Die Eigenschaften und Anwendungen von Platin

Platinmetall hat eine Reihe von nützlichen Eigenschaften, die seine Anwendung in einer Vielzahl von Industrien erklären. Es ist eines der dichtesten Metallelemente - fast doppelt so dicht wie Blei - und sehr stabil, was dem Metall ausgezeichnete korrosionsbeständige Eigenschaften verleiht. Platin ist ein guter elektrischer Leiter, außerdem ist es formbar (es lässt sich verformen, ohne zu brechen) und duktil (es kann verformt werden, ohne anFestigkeit zu verlieren). Platin gilt als biologisch verträgliches Metall, da es ungiftig und stabil ist, so dass es nicht mit Körpergeweben reagiert oder diese negativ beeinflusst. Neuere Forschungen haben auch gezeigt, dass Platin das Wachstum bestimmter Krebszellen hemmt.

• Atomares Symbol: Pt
• Ordnungszahl: 78
• Element-Kategorie: Übergangsmetall
• Dichte: 21,45 Gramm / Zentimeter 3
• Schmelzpunkt: 1768,3 °C
• Siedepunkt: 3825 °C
• Mohs'sche Härte: 4-4.5

Die Geschichte von Platin

Eine Legierung der Platingruppenmetalle (PGMs), zu denen Platin gehört, wurde verwendet, um den Sarg von Theben zu schmücken, ein Grab im alten Ägypten, das auf etwa 700 v. Chr. zurückgeht. Dies ist die früheste bekannte Verwendung von Platin, obwohl die präkolumbianischen Einwohner Südamerikas auch Ornamente aus Gold- und Platinlegierungen herstellten. Spanische Konquistadoren waren die ersten Europäer, die mit dem Metall in Berührung kamen, obwohl sie es wegen seines ähnlichen Aussehens bei der Suche nach Silber als lästig empfanden. Sie nannten das Metall Platina - eine Version von Plata, dem spanischen Wort für Silber - oder Platina del Pinto, weil es in den Sanden entlang der Ufer des Pinto-Flusses im heutigen Kolumbien gefunden wurde.

Die erste Produktion und eine große Entdeckung

Obwohl Mitte des 18. Jahrhunderts eine Reihe englischer, französischer und spanischer Chemiker daran forschten, gelang es Francois Chabaneau im Jahr 1783 als erstem, eine reine Probe des Platinmetalls herzustellen. Im Jahr 1801 entdeckte der Engländer William Wollaston eine Methode zur effektiven Gewinnung des Metalls aus Erzen, die dem heute verwendeten Verfahren sehr ähnlich ist.Das silberähnliche Aussehen des Platinmetalls machte es schnell zu einem geschätzten Handelsgut bei Königen und Wohlhabenden, die Schmuck aus dem neuen Edelmetall suchten. Die wachsende Nachfrage führte zur Entdeckung großer Vorkommen im Uralgebirge im Jahr 1824 und in Kanada im Jahr 1888, aber der Fund, der die Zukunft des Platins grundlegend verändern sollte, kam erst im Jahr 1924, als ein Farmer in Südafrika in einem Flussbett über ein Platinnugget stolperte. Dies führte schließlich zur Entdeckung des Bushveld-Eruptionskomplexes durch den Geologen Hans Merensky, der größten Platinlagerstätte der Erde.

Neuere Verwendungen von Platin

Obwohl einige industrielle Anwendungen für Platin (z. B. Beschichtungen von Zündkerzen) bereits Mitte des 20. Jahrhunderts genutzt wurden, wurden die meisten der heutigen elektronischen, medizinischen und automobilen Anwendungen erst seit 1974 entwickelt, als die Vorschriften für die Luftqualität in den USA und Europa die Ära der Autokatalysatoren einleiteten. Seit dieser Zeit ist Platin zu einem Anlageinstrument geworden und wird an den internationalen Börsen gehandelt

Herstellung von Platin

Obwohl Platin in der Natur meist in sekundären Lagerstätten vorkommt, gewinnen Bergleute, die Platin und Platingruppenmetalle (PGM) fördern, das Metall meist aus Sperrylit und Cooperit, zwei platinhaltigen Erzen. Platin wird immer zusammen mit anderen PGMs gefunden. Im südafrikanischen Bushveld-Komplex und einer begrenzten Anzahl anderer Erzkörper kommen die Platinmetalle in ausreichenden Mengen vor, so dass es wirtschaftlich ist, ausschließlich diese Metalle zu gewinnen, während in den russischen Norilsk- und kanadischen Sudbury-Lagerstätten Platin und andere Platinmetalle als Nebenprodukte von Nickel und Kupfer gewonnen werden. Die Gewinnung von Platin aus Erzen ist sowohl kapital- als auch arbeitsintensiv. Es kann bis zu 6 Monate und 7 bis 12 Tonnen Erz benötigen, um eine Feinunze (31,135 g) reines Platin zu gewinnen. Der erste Schritt in diesem Prozess ist das Zerkleinern des platinhaltigen Erzes und das Eintauchen in das Wasser mit dem Reaktionsmittel; ein Prozess, der als "Schaumflotation" bekannt ist. Während der Flotation wird Luft durch die Erz-Wasser-Aufschlämmung gepumpt. Platinpartikel lagern sich chemisch an den Sauerstoff an und steigen in einem Schaum an die Oberfläche, der zur weiteren Raffination abgeschöpft wird.

