynę zanieczyszczenia w srebrze byli górniczego.

W 1815 r. rod i pallad odkrył William Hyde Wollaston , a iryd i osm jego bliski przyjaciel i współpracownik Smithson Tennant .

Właściwości i zastosowania

Replika narodowego wzorca kilograma NIST , wykonana w 90% ze stopu platyny - 10% irydu
Znaczące zastosowania wybranych PGM, 1996
PGM Posługiwać się Tysiąc Toz
Paladium autokatalizatory 4470
elektronika 2070
dentystyczny 1830
odczynniki chemiczne 230
Platyna biżuteria 2370
autokatalizatory 1830
Rod autokatalizatory 490

Metale platynowe mają wiele użytecznych właściwości katalitycznych . Są bardzo odporne na ścieranie i matowienie, dzięki czemu platyna szczególnie dobrze nadaje się do wyrobu biżuterii . Inne charakterystyczne właściwości to odporność na atak chemiczny, doskonałe właściwości w wysokich temperaturach, wysoka wytrzymałość mechaniczna, dobra ciągliwość i stabilne właściwości elektryczne . Oprócz zastosowania w biżuterii, metale platyny są również wykorzystywane w lekach przeciwnowotworowych, przemyśle, stomatologii, elektronice i katalizatorach spalin samochodowych (VEC). VEC zawierają stałą platynę (Pt), pallad (Pd) i rod (Rh) i są instalowane w układach wydechowych pojazdów w celu zmniejszenia szkodliwych emisji, takich jak tlenek węgla (CO), poprzez przekształcenie ich w mniej szkodliwe emisje.

Występowanie

Ogólnie rzecz biorąc, ultramaficzne i maficzne skały magmowe mają stosunkowo wysoką, a granity niską, śladową zawartość PGE. Geochemically anomalii ślady występują głównie w chromian spinele i siarczki. W maficznych i ultramaficznych skałach magmowych znajdują się praktycznie wszystkie pierwotne rudy PGM na świecie. Intruzje warstwowe mafii , w tym kompleks Bushveld , zdecydowanie przeważają nad wszystkimi innymi ustawieniami geologicznymi złóż platyny. Innymi istotnymi gospodarczo złożami PGE są intruzje maficzne związane z bazaltami powodziowymi oraz kompleksy ultramaficzne typu Alaska, Ural.

minerały PGM

Typowe rudy dla PGM zawierają ok. 10 g PGM/tonę rudy, zatem tożsamość konkretnego minerału jest nieznana.

Platyna

Platyna może występować jako metal rodzimy, ale może również występować w różnych minerałach i stopach. Mimo to, sperrylit (platyna arsenek , PTA 2 ) ruda jest zdecydowanie najważniejsze źródło tego metalu. Naturalnie występujące stop platyny z irydem, platiniridium , znajduje się w mineralne cooperite (platyna siarczku PTS). Platyna w stanie rodzimym, często w towarzystwie niewielkich ilości innych metali platynowych, znajduje się w złożach aluwialnych i placerowych w Kolumbii , Ontario , Uralu oraz w niektórych zachodnich stanach Ameryki . Platyna jest również produkowana komercyjnie jako produkt uboczny przetwarzania rudy niklu . Ogromne ilości przerabianej rudy niklu rekompensują fakt, że platyna stanowi zaledwie dwie części na milion rudy. Największym producentem platyny na świecie jest Republika Południowej Afryki , z ogromnymi złożami rudy platyny w rafie Merensky w kompleksie Bushveld , a następnie Rosja . Platyna i pallad są również wydobywane komercyjnie z kompleksu magmowego Stillwater w Montanie w USA. Liderami pierwotnej produkcji platyny są Republika Południowej Afryki i Rosja, a następnie Kanada, Zimbabwe i USA.

Osm

Osmiridium jest naturalnie występującym stopem irydu i osmu, który występuje w platynonośnych piaskach rzecznych Uralu oraz Ameryki Północnej i Południowej . Śladowe ilości osmu występują również w rudach zawierających nikiel znalezionych w regionie Sudbury w prowincji Ontario wraz z innymi metalami z grupy platynowców. Mimo że ilość metali platynowych znajdujących się w tych rudach jest niewielka, duża ilość przetworzonych rud niklu umożliwia ich komercyjny odzysk.

