鉑金:金屬發現歷史、應用領域、採礦技術

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鉑金:金屬發現歷史、應用領域、採礦技術
Platinum. 圖片: Roberto Junior | Dreamstime
Editorial
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鉑是一種化學元素,一種金屬(鉑的化學式是Pt),而且非常稀有。

然而,這並沒有否定它的廣泛應用——從珠寶到心臟起搏器。

是一種貴金屬,屬於所謂的過渡族,由金、銀、銅組成。由於其原子結構,鉑很容易與其他元素結合。

發現的歷史和金屬名稱的由來

第一次提到這種物質可以追溯到 1557 年,當時意大利醫生和人文主義者 Julius Caesar Scaliger 描述了他在中美洲發現的金屬。用當時存在並且西班牙征服者可以使用的手段和方法來熔化這種金屬是不可能的。因此,斯卡利格將這種新化學物質稱為鉑金,可以翻譯為“小銀子”甚至“銀子”。

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這個名字既反映了金屬的顏色(銀白色),也反映了它對那個時代的人們的實際用途。因此,埃及和美國的古代冶金學家開始使用這種金屬製作珠寶和裝飾品,並將其與更易熔的黃金混合在一起。

也許這就是為什麼這種金屬長期以來被稱為白金的原因。類比是顯而易見的——它和黃金一樣,被證明具有極強的抗鏽蝕和抗腐蝕能力。另一方面,該元素具有很強的可塑性和延展性:它很容易變形、拉成線等。最後,鉑是一種成熟的貴金屬,因為它不會氧化,也不會暴露在普通酸中。

在大自然中。同位素

世界鉑金儲量很小。地殼中的金屬含量為5·10-7 wt.%。它以純形式和化合物形式存在。最重要的礦物是聚二烯,其中含有 6-10% 的鐵,以及鈀鉑、鐵鉑、銥鉑、PtAs2 鎂橄欖石和一些更複雜的化合物,包括鎳、硫和鈀。

這些礦物中最著名的是白鎢礦。它與與金礦石接觸的銅和鐵黃鐵礦一起出現,以立方或更罕見的八面體形式結晶。 Braggite具有金屬光澤,還含有微量的銠和銻。

Platinum
Platinum . 圖片: Björn Wylezich | Dreamstime

迄今為止,科學家們已經發現了許多這種元素的同位素:6 種天然同位素和 37 種人工同位素。最常見的同位素:

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

存款

世界鉑金開採集中在南非(佔世界產量的80%)、俄羅斯和加拿大。拉丁美洲的鉑金在 1735 年才到達歐洲。在巴西的正長岩礦物中也發現了這種金屬,它與黃金一起被發現。

鉑金在哪裡開採?在最大的礦床中:

  • 在下塔吉爾地區發現的烏拉爾沖積礦床;
  • 拉普蘭礦山(芬蘭),金屬與鑽石結合在一起;
  • 在加拿大安大略省和不列顛哥倫比亞省以及育空河谷附近的廣大地區沉積。
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除了烏拉爾,俄羅斯的鉑金礦床也位於北極圈以外的諾里爾斯克地區。德國(萊茵河谷)、印度尼西亞(婆羅洲島)、西班牙、愛爾蘭、美國、澳大利亞和新西蘭也被正式認為是開採鉑金的國家。那裡的產量很小,還沒有世界經濟意義。

在奇異的獲取方法中,值得一提的是隕鐵,隕鐵中通常含有這種金屬。

採礦和生產技術

鉑金是如何開采的?提取方法取決於在原料中在自然界中發現鉑的形式。例如,在不列顛哥倫比亞省開采的大部分鉑礦石都是原石,在相對較小的區域內呈金塊形式。它們的重量很少超過半盎司(14 克)。大多數金屬以小顆粒形式存在,鉑生產商將其分為磁性和非磁性。後者佔總數的很大一部分。