Die letzten Schritte der Produktion

Nach dem Trocknen enthält das konzentrierte Pulver immer noch weniger als 1 % Platin. Es wird dann in Elektroöfen auf über 1500C°erhitzt und die Luft wird erneut durchgeblasen, um Eisen- und Schwefelverunreinigungen zu entfernen. Elektrolytische und chemische Verfahren werden eingesetzt, um Nickel, Kupfer und Kobalt zu extrahieren, was zu einem Konzentrat mit 15-20% PGMs führt. Königswasser (ein Gemisch aus Salpetersäure und Salzsäure) wird verwendet, um das Platinmetall aus dem Mineralkonzentrat herauszulösen, indem Chlor erzeugt wird, das sich an das Platin bindet und Chlorplatinsäure bildet. Im letzten Schritt wird Ammoniumchlorid verwendet, um die Chlorplatinsäure in Ammoniumhexachloro-Platinat umzuwandeln, das verbrannt werden kann, um reines Platinmetall zu erhalten.

Die größten Produzenten von Platin

Die gute Nachricht ist, dass nicht alles Platin in diesem langwierigen und teuren Prozess aus Primärquellen gewonnen wird. Etwa 30 % der 8,53 Millionen Unzen Platin, die 2012 weltweit produziert wurden, stammen aus recycelten Quellen. Mit seinen Ressourcen, die sich im Bushveld-Komplex konzentrieren, ist Südafrika bei weitem der größte Platinproduzent und deckt über 75 % des Weltbedarfs, während Russland (25 Tonnen) und Simbabwe (7,8 Tonnen) ebenfalls große Produzenten sind. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel und Impala Platinum (Implats) sind die größten Einzelproduzenten von Platinmetall.

Anwendungen von Platin

Für ein Metall, dessen jährliche Weltproduktion nur 192 Tonnen beträgt, ist Platin in vielen Gegenständen des täglichen Lebens zu finden und für deren Herstellung entscheidend. Die größte Verwendung, die etwa 40 % der Nachfrage ausmacht, ist die Schmuckindustrie, wo es hauptsächlich in der Legierung verwendet wird, aus der Weißgold hergestellt wird. Es wird geschätzt, dass über 40 % der in den USA verkauften Trauringe Platin enthalten. Die USA, China, Japan und Indien sind die größten Märkte für Platinschmuck.

Industrielle Anwendungen von Platin

Die Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität von Platin machen es zu einem idealen Katalysator für chemische Reaktionen. Katalysatoren beschleunigen chemische Reaktionen, ohne dabei selbst chemisch verändert zu werden. Die Hauptanwendung von Platin in diesem Sektor, die etwa 37 % der Gesamtnachfrage nach dem Metall ausmacht, sind Katalysatoren für Automobile. Katalysatoren reduzieren schädliche Chemikalien aus Abgasemissionen, indem sie Reaktionen einleiten, die über 90 % der Kohlenwasserstoffe (Kohlenmonoxid und Stickoxide) in andere, weniger schädliche Verbindungen umwandeln. Platin wird auch als Katalysator für Salpetersäure und Benzin verwendet und erhöht die Oktanzahl im Kraftstoff. In der Elektronikindustrie werden Platintiegel zur Herstellung von Halbleiterkristallen für Laser verwendet, während Legierungen zur Herstellung von Magnetplatten für Computerfestplatten und Schaltkontakten in Automobilsteuerungen verwendet werden.

Medizinische Anwendungen von Platin

Die Nachfrage aus der medizinischen Industrie wächst, da Platin sowohl für seine leitenden Eigenschaften in den Elektroden von Herzschrittmachern, als auch für Ohr- und Netzhautimplantate und für seine krebshemmenden Eigenschaften in Medikamenten (z. B. Carboplatin und Cisplatin) verwendet werden kann.

Weitere Anwendungen von Platin

• Zusammen mit Rhodium, um Hochtemperatur-Thermoelemente herzustellen
• Zur Herstellung von optisch reinem, flachem Glas für TVs, LCDs und Monitore
• Zur Herstellung von Glasfäden für die Faseroptik
• In Legierungen zur Herstellung von Zündkerzenspitzen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie
• Als Ersatz für Gold in elektronischen Verbindungen
• In Beschichtungen für Keramikkondensatoren in elektronischen Geräten
• In Hochtemperaturlegierungen für Treibstoffdüsen und Raketenspitzen
• In Zahnimplantaten
• Zur Herstellung hochwertiger Flöten (Musikinstrumente)
• In Rauch- und Kohlenmonoxiddetektoren
• Zur Herstellung von Silikonen
• In Beschichtungen für Rasierapparate