Википедија

Platina

Platina (Pt, lat. platinum) jeste hemijski element, prelazni metal.[3] Naziv potiče od španske reči platina što označava srebro.[4] Postoji 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 postojani 192 (najmanje zastupljen), 194, 195, 196 i 198.

Platina
Opšta svojstva
Ime, simbolplatina, Pt
Izgledsrebrnato bela
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Pd
↑
Pt
↓
Ds
iridijum ← platina → zlato ‍
Atomski broj (Z)78
Grupa, periodagrupa 10, perioda 6
Blokd-blok
Kategorija  prelazni metal
Rel. at. masa (Ar)195,084(9)[1]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 17, 1
Fizička svojstva
Tačka topljenja2041,4 K ​(1768,3 °‍C, ​3214,9 °F)
Tačka ključanja4098 K ​(3825 °‍C, ​6917 °F)
Gustina pri s.t.21,45 g/cm3
tečno st., na t.t.19,77 g/cm3
Toplota fuzije22,17 kJ/mol
Toplota isparavanja510 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet25,86 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 2330 (2550) 2815
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 3143 3556 4094
Atomska svojstva
Elektronegativnost2,28
Energije jonizacije1: 870 kJ/mol
2: 1791 kJ/mol
Atomski radijus139 pm
Kovalentni radijus136±5 pm
Valsov radijus175 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​postraničnocentr. kubična (FCC)
Postraničnocentr. kubična (FCC) kristalna struktura za platina
Brzina zvuka tanak štap2800 m/s (na s.t.)
Topl. širenje8,8 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost71,6 W/(m·K)
Električna otpornost105 nΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni rasporedparamagnetična
Magnetna susceptibilnost (χmol)+201,9·10−6 cm3/mol (290 K)[2]
Zatezna čvrstoća125–240 MPa
Jangov modul168 GPa
Modul smicanja61 GPa
Modul stišljivosti230 GPa
Poasonov koeficijent0,38
Mosova tvrdoća3,5
Vikersova tvrdoća400–550 MPa
Brinelova tvrdoća300–500 MPa
CAS broj7440-06-4
Istorija
OtkrićeAntonio de Uljoa (1735)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
190Pt 0,012% 6,5×1011 y α 186Os
192Pt 0,782% stabilni
193Pt syn 50 y ε 193Ir
194Pt 32,864% stabilni
195Pt 33,775% stabilni
196Pt 25,211% stabilni
198Pt 7,356% stabilni
reference • Vikipodaci

Zastupljena je u zemljinoj kori u količini od 0,001 ppm, obliku ruda platine i kao pratilac ruda nikla i bakra. U Americi je bila poznat još u vreme pre Kolumba. U Evropu su ga doneli Španci 1750, koji su smatrali da je to samo druga vrsta srebra. U čistom obliku je srebrnobeli metal, kovan i lako se izvlači u žice. Koristi se i za izradu nakita.

Najvažnija jedinjenja platine su: heksahloroplatinska kiselina, platinahlorid i kompleksna organskometalna jedinjenja koja nastaju iz njih, koja se masovno koriste kao katalizatori u industriji. Ubraja se u plemenite metale, ne reaguje sa vodom, vazduhom, većinom kiselina i baza. Reaguje samo sa carskom vodom, fluorovodonikom i drugim takozvanim superkiselinama. Platina je neotrovna i ne uzrokuje rak. Neka njena jedinjenja se koriste u hemoterapiji u borbi protiv određenih vrsta raka.

Nalazište platine je otkriveno u okolini Trstenika.

Istorija uredi

Naziv potiče od španske reči platina, koja je oblik deminutiva od reči plata što označava srebro. U Evropi prvi put se spominje u delu italijanskog humaniste Julijusa Cezara Skalingera. On opisuje misteriozni beli metal, koji je otporan na sve pokušaje rastvaranja. Dosta precizniji i detaljniji opis njenih osobina dao je Antonio de Uljoa 1748. godine.

Smatra se da je platina prvi put korištena u starom Egiptu u trećem milenijumu p. n. e. Britanski istraživač Flinders Pitri otkrio je 1895. godine staroegipatski nakit koji u sebi sadrži male količine platine. Platinu su koristili i južnoamerički Indijanci. Dobijala se iz zlatne prašine pri ispiranju zlatonosnih rečnih tokova, ali se nije mogla jasno odvojiti od zlata. U tadašnjim kovačnicama nesvesno su koristili činjenicu da je moguće izuzetno dobro zavariti prirodne listiće platine sa zlatnom prašinom. Pri tome, zlato je delovalo kao lem pa se nakon brojnih ponavljanja procesa kovanja i zagrejavanja mogla dobiti relativno homogena, svetla legura koja se mogla obrađivati u kovačnici. Ona se nije mogla ponovno rastopiti i bila je postojana poput zlata, mada srebrnasto-bele boje. Već pri udelu od oko 15% platine, legura poprima svetlo sivu nijansu. Međutim, čista platina u to vreme nije bila poznata.

