Bạch kim: lịch sử khám phá kim loại, lĩnh vực ứng dụng, công nghệ khai thác

— Đã cập nhật:
Bạch kim: lịch sử khám phá kim loại, lĩnh vực ứng dụng, công nghệ khai thác
Platinum. Hình ảnh: Roberto Junior | Dreamstime
Editorial
Promdevelop editorial team

Bạch kim là một nguyên tố hóa học, một kim loại (công thức của bạch kim là Pt), và hơn nữa, rất hiếm.

Tuy nhiên, điều này không phủ nhận một loạt các ứng dụng của nó – từ đồ trang sức đến máy điều hòa nhịp tim.

Bạch kim là một kim loại quý được bao gồm trong cái gọi là nhóm chuyển tiếp, tạo nên công ty vàng, bạc và đồng. Theo cấu trúc nguyên tử, bạch kim có thể dễ dàng liên kết với các nguyên tố khác.

Lịch sử phát hiện và nguồn gốc tên gọi của kim loại

Lần đầu tiên đề cập đến chất này là vào năm 1557, khi bác sĩ và nhà nhân văn người Ý Julius Caesar Scaliger mô tả kim loại mà ông tìm thấy ở Trung Mỹ. Không thể nấu chảy kim loại này bằng các phương tiện và phương pháp tồn tại vào thời điểm đó và sẵn có cho những kẻ chinh phục người Tây Ban Nha. Do đó, Scaliger đã gọi chất hóa học mới là bạch kim, có thể được dịch là “bạc nhỏ” hoặc thậm chí là “bạc”.

Hydro xanh – nguồn năng lượng của tương lai?
Hydro xanh – nguồn năng lượng của tương lai?

Cái tên này phản ánh cả màu sắc của kim loại (trắng bạc) và tính vô dụng thực tế của nó đối với người dân thời đại đó. Do đó, ban đầu, các nhà luyện kim cổ đại ở Ai Cập và Châu Mỹ đã sử dụng kim loại này để làm đồ trang sức và đồ trang trí, trộn nó với vàng dễ nung chảy hơn.

Có lẽ vì vậy mà kim loại này được gọi là vàng trắng trong một thời gian dài. Các phép loại suy là hiển nhiên – nó, giống như vàng, được chứng minh là có khả năng chống lại sự hoen ố và ăn mòn cực kỳ tốt. Mặt khác, nguyên tố này rất dẻo và dễ uốn: nó có thể dễ dàng bị biến dạng, bị kéo thành dây, v.v. Cuối cùng, bạch kim là một kim loại quý chính thức, vì nó không bị ôxy hóa và không tiếp xúc với axit thông thường.

Bản chất. Đồng vị

Trữ lượng bạch kim trên thế giới rất nhỏ. Hàm lượng kim loại trong vỏ trái đất là 5 · 10-7% trọng lượng. Nó được tìm thấy cả ở dạng tinh khiết và hợp chất. Các khoáng chất quan trọng nhất là polyxene, chứa 6–10% sắt, cũng như palladium platinum, ferroplatinum, iridoplatinum, PtAs2 sperrylite và một số hợp chất hóa học phức tạp hơn, bao gồm niken, lưu huỳnh và paladi.

Loại khoáng chất này được biết đến nhiều nhất là braggite. Nó xảy ra cùng với đồng và sắt pyrit tiếp xúc với quặng vàng, kết tinh ở dạng khối hoặc hiếm hơn là dạng bát diện. Braggite có ánh kim loại và cũng chứa dấu vết của rhodi và antimon.

Platinum
Platinum . Hình ảnh: Björn Wylezich | Dreamstime

Đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra khá nhiều đồng vị của nguyên tố này: 6 tự nhiên và 37 nhân tạo. Các đồng vị phổ biến nhất:

  1. Pt195 (33,83% tổng số).
  2. Pt194 (32,97% trong tổng số).
  3. Pt196 (25,24% trong tổng số).
  4. Pt198 (7,16% trong tổng số).
  5. Pt192 (0,78% tổng số).
  6. Pt190 (0,01% trong tổng số).

Tiền gửi

Khai thác bạch kim trên thế giới tập trung ở Nam Phi (80% sản lượng của thế giới), Nga và Canada. Bạch kim của Mỹ Latinh chỉ đến được châu Âu vào năm 1735. Kim loại này cũng đã được tìm thấy ở Brazil trong khoáng vật syenit, nơi nó được tìm thấy cùng với vàng.