Iryd

Metaliczny iryd występuje wraz z platyną i innymi metalami z grupy platynowców w osadach aluwialnych. Naturalnie występujące stopy irydu obejmują osmiryd i irydosminę , które są mieszaninami irydu i osmu. Jest odzyskiwany komercyjnie jako produkt uboczny z wydobycia i przetwarzania niklu.

Ruten

Ruten generalnie znajduje się w rudach wraz z innymi metalami z grupy platynowców na Uralu oraz w Ameryce Północnej i Południowej . Niewielkie, ale ważne z handlowego punktu widzenia ilości znajdują się również w pentlandycie wydobytym z Sudbury w Ontario oraz w złożach piroksenitu w Afryce Południowej .

Rod

Przemysłowa ekstrakcja rodu jest złożona, ponieważ występuje on w rudach zmieszanych z innymi metalami, takimi jak pallad, srebro , platyna i złoto . Znajduje się w rudach platyny i jest uzyskiwany jako biały obojętny metal, który jest bardzo trudny do stopienia. Główne źródła tego pierwiastka znajdują się w RPA, Zimbabwe, w piaskach rzecznych Uralu , Ameryki Północnej i Południowej, a także w rejonie wydobycia siarczku miedzi i niklu regionu Sudbury Basin . Chociaż ilość w Sudbury jest bardzo mała, duża ilość przerabianej rudy niklu sprawia, że ​​odzyskiwanie rodu jest opłacalne. Jednak roczna światowa produkcja tego pierwiastka w 2003 roku to tylko 7-8 ton, a minerałów rodu jest bardzo mało.

Paladium

Pallad występuje preferencyjnie w minerałach siarczkowych, głównie w pirotytu. Pallad występuje w postaci wolnego metalu i stopów z platyny i złota z metali z grupy platynowców w PLACER depozytów na Uralu z Eurazji , Australii , Etiopii , południowej i Ameryce Północnej . Jednak jest produkowany komercyjnie ze złóż niklowo- miedziowych znalezionych w Afryce Południowej i Ontario w Kanadzie . Ogromna ilość przerabianej rudy niklowo-miedziowej sprawia, że ​​wydobycie to jest opłacalne pomimo niskiego stężenia w tych rudach.

Produkcja

Schemat przebiegu procesu oddzielania metali z grupy platynowców.

Produkcja poszczególnych metali z grupy platynowców zwykle rozpoczyna się od pozostałości po produkcji innych metali z mieszaniną kilku z tych metali. Oczyszczanie zwykle rozpoczyna się od pozostałości anodowych z produkcji złota, miedzi lub niklu. Powoduje to bardzo energochłonny proces ekstrakcji, co prowadzi do konsekwencji środowiskowych. Ponieważ emisje Pt mają wzrosnąć w wyniku zwiększonego zapotrzebowania na metale platynowe, a także zwiększonej działalności wydobywczej w kompleksie magmowym Bushveld, potrzebne są dalsze badania w celu określenia wpływu na środowisko. Klasyczne metody oczyszczania wykorzystują różnice w reaktywności chemicznej i rozpuszczalności kilku związków metali poddanych ekstrakcji. Podejścia te zaowocowały nowymi technologiami wykorzystującymi ekstrakcję rozpuszczalnikową .

Separacja rozpoczyna się wraz z rozpuszczeniem próbki. Jeśli stosuje się wodę królewską , powstają kompleksy chlorkowe. W zależności od szczegółów procesu, które często stanowią tajemnicę handlową, poszczególne PGM otrzymuje się jako następujące związki: słabo rozpuszczalny (NH 4 ) 2 IrCl 6 i (NH 4 ) 2 PtCl 6 , PdCl 2 (NH 3 ) 2 lotny OsO 4 i RuO 4 , a [RhCl (NH 3 ) 5 ] CI 2 .

Produkcja w reaktorach jądrowych

Znaczące ilości trzech lekkich metali z grupy platynowców — rutenu, rodu i palladu — powstają jako produkty rozszczepienia w reaktorach jądrowych. Wraz z rosnącymi cenami i rosnącym globalnym popytem metale szlachetne produkowane w reaktorach stają się alternatywnym źródłem. Dostępne są różne raporty na temat możliwości odzyskiwania metali szlachetnych pochodzących z rozszczepienia ze zużytego paliwa jądrowego.