U 17. veku u španskim kolonijama u Americi, platina je zapravo bila prateći materijal koji je ometao njihovu potragu za zlatom. Smatrali su je kao nečisto zlato te su je, nakon što su izvadili zlato, vraćali nazad u reke Ekvadora. Pošto ima sličnu specifičnu težinu kao i zlato, a ne topi se na temperaturi tališta zlata, postala je omiljena kod krivotvoraca 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. veka 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 Uljoa je 1748. godine objavio iscrpan izveštaj o osobinama ovog metala. Dve godine kasnije, 1750. engleski naučnik Vilijam Braunrig načinio je čisti prah platine. Luj Bernar Giton de Morvo je 1783. godine pronašao jednostavni proces industrijskog dobijanja platine.

Osobine uredi

Fizičke uredi

U čistom obliku je srebrnobeli metal, kovan i lako se izvlači u žice. Izuzetno dobro je otporna na koroziju. Ubraja se u plemenite i meke teške metale, ne reaguje sa vodom, vazduhom, većinom kiselina i baza. Reaguje samo sa carskom vodom. Relativna gustina platine je 21,45, a tačka topljenja između 1768,3[5][6] i 1772°C[7].

Zbog svoje dobre postojanosti, otpornosti na spoljne uticaje i retkosti nalaženja u prirodi, platina je posebno prikladna za izradu vrednog nakita.

Hemijske uredi

 
Platina se rastvara u vrućem rastvoru carske vode

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 katalitička naspram određenih jedinjenja i u posebnim uslovima reakcije. Pri višim temperaturama, platina takođe pokazuje svoju stabilnost. Zbog toga je zanimljiva u mnogim industrijskim granama.

U hlorovodoničnoj i azotnoj kiselini zasebno nije rastvorljiva. Međutim, u vrućoj carskoj vodi, koja je mešavina hlorovodonične i azotne kiseline, platina se rastvara dajući crveno-smeđu heksahloroplatinsku(IV) kiselinu. Platinu takođe napada i hlorovodična kiselina sama, u prisustvu kiseonika, ali i vrela azotna 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, galijum, kalaj i drugi. Izuzetno je značajna činjenica da platina delimično reaguje i daje jedinjenja sa sumporom, fosforom, borom, silicijumom i ugljenikom u bilo kojem obliku pod povišenom temperaturom. Sa platinom reaguju i mnogi oksidi, zbog čega se za posude za topljenje platine mogu koristiti samo određeni materijali. Na primer pri topljenju metala pomoću propan-kiseonik plamena potrebno je raditi sa nekim neutralnim ili slabooksidirajućim plamenom. Najbolje rešenje bilo bi električno inducirano zagrejavanje bez plamena u keramičkoj posudi od cirkonijum dioksida.

Katalitičke uredi

Osim vodonika i kiseonika, mnogi drugi gasovi se mogu vezati na platinu u aktiviranom stanju. Zbog toga platina ima značajne katalitičke osobine; u njenom prisustvu kiseonik 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 platinasti sunđer. Zbog svoje velike površine tako pripremljena platina iskazuje mnogo bolje katalitičke osobine.

Izotopi uredi

Platina ima 37 poznatih izotopa i izomera[6] 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, koji ima vrlo dugo vreme poluraspada.

Rasprostranjenost uredi

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

Platina se u prirodi može naći samorodna, tj. moguće je pronaći zrna, kamenčiće ili njihove delove sastavljene iz čiste elementarne platine, te se u Međunarodnoj minerološkoj asocijaciji (IMA) priznaje kao mineral. U sistematici minerala po Struncu (9. izdanje), platina se nalazi u klasi minerala elementi, odjeljak metali i međumetalna jedinjenja, gde je u pododeljku pod nazivom platinska grupa elemenata zajedno sa iridijumom, paladijumom i rodijumom čini grupu sa oznakom 1.AF.10. U 8. izdanju, danas zastarelom, međutim još uvek korištenom, platina se nalazila u sistemu broj I/A.14-70 (elementi - metali, legure i međumetalna jedinjenja).

