백금: 금속 발견의 역사, 응용 분야, 채광 기술

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백금: 금속 발견의 역사, 응용 분야, 채광 기술
Platinum. 사진: Roberto Junior | Dreamstime
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백금은 화학 원소이자 금속(백금의 공식은 Pt임)이며 또한 매우 희귀합니다.

그러나 이것이 보석에서 심박 조율기에 이르기까지 광범위한 적용을 부정하지는 않습니다.

백금은 금, 은 및 구리 회사를 구성하는 소위 과도기 그룹에 포함되는 귀금속입니다. 백금은 원자 구조 때문에 다른 원소와 쉽게 결합할 수 있습니다.

발견의 역사와 금속 이름의 유래

이 물질에 대한 첫 번째 언급은 이탈리아 의사이자 인문주의자인 Julius Caesar Scaliger가 중앙 아메리카에서 발견한 금속에 대해 설명한 1557년으로 거슬러 올라갑니다. 당시 스페인 정복자들이 사용할 수 있었던 수단과 방법으로는 이 금속을 녹일 수 없었습니다. 따라서 Scaliger는 “작은 은” 또는 “은”으로 번역될 수 있는 새로운 화학 물질을 백금이라고 불렀습니다.

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이 이름은 금속(은백색)의 색상과 그 시대 사람들에게 실용적인 무의미함을 반영했습니다. 따라서 초기에 이집트와 미국의 고대 야금술사들은 금속을 사용하여 보석과 장식 품목을 만들고 더 녹기 쉬운 금과 혼합했습니다.

아마도 그것이 금속이 오랫동안 화이트 골드라고 불리는 이유 일 것입니다. 비유는 분명했습니다. 금과 마찬가지로 변색 및 부식에 매우 강하다는 것이 입증되었습니다. 반면에, 이 요소는 매우 가소성이며 가단성이 있습니다. 쉽게 변형되고 와이어로 끌어 당겨질 수 있습니다. 마지막으로 백금은 산화되지 않고 일반적인 산에 노출되지 않기 때문에 본격적인 귀금속입니다.

자연 속에 있는 것. 동위원소

플래티넘의 세계 매장량은 적습니다. 지각의 금속 함량은 5 · 10-7 wt.%입니다. 순수한 형태와 화합물 모두에서 발견됩니다. 가장 중요한 광물은 6~10%의 철을 포함하는 폴리크센과 팔라듐 백금, 페로백금, 이리도백금, PtAs2 스페릴라이트 및 니켈, 황, 팔라듐을 비롯한 여러 복잡한 화합물을 포함합니다.

이러한 광물 중 가장 잘 알려진 것은 브라자이트입니다. 그것은 금광석과 접촉하는 구리 및 철 황철광과 함께 발생하여 입방체 또는 드물게 팔면체 형태로 결정화됩니다. Braggite는 금속 광택이 있으며 미량의 로듐과 안티몬도 포함합니다.

Platinum
Platinum . 사진: Björn Wylezich | Dreamstime

지금까지 과학자들은 이 원소의 동위원소를 상당히 많이 발견했습니다. 6개는 천연이고 37개는 인공입니다. 가장 흔한 동위원소:

  1. Pt195(전체의 33.83%).
  2. Pt194(전체의 32.97%).
  3. Pt196(전체의 25.24%).
  4. Pt198(전체의 7.16%).
  5. Pt192(전체의 0.78%).
  6. Pt190(전체의 0.01%).

예금

세계의 백금 채굴은 남아프리카(세계 생산량의 80%), 러시아 및 캐나다에 집중되어 있습니다. 라틴 아메리카의 백금은 1735년에야 유럽에 도달했습니다. 금속은 브라질에서도 금과 함께 발견되는 섬광(syenite) 광물에서 발견되었습니다.

백금이 채굴되는 곳은 어디인가요? 가장 큰 예금:

  • Nizhny Tagil 지역에서 발견된 Ural 충적 퇴적물
  • 금속과 다이아몬드가 결합된 라플란드 광산(핀란드)
  • 캐나다 온타리오주와 브리티시컬럼비아주와 유콘 계곡에 인접한 광활한 지역에 있는 광상
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Urals 외에도 러시아의 백금 매장지는 Norilsk 지역의 북극권 너머에도 있습니다. 독일(라인 계곡), 인도네시아(보르네오 섬), 스페인, 아일랜드, 미국, 호주 및 뉴질랜드도 공식적으로 백금 추출 국가로 간주됩니다. 그곳의 생산량은 적으며 아직 세계적으로 경제적 의미가 없습니다.

이국적인 획득 방법 중 종종이 금속을 포함하는 운석을 언급 할 가치가 있습니다.

채굴 및 생산 기술

백금은 어떻게 채굴됩니까? 추출 방법은 공급원료에서 자연에서 백금을 찾는 형태에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 브리티시 컬럼비아에서 채굴되는 대부분의 백금 광석은 상대적으로 작은 지역에서 발견되는 덩어리 형태의 덩어리입니다. 무게의 너겟은 거의 0.5온스(14g)를 초과하지 않습니다. 대부분의 금속은 백금 생산자에 의해 자성 및 비자성으로 분리되는 작은 입자로 발생합니다. 후자는 전체의 많은 부분을 차지합니다.

