Platina

Izvor: Wikipedia
Ir - Pt - Au
Pd
Pt
Ds  
 
 
Pt-TableImage.png
Opšti podaci
Ime, simbol, atomski broj Platina, Pt, 78
Pripadnost skupu prelaznih metala
grupa, perioda VIIIB, 6
gustina, tvrdoća 21090 kg/m3, 3,5
Boja srebrnobela
Pt,78.jpg
Osobine atoma
atomska masa 195,078 u
atomski radijus 135 (177) pm
kovalentni radijus 128 pm
van der Valsov radijus 175 pm
elektronska konfiguracija [Xe]4f145d96s1
e- na energetskim nivoima 2, 8, 18, 32, 17, 1
oksidacioni brojevi 2, 4
Osobine oksida srednje bazni
kristalna struktura regularna zidno
centrirana
fizičke osobine
agregatno stanje čvrsto
temperatura topljenja 2041 K (1768 °C)
temperatura ključanja 4098 K (3825 °C)
molska zapremina 9,09×10-3 m3/mol
toplota isparavanja 510 kJ/mol
toplota topljenja 19,6 kJ/mol
pritisak zasićene pare 0,0312 Pa (2045 K)
brzina zvuka 2680 m/s (293,15K)
Ostale osobine
Elektronegativnost 2,28(Pauling)
1,44 (Alred)
specifična toplota 130 J/(kg*K)
specifična provodljivost 9,66×106 S/m
toplotna provodljivost 71,6 W/(m*K)
I energija jonizacije 870 kJ/mol
II energija jonizacije 1791 kJ/mol
III energija jonizacije 2800 kJ/mol
IV energija jonizacije 3900 kJ/mol
Najstabilniji izotopi
izotop zast. v.p.r. n.r. e.r. MeV p.r.
190Pt 0,01% 6,5×1011 godina α 3,249 186Os
192Pt 0,79% stabilni izotor sa 114 neutrona
193Pt (veš.) 50 godina z.e. 0,057 193Ir
194Pt 32,9% stabilni izotor sa 116 neutrona
195Pt 33,8% stabilni izotor sa 117 neutrona
196Pt 25,3% stabilni izotor sa 118 neutrona
198Pt 7,2% stabilni izotor sa 120 neutrona
Tamo gde drugačije nije naznačeno,
upotrebljene su SI jedinice i normalni uslovi.
Objašnjenja skraćenica:

zast.=zastupljenost u prirodi,
v.p.r.=vreme polu raspada,
n.r.=način raspada,
e.r.=energija raspada,
p.r.=proizvod raspada,
z.e=zarobljavanje elektrona

Platina (lat. platinum) je hemijski element, prelazni metal sa atomskim brojem 78 i hemijskim simbolom Pt. Nalazi se u 10. grupi periodnog sistema hemijskih elemenata (ili dijelu 8. sporedne grupe po starom rasporedu perioda). Platina je teški, dobro kovni, sivo-bijeli prelazni metal. Pripada plemenitim metalima i izuzetno je dobro otporna na koroziju. Koristi se za izradu nakita, automobilskih katalizatora, laboratorijskog posuđa, zubnih implantata te raznih metalnih kontakta.

Istorija[uredi - уреди]

Naziv potiče od španske riječi platina, koja je oblik deminutiva od riječi plata što označava srebro. U Evropi prvi put se spominje u djelu italijanskog humaniste Julius Caesar Scaligera. On opisuje misteriozni bijeli metal, koji je otporan na sve pokušaje topljenja. Dosta precizniji i detaljniji opis njenih osobina dao je Antonio de Ulloa 1748. godine.

