Platine : propriétés et applications

Les substances qui existent dans la nature sont un sujet presque inépuisable pour les histoires. De plus, tous ne sont pas également connus. Il est impératif de connaître, au moins pour le développement général, les principaux points associés au platine, ses propriétés et ses caractéristiques d'application.

Ceux qui ont obtenu leur diplôme il y a plusieurs décennies diraient avec confiance que le platine est un métal d'un sous-groupe secondaire du 8e groupe du tableau périodique des éléments de Mendeleev. Cependant, cette classification est obsolète et maintenant le platine appartient au 10e groupe d'éléments.

Il est impossible de dire à quoi ressemble ce métal dans la nature. En effet, dans sa forme pure, il ne peut être obtenu qu'artificiellement. Les minerais de platine ne contiennent que de petites inclusions de la substance principale. D'un point de vue physique, ce sont des mélanges isomorphes de Pt avec :

• le cuivre;
• fer à repasser;
• nickel;
• argent;
• divers métaux du groupe du platine.

Les minerais de platine sont dispersés partout. La plupart d'entre eux sont concentrés dans le Nouveau Monde. C'est pourquoi l'honneur de la découverte du platine appartient aux anciens Indiens... Même les experts ne savent pas exactement quand ils ont commencé à extraire ce métal. Mais après la découverte du platine par les Européens, son rôle dans l'économie s'est avéré plutôt négatif.

Pas étonnant qu'en 1735, en Espagne, ils aient décidé d'interdire l'importation de platine précédemment extrait dans la métropole. Ce qui a de nouveau été extrait en Colombie a été soigneusement séparé de l'argent et inondé dans les rivières. Et tout ce qu'ils ont réussi à importer en Espagne même a été noyé dans la mer dans une atmosphère solennelle.

Mais il est curieux que moins d'un demi-siècle se soit écoulé depuis que Madrid, au contraire, a mis le cap sur l'augmentation des importations de matières premières à base de platine. Ensuite, ils ont commencé à l'utiliser à l'échelle nationale pour contrefaire des pièces d'autres métaux précieux. En 1820, selon diverses sources, il y avait de 3 à 7 tonnes de platine en Europe. C'est à partir de lui que furent fabriquées en France les étalons du mètre et du kilogramme. Mais il n'a toujours pas eu d'application sérieuse pendant longtemps.

La densité du platine pur est de 21,45 grammes par mètre cube. voir Il fond à une température d'environ 1768 degrés Celsius. L'ébullition (évaporation) se produit à 3825 degrés. Ce sont ces caractéristiques de température qui n'ont pas permis pendant longtemps de ne pas isoler le métal pur, encore moins d'établir son utilisation. De plus, le platine est plus dur que l'or et l'argent, et il est assez difficile de l'usiner mécaniquement.

Ce métal est malléable et ductile. Sa résistance à la traction est assez impressionnante.

Il se dissout uniquement dans :

• vodka royale;
• brome liquide;
• acide sulfurique chauffé (mais extrêmement lentement).

Par conséquent, cela n'a aucun sens de l'amener à un aimant pour le séparer de l'argent ou de l'or. Vous avez juste besoin de comprendre qu'il n'y a pas de bijoux en platine pur. Ils peuvent contenir diverses concentrations de fer et de nickel, et ce sont ces impuretés qui réagissent assez bien à l'aimant.

Curieux que dans le microcosme, le platine pourrait bien avoir des propriétés magnétiques. Les physiciens de l'expérience ont réussi à les trouver près de la couche atomique du métal; l'ouverture a été annoncée en 2018. Pour conférer des propriétés ferromagnétiques à une substance, un liquide ionique devait être utilisé - un nouveau type de substance spécialement créé au cours de la recherche. Quant à la couleur du platine, dans la nature, elle est peinte dans un ton blanc argenté. Parfois, il y a aussi des spécimens gris foncé.

Il est important d'extraire le minerai de platine des entrailles de la terre, pour cela il existe plusieurs manières.

Malgré la découverte originale de gisements de platine en Amérique du Sud, le plus grand gisement au monde au 21e siècle se trouve en Afrique. Pour être plus précis, alors en Afrique du Sud. Complexe du Bushveld - une accumulation géante de métaux du groupe du platine ; on pense qu'il est apparu il y a 2 milliards d'années à la suite de processus volcaniques. De par sa forme, le champ sud-africain ressemble à une « plaque » d'un diamètre de 370 km. Le complexe est composé de plusieurs horizons orientés vers l'intérieur des terres.

Parallèlement, l'épaisseur des dépôts dans 2 horizons sur trois n'est que d'environ 1 m. L'horizon Platrif, actuellement en cours de développement actif, a une épaisseur de 5 à 90 m à différents endroits. Il est exploité à ciel ouvert. Le complexe a été ouvert en 1924. C'est à partir de là que les ¾ de tout le platine extrait vont sur le marché mondial.