Platinum mining
Platinum mining. 사진: Michael Turner | Dreamstime

러시아, 스페인 및 미국의 샘플에 대한 분광화학 연구에 의해 입증된 바와 같이 순수한 금속에는 종종 미량의 니켈이 포함되어 있습니다. 예를 들어 러시아에서 백금을 채굴할 때 Kitlim의 샘플에는 최소 0.1%의 니켈이 포함되어 있고 Nizhny Tagil 자성 원료에는 최대 0.75%의 니켈이 포함되어 있습니다.
물리적 특성

이 요소는 가장 밀도가 높은 21,450kg/m3 중 하나이며, 이는 물 밀도의 21배 또는 다이아몬드 밀도의 6배 이상입니다. 이 금속의 주요 특성:

  1. 원자량은 195.1입니다.
  2. 융점 -1768.4 0С.
  3. 끓는점 – 3825 0C.
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산업 응용 분야의 경우 주어진 금속 물질의 자기 특성. 비자성 형태가 더 일반적이며 밀도가 증가합니다. 자기 특성은 광석에 있는 철의 존재에 의해 결정됩니다. 흥미롭게도 Ural 백금의 일부 샘플은 일반 자석보다 철가루를 더 강하게 끌어당깁니다.

화학적 특성

최초의 화학 연구는 1741년 영국 과학자 Charles Wood에 의해 수행되었습니다. 이 원소를 처음으로 금속(당시 알려진 것 중 8번째)이라고 부르고 백금의 몇 가지 특성을 설명한 사람은 바로 그 사람이었습니다.

반응성

플래티넘의 역사에는 “귀족”에 대한 테스트가 포함됩니다. 이 금속은 영국 화학자 William Wollaston과 Smithson Tennant의 연구 덕분에 통과했습니다. 19세기 초에 그들은 정제된 백금을 질산과 염산의 혼합물에 녹이려고 했습니다. 금속이 용액의 나머지에서 분리된 후 팔라듐, 로듐, 오스뮴, 이리듐 및 나중에 루테늄이 폐기물에서 발견되었습니다.

오늘날 채굴이 유사한 기술에 따라 수행되는 것이 특징입니다. 원소를 포함하는 샘플을 산성 환경에서 용해시키고 나머지 용액 및 부산물과 분리하고 매우 높은 온도에서 녹여 순수한 금속을 얻습니다.

백금 적용

백금 실린더는 오랫동안 무게 측정의 국제 표준으로 사용되었습니다. 이제 금속은 다양한 기계, 도구 및 보석용 고강도 부품을 만드는 데 사용됩니다. 반응성이 매우 낮아 일부 항암제에 사용됩니다.

Platinum coin
Platinum coin. 사진: Joshua Rainey | Dreamstime

최신 데이터에 따르면 백금의 항종양 특성이 이미 잘 알려져 있기 때문에 암 환자의 약 절반이 백금 함유 약물을 사용합니다. 이 금속은 체액으로 인한 부식에 대한 저항성이 높고 생체 기능에 대한 반응성이 부족하기 때문에 심박 조율기, 치과용 크라운 및 기타 장치에도 사용됩니다.

백금은 어디에 사용됩니까? 이 금속은 코발트와 결합하여 시계 장치, 모터 및 의료 장비에 사용되는 강력한 영구 자석을 만드는 데 사용됩니다. 귀금속으로서 플래티넘 소비량의 약 1/3이 보석류에 해당합니다. 특히 대부분의 큰 다이아몬드는 백금 케이스에 삽입됩니다.

촉매

채굴된 백금의 거의 절반이 배기가스 배출을 허용 가능한 수준으로 줄이는 차량 부품인 촉매 변환기에 사용됩니다.

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그들은 산화 반응에 필요한 고온을 견딜 수 있으며 그 동안 배출물의 독성이 감소됩니다. 또한 백금은 비료, 플라스틱 및 가솔린 생산의 촉매제로 사용됩니다.

금전적 기능. 휘장

백금은 귀금속이기 때문에 많은 국가에서 은행 간 지불에 사용할 수 있는 막대 형태로 저장됩니다. 기념 표지판도 제작됩니다. 그러나 매장량이 한정되어 있기 때문에 금이나 은에 비해 생산량이 적습니다.

플래티넘 가격 및 예측

연간 생산량은 120~130톤을 초과하지 않습니다. 시장에서의 투자 활동은 상당한 가격 변동에 의해 결정됩니다. 플래티넘의 가치는 얼마입니까? 2018년 2월부터 플래티넘 가격이 하락하고 있으며 전문가들에 따르면 그램당 29~32달러 수준으로 예상됩니다.

그러나 백금의 환율과 최근 몇 년간 가격의 역학은 계절적입니다. 여름이 되면 금속 가격이 일반적으로 상승합니다. 2018년 플래티넘에 대한 예측은 투자로 인한 투자 위험이 상당히 높다는 것을 나타냅니다. 지난 6년 동안 이 금속 1그램의 가격은 그램당 59달러에서 31달러로 거의 절반으로 떨어졌습니다.

백금에 대한 흥미로운 사실

  1. 지금까지 발견된 가장 큰 백금 덩어리의 무게는 7837g입니다.
  2. Wood는 1735년으로 거슬러 올라가는 스페인 과학자이자 해군 장교인 Antonio de Ulloa로부터 영국 해군이 압수한 문서를 기반으로 연구했습니다.
  3. 이 원소는 콜롬비아 영토를 흐르는 핀토 강의 충적 퇴적물에서 처음 발견되었습니다.
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