Smatra se da je platina prvi put korištena u starom Egiptu u trećem mileniju p.n.e.. Britanski istraživač Flinders Petrie otkrio je 1895. godine staroegipatski nakit koji u sebi sadrži malehne količine platine. Platinu su koristili i južnoamerički Indijanci. Dobivala se iz zlatne prašine pri ispiranju zlatonosnih riječnih tokova, ali se nije mogla jasno odvojiti od zlata. U tadašnjim kovačnicama nesvjesno su koristili činjenicu da je moguće izuzetno dobro zavariti prirodne listiće platine sa zlatnom prašinom. Pri tome, zlato je djelovalo kao lem pa se nakon brojnih ponavljanja procesa kovanja i zagrijavanja mogla dobiti relativno homogena, svijetla legura koja se mogla obrađivati u kovačnici. Ona se nije mogla ponovno rastopiti i bila je postojana poput zlata, mada srebrenasto-bijele boje. Već pri udjelu od oko 15% platine, legura poprima svijetlo sivu nijansu. Međutim, čista platina u to vrijeme nije bila poznata.

U 17. vijeku u španskim kolonijama u Americi, platina je zapravo bila prateći materijal koji je ometao njihovu potragu za zlatom. Držali su je kao nečisto zlato te su je, nakon što su izvadili zlato, vraćali nazad u rijeke Ekvadora. Pošto ima sličnu specifičnu težinu kao i zlato, a i ne topi se na temperaturi tališta zlata, postala je omiljena kod krivotvorilaca i prevaranata. Zbog toga, španska vlada je naredila zabranu njenog izvoza. Zabrana je išla čak dotle da se platina bacala u more da bi se stalo u kraj švercu i prevarama.

Na alhemiji 18. vijeka je bio zadatak da pokaže razliku platine i čistog zlata ali je pri tadašnjem stanju tehnike to bilo izuzetno teško. Međutim, probuđeno je zanimanje za platinu. Antonio de Ulloa je 1748. godine objavio iscrpan izvještaj o osobinama ovog metala. Dvije godine kasnije, 1750., engleski naučnik William Brownrigg načinio je čisti prah platine. Louis Bernard Guyton de Morveau je 1783. godine pronašao jednostavni proces industrijskog dobivanja platine.

Rasprostranjenost[uredi - уреди]

Grumen platine, rudnik Konder, Habarovsk
Nekoliko grumena platine iz Kalifornije (SAD) i Sierra Leone

Platina se u prirodi može naći samorodna, tj. moguće je pronaći zrna, kamenčiće ili njihove dijelove sastavljene iz čiste elementarne platine, te se u Međunarodnoj minerološkoj asocijaciji (IMA) priznaje kao mineral. U sistematici minerala po Strunzu (9. izdanje), platina se nalazi u klasi minerala elementi, odjeljak metali i međumetalni spojevi, gdje je u pododjeljku pod nazivom platinska grupa elemenata zajedno sa iridijem, paladijem i rodijem čini grupu sa oznakom 1.AF.10. U 8. izdanju, danas zastarijelom, međutim još uvijek korištenom, platina se nalazila u sistemu broj I/A.14-70 (elementi - metali, legure i međumetalni spojevi).

Nakon što je Hans Merensky 1924. godine otkrio naslage platine u takozvanom Merensky pojasu u Južnoj Africi, počela je njena tržišna eksploatacija. Pored Južne Afrike sa 139 tona, najveći svjetski proizvođači platine u 2011. godini bile su Rusija sa 26 tona i Kanada sa 10 tona, koje zajedno proizvode 91,1% ukupne svjetske proizvodnje platine koja iznosi oko 192 tone. Do 2011. godine platina je pronađena na oko 380 mjesta u svijetu, između ostalih u Etiopiji, Australiji, Bugarskoj, Njemačkoj, Francuskoj, Gvineji, Indoneziji, Italiji, Japanu, Kolumbiji, Meksiku, Norveškoj, Slovačkoj, Španiji, Filipinima, Turskoj i SAD[1].

Platina se može pronaći u obliku hemijskih spojeva u brojnim poznatim mineralima. Do danas je poznato oko 50 platinskih minerala[2].

Izotopi[uredi - уреди]

Ima 36 izotopa čije se atomske mase nalaze između 172 - 201. U prirodi se nalaze izotopi sa atomskim masama 190, 192, 194, 195, 196 i 198, od kojih su svi stabilni osim izotopa 190Pt.