Problemy środowiskowe

Wcześniej sądzono, że metale z grupy platynowców mają bardzo niewiele negatywnych cech w porównaniu z ich charakterystycznymi właściwościami i zdolnością do skutecznego ograniczania szkodliwych emisji ze spalin samochodowych. Jednak nawet przy wszystkich pozytywach używania platyny, negatywne skutki ich używania muszą być rozważone pod kątem tego, jak może to wpłynąć na przyszłość. Na przykład metaliczny Pt jest uważany za niereaktywny chemicznie i niealergiczny, więc gdy Pt jest emitowany z VEC, występuje w postaci metalicznej i tlenkowej, jest uważany za stosunkowo bezpieczny. Jednak Pt może rozpuszczać się w pyle drogowym, przedostawać się do źródeł wody, gleby i zwierząt poprzez bioakumulację. Te wpływy z grup platynowców nie były wcześniej brane pod uwagę, jednak z biegiem czasu akumulacja metali z grupy platynowców w środowisku może w rzeczywistości stanowić większe ryzyko niż wcześniej sądzono. Potrzebne są przyszłe badania, aby w pełni zrozumieć zagrożenie związane z metalami platynowymi, zwłaszcza że im więcej samochodów jest napędzanych, tym większa jest emisja metali platynowych.

Bioakumulacja metali Pt u zwierząt może stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia zarówno ludzi, jak i różnorodności biologicznej. Gatunki będą miały tendencję do stawania się bardziej toksycznymi, jeśli ich źródło pożywienia jest zanieczyszczone przez te niebezpieczne metale Pt emitowane przez VEC. Może to potencjalnie zaszkodzić innym gatunkom, w tym ludziom, jeśli zjemy te niebezpieczne zwierzęta, takie jak ryby.

Cisplatyna jest lekiem na bazie platyny, stosowanym w terapii nowotworów ludzkich. Sukces medyczny cisplatyny jest sprzeczny z powodu poważnych skutków ubocznych.

Metale platyny wydobyte w procesie wydobycia i wytopu mogą również powodować znaczne oddziaływanie na środowisko. W Zimbabwe badanie wykazało, że wydobycie grupy platynowców powodowało znaczne zagrożenia dla środowiska, takie jak zanieczyszczenie źródeł wody, kwaśne odprowadzanie wody i degradacja środowiska.

Innym zagrożeniem związanym z Pt jest narażenie na chlorowcowane sole Pt, które mogą powodować reakcje alergiczne przy wysokich wskaźnikach astmy i zapalenia skóry. Jest to zagrożenie, które czasami można zaobserwować przy produkcji katalizatorów przemysłowych, powodując reakcje pracowników. Pracownicy natychmiast usunięci z dalszego kontaktu z solami Pt nie wykazali dowodów na długofalowe skutki, jednak ciągłe narażenie może prowadzić do skutków zdrowotnych.

Należy również ponownie ocenić stosowanie leków platynowych, ponieważ niektóre skutki uboczne tych leków obejmują nudności, utratę słuchu i nefrotoksyczność. Obchodzenie się z tymi lekami przez profesjonalistów, takich jak pielęgniarki, również spowodowało pewne skutki uboczne, w tym aberracje chromosomowe i wypadanie włosów. Dlatego należy ocenić i rozważyć długoterminowe skutki stosowania i narażenia na leki platynowe w celu ustalenia, czy można je bezpiecznie stosować w opiece medycznej.

Podczas gdy narażenie na stosunkowo niewielkie ilości emisji metali z grupy platynowców może nie mieć żadnych długoterminowych skutków zdrowotnych, istnieje znaczna obawa, w jaki sposób akumulacja emisji metalu Pt wpłynie na środowisko, a także zdrowie ludzi. Jest to zagrożenie, które będzie wymagało dalszych badań w celu określenia bezpiecznych poziomów ryzyka, a także sposobów na złagodzenie potencjalnych zagrożeń związanych z metalami z grupy platynowców.

Zobacz też

Uwagi

Zewnętrzne linki