Bạch kim được khai thác ở đâu? Trong số các khoản tiền gửi lớn nhất:

  • Trầm tích phù sa ven biển được tìm thấy trong vùng Nizhny Tagil;
  • Các mỏ ở Lapland (Phần Lan), nơi kim loại được liên kết với kim cương;
  • Gửi tiền ở các tỉnh Ontario và British Columbia của Canada, cũng như ở các khu vực rộng lớn tiếp giáp với Thung lũng Yukon.
Toàn cầu hóa: Nguyên nhân, Hậu quả, Vấn đề, Vai trò của Nền kinh tế Thế giới
Toàn cầu hóa: Nguyên nhân, Hậu quả, Vấn đề, Vai trò của Nền kinh tế Thế giới

Các khoản tiền gửi bạch kim ở Nga, ngoài Ural, cũng nằm ngoài Vòng Bắc Cực, trong khu vực Norilsk. Đức (Thung lũng sông Rhine), Indonesia (đảo Borneo), Tây Ban Nha, Ireland, Mỹ, Úc và New Zealand cũng là những quốc gia được coi là chính thức để khai thác bạch kim. Khối lượng sản xuất ở đó còn nhỏ và chưa có ý nghĩa kinh tế thế giới.

Trong số các phương pháp thu được kỳ lạ, phải kể đến sắt thiên thạch, thường chứa kim loại này.

Công nghệ khai thác và sản xuất

Bạch kim được khai thác như thế nào? Phương pháp chiết xuất được xác định bằng hình thức tìm bạch kim trong tự nhiên, trong nguyên liệu. Ví dụ, hầu hết quặng bạch kim được khai thác ở British Columbia đều thô và ở dạng cốm được tìm thấy ở những khu vực tương đối nhỏ. Trọng lượng của cốm hiếm khi vượt quá nửa ounce (14 gram). Hầu hết kim loại xuất hiện ở dạng hạt nhỏ, được các nhà sản xuất bạch kim phân tách thành từ tính và phi từ tính. Sau này chiếm một tỷ trọng lớn trong tổng số.

Platinum mining
Platinum mining. Hình ảnh: Michael Turner | Dreamstime

Kim loại nguyên chất thường chứa các dấu vết của niken, bằng chứng là các nghiên cứu quang phổ đối với các mẫu từ Nga, Tây Ban Nha và Mỹ. Ví dụ, khi bạch kim được khai thác ở Nga, các mẫu từ Kitlim chứa ít nhất 0,1% niken và nguyên liệu thô từ tính Nizhny Tagil chứa tới 0,75% niken.
Tính chất vật lý

Nguyên tố này là một trong những loại có mật độ nặng nhất – 21.450 kg / m3, gấp hơn 21 lần tỷ trọng của nước hoặc 6 lần tỷ trọng của kim cương. Trong số các tính chất chính của kim loại này:

  1. Trọng lượng nguyên tử là 195,1.
  2. Điểm nóng chảy -1768,4 0С.
  3. Điểm sôi – 3825 0C.
Chủ nghĩa bảo hộ là chính sách ngoại thương của một quốc gia thành công
Chủ nghĩa bảo hộ là chính sách ngoại thương của một quốc gia thành công

Đối với các ứng dụng công nghiệp, các tính chất từ ​​của một chất kim loại nhất định. Dạng phi từ tính phổ biến hơn, nó có mật độ tăng dần. Tính chất từ ​​được xác định bởi sự hiện diện của sắt trong quặng. Điều thú vị là một số mẫu bạch kim Ural hút mạt sắt mạnh hơn một nam châm thông thường.

Tính chất hóa học

Các nghiên cứu hóa học đầu tiên được thực hiện sớm nhất vào năm 1741 bởi nhà khoa học người Anh Charles Wood. Chính ông là người đầu tiên gọi nguyên tố này là kim loại (nguyên tố thứ tám trong số những nguyên tố được biết đến vào thời điểm đó), và mô tả một số đặc điểm của bạch kim.

Khả năng phản ứng

Lịch sử của bạch kim bao gồm thử nghiệm về độ “quý tộc”. Kim loại đã vượt qua nó nhờ vào nghiên cứu của các nhà hóa học người Anh William Wollaston và Smithson Tennant. Vào đầu thế kỷ 19, họ đã cố gắng hòa tan bạch kim tinh khiết trong hỗn hợp axit nitric và hydrochloric. Sau khi kim loại được tách khỏi phần còn lại của dung dịch, palladi, rhodi, osmi, iridi và sau đó là ruthenium được tìm thấy trong chất thải.