Dobijanje i proizvodnja[uredi - уреди]

Kristali platine dobiveni putem hemijske transportne reakcije u gasnoj fazi.

Metalna platina (platinski sapun) se danas gotovo ne proizvodi. U rudnicima platina se industrijski dobiva samo još u južnoafričkom kompleksu Bushveld, u manjoj mjeri u kompleksu Stillware u Montani, SAD i gorju Great Dyke u Zimbabveu. Među južnoafričkim rudnicima neki od najvećih su naprimjer Lonmin, Anglo American Platinum i Impala Platinum.[3]

Izvor platine su također i prerađivači obojenih metala (poput bakra i nikla) u Ontariju, Kanada (Greater Sudbury) te kod ruskog grada Norilska. U ovim slučajevima platina se dobiva rafiniranje nikla kao sporedni proizvod. U sporedne platinaste elemente spada pet metala, čije hemijske osobine dosta sliče platini i čije odvajanje i čišćenje iz platine ranije predstavljalo velike poteškoće kod prerađivača platine. Iridij, osmij, paladij i rodij su otkriveni 1803. godine, te rutenij 1844. godine.

Platinasta spužva nastaje žarenjem amonijheksahlorid platinata ili pri zagrijavanju papira koji je natopljen rastvorom platinastih soli. Pri recikliranju platine, ona se dobiva na dva načina Prvi je oksidiranjem spojeva platine u carskoj vodi, mješavini hlorovodonične i dušične kiseline. Drugi način je da se ti spojevi rastvore u mješavini sumporne kiseline i hidrogen peroksida. U ovim rastvorima, platina se veže u obliku kompleksnih spojeva (naprimjer u slučaju rastvaranja u carskoj vodi kao heksahloroplatinska(IV) kiselina) te se iz njih može ponovno dobiti putem redukcije.

Istraživači na nacionalnom Univerzitetu Chung Hsiang na Tajvanu su otkrili i razvili novi način pri čemu se platina elektrohemijski rastvara u mješavini cink hlorida i posebne ionske tekućine. Pod ionskom tekućinom podrazumijeva se neka organska so, koja se topi pri temperaturama ispod 100 °C i koja posjeduje dobre osobine provodljivosti. Pri tome se upotrijebljena platina se koristi u obliku elektrode, priključena kao anoda te se uranja u ionsku tekućinu koja se zagrijava na oko 100 °C. Time se platina rastvara oksidativno. Kasnije se rastvorena platina u čistom obliku prikuplja na nosećoj elektrodi.[4]

Osobine[uredi - уреди]

Fizičke[uredi - уреди]

U čistom obliku je srebrnobijeli metal, kovan i lahko se izvlači u žice. Izuzetno dobro je otporna na koroziju. Ubraja se u plemenite i mehke teške metale, ne reaguje sa vodom, zrakom, većinom kiselina i baza. Reaguje samo sa carskom vodicom. Relativna gustoća platine je 21,45, a tačka topljenja između 1768,3[5] i 1772°C[6].

Zbog svoje dobre postojanosti, otpornosti na vanjske uticaje i rijetkost nalaženja u prirodi, platina je posebno prikladna za izradu vrijednog nakita.

Hemijske[uredi - уреди]

Kao i drugi metali iz platinske grupe, platina ima određene kontradiktorne osobine. Sa jedne strane ima osobine tipične za plemenite metale, dok je istovremeno vrlo reaktivna i selektivno katalitična naspram određenih spojeva i u posebnim uslovima reakcije. Pri višim temperaturima, platina također pokazuje svoju stabilnost. Zbog toga je zanimljiva u mnogim industrijskim granama.