Nakon što je Hans Merenski 1924. godine otkrio naslage platine u takozvanom Merenski grebenu u Južnoj Africi, počela je njena tržišna eksploatacija. Pored Južne Afrike sa 139 tona, najveći svetski proizvođači platine u 2011. godini bile su Rusija sa 26 tona i Kanada sa 10 tona, koje zajedno proizvode 91,1% ukupne svetske proizvodnje platine, a koja iznosi oko 192 tone. Do 2011. godine platina je pronađena na oko 380 mesta u svetu, između ostalih u Etiopiji, Australiji, Bugarskoj, Nemačkoj, Francuskoj, Gvineji, Indoneziji, Italiji, Japanu, Kolumbiji, Meksiku, Norveškoj, Slovačkoj, Španiji, Filipinima, Turskoj i SAD.[8]

Platina se može pronaći u obliku hemijskih jedinjenja u brojnim poznatim mineralima. Do danas je poznato oko 50 platinskih minerala.[9]

Dobijanje uredi

 
Kristali platine dobijeni putem hemijske transportne reakcije u gasnoj fazi.

Metalna platina (platinski sapun) se danas gotovo ne proizvodi. U rudnicima, platina se industrijski dobija samo još u južnoafričkom kompleksu Bušveld, u manjoj meri u kompleksu Stilver u Montani, SAD i gorju Gejt Dajk u Zimbabveu. Među južnoafričkim rudnicima neki od najvećih su na primer Lonmin, Angloamerička platina i Impala platina.[10]

Izvor platine su takođe i prerađivači obojenih metala (poput bakra i nikla) u Ontariju, Kanada (Širi Sadberi), te kod ruskog grada Norilska. U ovim slučajevima platina se dobija kao sporedni proizvod rafiniranja nikla. U sporedne platinske elemente spada pet metala, čije hemijske osobine dosta naliče platini i čije odvajanje i čišćenje iz platine ranije predstavljalo velike poteškoće kod prerađivača platine. Iridijum, osmijum, paladijum i rodijum su otkriveni 1803. godine, te rutenijum 1844. godine.

Platinasti sunđer nastaje žarenjem amonijumheksahlorid platinata ili pri zagrejavanju papira koji je natopljen rastvorom platinastih soli. Pri recikliranju platine, ona se dobija na dva načina Prvi je oksidiranjem jedinjenja platine u carskoj vodi, mešavini hlorovodonične i azotne kiseline. Drugi način je da se ta jedinjenja rastvore u mešavini sumporne kiseline i hidrogen peroksida. U ovim rastvorima, platina se veže u obliku kompleksnih jedinjenja (na primer u slučaju rastvaranja u carskoj vodi kao heksahloroplatinska(IV) kiselina) te se iz njih može ponovno dobiti putem redukcije.

Istraživači na nacionalnom Univerzitetu Džung Sjang na Tajvanu su otkrili i razvili novi način pri čemu se platina elektrohemijski rastvara u mešavini cink hlorida i posebne jonske tečnosti. Pod jonskom tečnostima podrazumevaju se neke organske soli, koje se tope pri temperaturama ispod 100 °C i koja poseduje dobre osobine provodljivosti. Pri tome se upotrebljena platina se koristi u obliku elektrode, priključena kao anoda te se uranja u jonsku tečnost koja se zagrejava na oko 100 °C. Time se platina rastvara oksidativno. Kasnije se rastvorena platina u čistom obliku prikuplja na nosećoj elektrodi.[11]

Upotreba uredi

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 sagorevanja sa plamenikom.

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

  • Platina je plemeniti metal i jedan je od najskupljih plemenitih metala, čija je cena na tržištu viša od cene zlata. Oko 65 puta je skuplja od srebra.[12] Zbog toga se platina upotrebljava za izradu skupocenog nakita, ali i kao sredstvo plaćanja pri trgovini umesto 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 vredonosne kovanice od čiste platine, koje ne služe za svakodnevne platne transakcije nego predstavljaju 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, na primer, kovala se u nominalnoj vrednosti od tri rublje, a sadržavala je 10,3 grama platine.
  • Koristi se za termoelemente, termorezistore i toplotne otpornike
  • Elektrode, alat za kontakte i automobilske svećice
  • Automobilske katalizatore, ali i katalizatore za industrijske procese i pogone. Na primer, koristi se u postrojenjima koja proizvode azotnu kiselinu i topionicama gde se izrađuju legure platine i rodijuma. Procenjuje se da je 2005. godine za proizvodnju katalizatora od platine u svetu potrošeno 3,86 miliona unci platine odnosno 120,1 tona.
  • Magnetne alate
  • Laboratorijsko posuđe, uređaje za analize i izradu hemijskih uređaja
  • Posude za topljenje u proizvodnji stakla
  • Legure koje se koriste za poboljšavanje kvaliteta stakla
  • Medicinske implantate, dodatke legurama za stomatološke materijale
  • Pejsmejkere (električke stimulatore rada srca)
  • Oplate za spejs-šatl i rakete
  • Platinska ogledala (ogledala i poluprozirna ogledala, koja za razliku od srebrenih ogledala ne mogu potamneti)
  • Delove za laserske štampače
  • Pošto se čista platina u obliku žice zagreje u prisustvu metil alkohola[6], koristi se i za izradu upaljača za cigarete i grejača za ruke.