Đặc điểm là ngày nay việc khai thác được thực hiện theo một công nghệ tương tự: các mẫu chứa nguyên tố được hòa tan trong môi trường axit, tách khỏi phần còn lại của dung dịch và các sản phẩm phụ, rồi nấu chảy ở nhiệt độ rất cao để thu được kim loại nguyên chất.

Ứng dụng của bạch kim

Bình bạch kim từ lâu đã được sử dụng làm tiêu chuẩn quốc tế để đo trọng lượng. Giờ đây, kim loại được sử dụng để tạo ra các bộ phận có độ bền cao cho các máy móc, công cụ và đồ trang sức khác nhau. Do mức độ phản ứng rất thấp, nguyên tố này được sử dụng trong một số loại thuốc chống ung thư.

Platinum coin
Platinum coin. Hình ảnh: Joshua Rainey | Dreamstime

Theo dữ liệu mới nhất, khoảng một nửa số bệnh nhân ung thư sử dụng thuốc có chứa bạch kim, vì đặc tính chống khối u của bạch kim đã được hiểu rõ. Kim loại này cũng được sử dụng trong máy tạo nhịp tim, mão răng và các thiết bị khác do khả năng chống ăn mòn cao từ chất lỏng cơ thể và không phản ứng với các chức năng quan trọng.

Bạch kim được sử dụng ở đâu khác? Kết hợp với coban, kim loại này được sử dụng để tạo ra nam châm vĩnh cửu mạnh được sử dụng trong đồng hồ, động cơ và thiết bị y tế. Khoảng một phần ba mức tiêu thụ bạch kim làm kim loại quý trên thế giới rơi vào trang sức. Đặc biệt, hầu hết những viên kim cương lớn đều được lắp vào hộp đựng bằng bạch kim.

Chất xúc tác

Gần một nửa lượng bạch kim được khai thác được sử dụng trong các bộ chuyển đổi xúc tác – các thành phần của xe giúp giảm lượng khí thải xuống mức có thể chấp nhận được.

Sự thật bất thường về công ty Coca-Cola
Sự thật bất thường về công ty Coca-Cola

Chúng có thể chịu được nhiệt độ cao cần thiết cho các phản ứng oxy hóa, trong đó độc tính của khí thải được giảm bớt. Ngoài ra, bạch kim còn được dùng làm chất xúc tác trong sản xuất phân bón, chất dẻo và xăng dầu.

Chức năng tiền tệ. Phù hiệu

Vì bạch kim là kim loại quý nên ở nhiều quốc gia, nó được lưu trữ dưới dạng thanh có thể được sử dụng để thanh toán liên ngân hàng. Các dấu hiệu kỷ niệm cũng được sản xuất. Tuy nhiên, do dự trữ có hạn nên khối lượng sản xuất các mặt hàng này, so với vàng hoặc bạc, là nhỏ.

Dự báo và giá bạch kim

Sản lượng hàng năm không quá 120… 130 tấn. Hoạt động đầu tư trên thị trường được xác định bởi những biến động giá đáng kể. Bạch kim trị giá bao nhiêu? Bắt đầu từ tháng 2 năm 2018, giá bạch kim đã giảm và theo các chuyên gia, nó được dự đoán ở mức 29… 32 đô la Mỹ mỗi gam.

Tuy nhiên, tỷ giá hối đoái của bạch kim và các động thái của giá cả trong những năm gần đây là theo mùa: vào mùa hè, giá của kim loại này thường tăng lên. Dự báo về bạch kim cho năm 2018 chỉ ra rằng rủi ro đầu tư từ việc đầu tư là khá cao: trong 6 năm qua, giá của một gam kim loại này đã gần như giảm một nửa: từ 59 xuống 31 đô la Mỹ mỗi gam.

Sự thật thú vị về bạch kim

  1. Viên nén bạch kim lớn nhất từng được tìm thấy nặng 7837 g.
  2. Wood dựa trên nghiên cứu của mình về các tài liệu bị Hải quân Anh tịch thu từ nhà khoa học và sĩ quan hải quân người Tây Ban Nha Antonio de Ulloa, tài liệu có từ năm 1735.
  3. Nguyên tố này lần đầu tiên được phát hiện trong phù sa của sông Pinto, chảy qua lãnh thổ Colombia.
17
Nội dung Đăng lại