Platinum mining
Platinum mining. 圖片: Michael Turner | Dreamstime

來自俄羅斯、西班牙和美國的樣品的光譜化學研究證明,純金屬通常含有微量的鎳。例如,在俄羅斯開採鉑金時,來自 Kitlim 的樣品至少含有 0.1% 的鎳,而 Nizhny Tagil 磁性原材料中的鎳含量高達 0.75%。
物理性質

該元素是密度最大的元素之一 – 21,450 kg / m3,是水密度的 21 倍或鑽石密度的 6 倍以上。這種金屬的主要特性包括:

  1. 原子量為 195.1。
  2. 熔點 -1768.4 0С.
  3. 沸點 – 3825 0C。
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對於工業應用,給定金屬物質的磁性。非磁性形式更常見,它具有增加的密度。磁性取決於礦石中鐵的存在。有趣的是,一些烏拉爾鉑樣品比普通磁鐵更能吸引鐵屑。

化學性質

英國科學家查爾斯伍德早在 1741 年就進行了第一次化學研究。是他首先將這種元素稱為金屬(當時已知的第八種元素),並描述了鉑的一些特性。

反應性

鉑金的歷史包括測試“貴族”。由於英國化學家威廉·沃拉斯頓和史密森·坦南特的研究,這種金屬通過了它。在 19 世紀初,他們試圖將純化的鉑溶解在硝酸和鹽酸的混合物中。在金屬與溶液的其餘部分分離後,在廢物中發現了鈀、銠、鋨、銥和後來的釕。

今天的採礦的特點是根據類似的技術進行:含有該元素的樣品溶解在酸性環境中,與溶液的其餘部分和副產品分離,並在非常高的溫度下熔化以獲得純金屬。

鉑的應用

鉑金量筒長期以來一直被用作測量重量的國際標準。現在,這種金屬被用來製造各種機器、工具和珠寶的高強度零件。由於其非常低的反應性,該元素被用於一些抗癌藥物中。

Platinum coin
Platinum coin. 圖片: Joshua Rainey | Dreamstime

根據最新數據,大約一半的癌症患者使用含鉑藥物,因為鉑的抗腫瘤特性已經很清楚了。這種金屬還用於心臟起搏器、牙冠和其他設備,因為它對體液的腐蝕具有很高的抵抗力,並且對重要功能缺乏反應性。

鉑金還用在什麼地方?與鈷結合,這種金屬用於製造用於發條、電機和醫療設備的強力永磁體。世界上大約三分之一的貴金屬鉑消耗量用於珠寶首飾。尤其是,大多數大鑽石都鑲嵌在鉑金錶殼中。

催化劑

開采的鉑幾乎有一半用於催化轉化器——將廢氣排放降低到可接受水平的車輛部件。

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它們可以承受氧化反應所需的高溫,在此期間排放物的毒性降低。此外,鉑還被用作生產肥料、塑料和汽油的催化劑。

貨幣函數。徽章

由於鉑金是一種貴金屬,在許多國家,它以可用於銀行間支付的金條形式儲存。還製作了紀念牌。然而,由於儲量有限,與黃金或白銀相比,此類物品的產量很小。

鉑金價格及預測

年產量不超過 120…130 噸。市場上的投資活動是由重大的價格波動決定的。鉑金值多少錢?從 2018 年 2 月開始,鉑金的成本一直在下降,據專家估計,鉑金的價格預計在每克 29…32 美元的水平。

然而,近年來鉑金的匯率和價格動態是季節性的:到了夏季,鉑金的價格通常會上漲。對 2018 年鉑金的預測表明,投資的投資風險相當高:在過去 6 年中,這種金屬的一克價格幾乎減半:從每克 59 美元到 31 美元。

關於鉑金的有趣事實

  1. 迄今發現的最大鉑金塊重達 7837 克。
  2. 伍德的研究基於英國海軍從西班牙科學家和海軍軍官安東尼奧·德烏略亞手中沒收的文件,這些文件可以追溯到 1735 年。
  3. 該元素最初是在流經哥倫比亞領土的平托河的沖積沉積物中發現的。
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