Najviše upotrebljavani alat za proizvodnju optičkog stakla je čista platina, dok se platina sa dodatkom 0,3% do 1% iridijuma koristi za izradu posuda za topljenje i sisteme cevi. Takođe se koriste i legure PtRh3 i PtRh10 za zahtevne alate koji trebaju imati jake mehaničke osobine, poput mešalice.

Međunarodni biro za tegove i mere i danas u svom trezoru čuva etalon za kilogram koji je izrađen od legure 90% platine i 10% iridijuma.

Legure uredi

Postoje dve legure platine koje se upotrebljavaju za proizvodnju nakita:

  • Legura od 96% čiste platine i 4% čistog paladijuma (vlaknasta platina, negde se označava kao Pt960/Pd) (tačka topljenja: 1750 °C, gustina: 20,8 g/cm3, tvrdoća po Brinelu: 55, otpor izvlačenja: 314 N/mm2, razvlačenje loma: 39).
  • Legura od 96% platine i 4% čistog bakra (juvelirska platina) (tačka topljenja: 1730 °C, gustina: 20,3 g/cm3, tvrdoća po Brinelu: 110, otpor izvlačenja: 363 N/mm2, razvlačenje loma: 25)

Pored ovih legura, postoje brojne legure platine za industrijske i tehničke namene:

  • Pt1Ir je legura od 99% platine i 1% iridijuma, koristi se za izradu uređaja za optičko topljeno staklo.
  • Pt3Ir je legura od 97% platine i 3% iridijuma, koristi se za izradu uređaja za mešanje optičkog topljenog stakla.
  • Pt5Rh je legura od 95% platine i 5% rodijuma, koristi se za izradu uređaja za mešanje optičkog topljenog stakla.
  • Pt10Rh je legura od 90% platine i 10% rodijuma, koristi se za izradu uređaja za tehničko topljeno staklo.
  • Pt20Rh je legura od 80% platine i 20% rodijuma, koristi se za izradu uređaja za tehničko topljeno staklo.
  • Pt30Rh je legura od 90% platine i 30% rodijuma, koristi se za izradu uređaja za tehničko topljeno staklo.
  • FKS Pt je materijal od čiste platine sa dodatkom od oko 0,2% cirkonijum oksida, koristi se za izradu uređaja za optičko topljeno staklo.
  • FKS Pt10Rh je legura od 90% platine i 10% rodijuma uz dodatak od oko 0,2% cirkonijum oksida, koristi se za izradu uređaja za tehničko topljeno staklo.

Legura platine i kobalta ima jake magnetne osobine. Jedna od tih legura, napravljena od 76,7% platine i 23,3% kobalta (po težinskom odnosu) je ekstremno jak magnet koji pokazuje dvostruko jači proizvod maksimalne energije (proizvod gustine magnetnog toka i jačine polja, BH(max)) od legure alniko.[6]

Jedinjenja uredi

Najvažnija jedinjenja platine su: heksahloroplatinska kiselina, hloridi platine i kompleksna organometalna jedinjenja koja nastaju iz njih, koja se masovno koriste kao katalizatori u industriji.

Primer jedinjenja gde je platina sa oksidacijskim brojem 0 je:

Jedinjenja sa silicijumom (npr. za infracrvene kamere):

  • PtSi
  • Pt2Si
  • Pt3Si

Jedinjenja sa aluminijumom:

  • PtAl2 je kristalno jedinjenje, zlatno-žute boje, dosta lomljivo
  • Pt3Al je takođe kristalno jedinjenje, ali srebrenaste boje

Reference uredi

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  3. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  4. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  5. ^ „Metal Profile: Platinum”. Arhivirano iz originala 14. 05. 2013. g. Pristupljeno 17. 01. 2021. 
  6. ^ a b v g David R. Lide, ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (Internet Version izd.). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4—23. ISBN 9781420090840. Arhivirano iz originala 24. 07. 2017. g. Pristupljeno 18. 12. 2021. 
  7. ^ Bentor, Yinon. Chemical Element.com - Platinum. 21. juli 2013.
  8. ^ Mindat - Localities for Platinum
  9. ^ Webmineral - Mineral Species sorted by the element Pt (Platinum)
  10. ^ R.T. Jones: Platinum Smelting in South Africa. na www.pyrometallurgy.co.za (engleski)
  11. ^ Huang, Jing-Fang; Chen, Hao-Yuan (2012). „Heat-Assisted Electrodissolution of Platinum in an Ionic Liquid”. Angewandte Chemie. 124 (7): 1716—1720. Bibcode:2012AngCh.124.1716H. doi:10.1002/ange.201107997. 
  12. ^ Trenutne cijene

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Platina na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Платина&oldid=27548697”