Mais même aujourd'hui, notre pays est inclus dans la liste des pays leaders dans l'extraction de minerais de platine. Certes, il est déjà à la deuxième place, 5,8 fois derrière l'Afrique du Sud. Le métal précieux est également exporté de Russie. La troisième ligne du classement mondial est occupée par le Zimbabwe, où l'on extrait environ 3 fois moins de platine (9 tonnes).

Et aussi du platine est extrait:

• États-Unis (6000 kg);
• Canada (environ 5 000 kg);
• autres états (6100 kg ensemble).

Ce métal peut être extrait à la fois ouvert et le mien. Les carrières sont principalement situées là où se trouvent des placers secondaires. A ces endroits, le platine s'est déposé après destruction mécanique des dépôts primaires. Mais les géologues ont découvert depuis longtemps que la majeure partie est concentrée dans des couches souterraines de minerais de nickel. L'exploitation minière diffère peu du travail avec d'autres minéraux métalliques; il convient de noter seulement une part importante du travail manuel.

Après enrichissement, sa concentration augmente de 3 ordres de grandeur. Au complexe de Bushveld, l'extraction de 1 kg de platine à terme (en tenant compte des pertes technologiques) nécessite le relevage de 500-1500 kg de minerai. Ensuite, le produit semi-fini est traité dans des fours métallurgiques de raffinage et des convertisseurs spéciaux ; mais le résultat final n'est obtenu qu'après affinage, lorsque la concentration en métal est de 99,5%.

Le platine est meilleur que l'or car il est plus fort que lui. Par conséquent, la durée de vie des produits en platine est beaucoup plus élevée. Il est beaucoup plus difficile de les gratter. En conséquence, ces types de bijoux (et pas seulement) sont moins susceptibles d'être réparés. Le platine vieilli est encore plus différent de l'or.

Grâce à la patine, il acquiert une couleur grise avec un éclat mat. De nombreux porteurs essaient de se débarrasser de cet effet et polissent leurs bijoux. Selon d'autres personnes, la patine rend le métal précieux, sinon plus précieux, en tout cas plus intéressant. Sans le voir en direct, il est peu probable qu'il soit possible de prendre la bonne décision. La couche de rhodium sur l'or blanc s'estompera progressivement et jaunira beaucoup plus.

Ils s'estompent aussi progressivement, et il faudra les nettoyer systématiquement. Après tout l'argent est chimiquement actif et il réagira inévitablement avec les substances les plus courantes, même avec l'oxygène de l'air. Cependant, toute cette différence en faveur du platine est éclipsée par le fait qu'il est sensiblement moins disponible que l'or et encore plus l'argent.

Le tungstène est similaire au platine. Mais il est nettement moins cher, tandis que la résistance des produits en tungstène est également élevée. Le problème est que le tungstène est beaucoup plus difficile à transformer dans sa forme normale. Redessiner une bague en tungstène, ajuster sa taille n'est pas une tâche facile, même avec la technologie du 21ème siècle. Les mêmes difficultés surviennent lors de l'utilisation d'imitations de titane.

Il existe plusieurs types d'alliages de platine. La plupart des bijoux sont fabriqués à partir de métal 950, qui contient 95% de platine pur. Parfois, vous pouvez trouver le 900e alliage. Ses inconvénients évidents ne sont pas une couleur trop saturée et une brillance inexpressive. Par conséquent, sur le plan esthétique, il perd beaucoup à 950 métal.

Les alliages de platine avec l'iridium sont répandus. Plus ce deuxième composant est important, plus le composé sera réfractaire. Le domaine de cristallisation des alliages platine-iridium est relativement étroit. La dureté et la résistance de la substance augmentent également de manière significative.

À diverses fins, le platine peut également être allié avec :

• le cuivre;
• ruthénium;
• palladium;
• nickel;
• rhodié.

Une très grande partie du platine est utilisée dans l'industrie. Les technologues apprécient hautement la propriété de ce métal d'accélérer diverses réactions chimiques sans consommer. De nos jours, il est parfois utilisé en médecine, principalement pour les prothèses dentaires. Déjà au milieu du siècle dernier, cette utilisation représentait plusieurs pour cent de tout le platine extrait. Ce nombre augmente progressivement.

Son utilisation est également répandue dans la production d'acide nitrique (comme oxydant d'ammoniac). Certes, dans ce cas, un alliage platine-rhodium est plus souvent utilisé, et non un métal pur. Les raisons de cette préférence n'intéressent que les technologues et dépassent le cadre de cet article.Un autre métal précieux est utilisé dans la production d'acide sulfurique, d'hydrogénation d'hydrocarbures, d'acétylène, de cétones.