Platina se rastvara u vrućem rastvoru carske vode

U hlorovodoničnoj i dušičnoj kiselini zasebno nije rastvorljiva. Međutim, u vrućoj carskoj vodici, koja je mješavina hlorovodonične i dušične kiseline, platina se rastvara dajući crveno-smeđu heksahloroplatinsku(IV) kiselinu. Platinu također napada i hlorovodonična kiselina sama, u pristustvu kisika, ali i vrela dušična kiselina. Nagrizaju je i rastvori nekih soli, poput alkalnih, peroksidnih, nitratnih, sulfidnih i cijanidnih soli. Mnogi metali mogu graditi legure sa platinom, između ostalih željezo, nikl, bakar, kobalt, zlato, volfram, galij, kalaj i drugi. Izuzetno je značajna činjenica da platina djelimično reagira i daje spojeve sa sumporom, fosforom, borom, silicijem i ugljikom u bilo kojem obliku pod povišenom temperaturom. Sa platinom reagiraju i mnogi oksidi, zbog čega se za posude za topljenje platine mogu koristiti samo određeni materijali. Naprimjer pri topljenju metala pomoću propan-kisik plamena potrebno je raditi sa nekim neutralnim ili slabooksidirajućim plamenom. Najbolje rješenje bilo bi električno inducirano zagrijavanje bez plamena u keramičkoj posudi od cirkonij dioksida.

Katalitičke[uredi - уреди]

Osim vodonika i kisika, mnogi drugi gasovi se mogu vezati na platinu u aktiviranom stanju. Zbog toga platina ima značajne katalitičke osobine; u njenom prisustvu kisik i vodonik burno i eksplozivno reagiraju dajući vodu. Osim toga, ona je i katalitička aktivna supstanca pri katalitičkom reformingu. Međutim, platinasti katalizatori vrlo brzo ostare i onečiste se te im katalitičke osobine opadaju (truju se), stoga se takvi katalizatori moraju obnavljati. Porozna platina, koja je nanesena na posebno veliku površinu naziva se i platinasta spužva. Zbog svoje velike površine tako pripremljena platina iskazuje mnogo bolje katalitičke osobine.

Upotreba[uredi - уреди]

Zbog njene dostupnosti i odličnih osobina, platina i legure platine se koriste u brojne svrhe i na različite načine. Zbog svojih osobina, ona je najviše traženi materijal za izradu laboratorijskih uređaja i posuđa, jer ne utiče za bojenje plamena. Koristi se u vidu tankih platinskih žica kojima se pridržavaju različiti materijali pri ispitivanju sagorijevanja sa plamenikom.

Platina se, pored navedenog, koristi u velikom broju oblasti:

  • Platina je plemeniti metal i trenutno (2013.) najskuplji plemeniti metal, čija je cijena na tržištu viša od cijene zlata. Gotovo šezdeset puta je skuplja od srebra[7]. Zbog toga se platina upotrebljava za izradu skupocjenog nakita ali i kao sredstvo plaćanja pri trgovini umjesto zlata. Njena prednost u odnosu na zlato je što je ona tvrđa i mehanički postojanija od zlata, te se njome zlato obogaćuje i legira. Mnoge države izdaju posebne komemorativne i vrijedonosne kovanice od čiste platine, koje ne služe za svakodnevno plaćanje nego način ulaganja u plemenite metale. Neke od tih kovanica su kanadski platinski Maple leaf (list javora), američki platinski Eagle (orao) i ruska platinska rublja, koja se kovala od platine u periodu od 1828. do 1846. godine. Ruska platinska rublja, naprimjer, kovala se u nominalnoj vrijednosti od tri rublje a sadržavala je 10,3 grama platine.

Spojevi[uredi - уреди]

Najvažniji spojevi platine su: heksahloroplatinska kiselina, hloridi platine i kompleksni organometalni spojevi koji nastaju iz njih, koja se masovno koriste kao katalizatori u industriji.

Reference[uredi - уреди]

  1. Mindat - Localities for Platinum
  2. Webmineral - Mineral Species sorted by the element Pt (Platinum)
  3. R.T. Jones: Platinum Smelting in South Africa. na www.pyrometallurgy.co.za (engleski)
  4. Primijenjena hemija, 12. januar 2012
  5. Metal Profile: Platinum
  6. Bentor, Yinon. Chemical Element.com - Platinum. 21. juli 2013.
  7. Trenutne cijene