Mais le platine est également largement utilisé dans l'industrie du raffinage du pétrole. C'est un excellent catalyseur pour accélérer la production d'essence. Dans les colonnes de distillation, on ne place pas une maille, comme on le pense parfois, mais une poudre de platine finement dispersée. Il est plus durable que le molybdène et le vanadium. Et aussi en faveur du platine est attesté par l'efficacité accrue.

Le platine peut être utilisé dans les contacts à résistance des fours électriques. Vous pouvez le trouver dans de nombreux autres contacts électriques.

Un alliage platine-cobalt est nécessaire pour créer des aimants alliant compacité et performances exceptionnelles.

De nombreux automobilistes utilisent implicitement le platine pour eux-mêmes tous les jours. Dans les automobiles, il est principalement contenu dans les catalyseurs. Ce métal contribue à réduire la toxicité des gaz d'échappement, améliorant ainsi l'état de l'atmosphère urbaine. Le revêtement de platine dans le catalyseur est appliqué à un élément céramique monolithique.

Pour en revenir à la médecine, il convient de noter que des instruments chirurgicaux uniques sont fabriqués à base de platine. Ils peuvent être désinfectés avec des brûleurs à alcool sans avoir besoin de réactifs spéciaux. Les dentistes adorent travailler avec des instruments recouverts d'une fine couche de platine. Les électrodes en platine-iridium sont utilisées pour contrôler le rythme cardiaque et pour les prothèses pour les problèmes auditifs.

Mais on ne peut manquer de mentionner le rôle du « métal blanc » dans d'autres domaines.

Donc, il est très demandé dans la production de verre... Ou plutôt, pas du verre à vitre, mais des verres optiques de haute qualité. Le composé rhodium-platine permet de fabriquer des matrices en fibre de verre de moins de 1 mm d'épaisseur. Il a fonctionné pendant plusieurs milliers d'heures à une température de 1400-1500 degrés, qui se développe à l'intérieur des fours à verre.

Le verre Elite Czech, qui coûte de l'argent presque fabuleux, est fabriqué à l'intérieur de creusets en platine.

Bien entendu, l'industrie chimique ne pouvait passer à côté d'une telle substance si résistante à la chaleur et aux réactifs les plus caustiques. Il est utilisé pour fabriquer des creusets en platine, d'autres ustensiles pour la recherche et les laboratoires experts, pour les industries particulièrement propres.

Alors, exactement sur la base de Pt créer des dispositifs utilisés dans la création de cristaux semi-conducteursv. Ce n'est qu'à l'intérieur qu'il est possible de créer de telles conditions lorsque la concentration d'impuretés sera inférieure à 1 atome par million. Même dans les creusets de platine, des cristaux sont produits qui sont nécessaires pour créer des lasers et pour des contacts dans l'électrotechnique à faible courant.

Ce métal va plus loin dans :

• miroirs utilisés à l'intérieur des lasers;
• cornues pour la production d'acides fluorhydrique et perchlorique;
• anodes insolubles pour équipements de galvanoplastie;
• thermomètres à résistance;
• parties séparées d'équipements à micro-ondes;
• médicaments qui suppriment certaines formes de cancer;
• production de pièces de monnaie et d'insignes, de médailles et d'ordres;
• équipement pour synthétiser des vitamines et quelques autres préparations pharmacologiques.

Dès le début, vous devez vous concentrer sur le prix. Le platine à titre identique sera au moins trois fois plus cher que l'or... De plus, il n'y a pas beaucoup de bijoutiers qui travaillent avec. L'écrasante majorité de ces artisans travaillent en Europe occidentale. Il est conseillé de se concentrer sur les bijoux à partir de là. Mais ne vous fiez pas au prix et aux paroles des vendeurs, mais exigez des certificats officiels.

L'ajout de cobalt et de ruthénium peut augmenter la durée de vie du produit. Les bijoux à l'iridium ajouté sont plus susceptibles de se rayer, mais cela permet d'économiser de l'argent. L'échantillon doit être choisi en premier lieu en tenant compte de vos capacités financières.

Et quelques autres conseils :

• le platine est combiné visuellement avec toutes les pierres précieuses;
• la meilleure option (si des fonds sont disponibles) serait de le combiner avec des diamants ;
• les pierres insérées doivent correspondre au concept général ;
• le lettrage et les motifs gravés peuvent rapidement se démoder;
• et bien sûr, vous devez vous rendre dans une bijouterie officielle, et non dans le premier point de vente que vous croisez en chemin ou dans un kiosque au milieu d'un passage souterrain.

Il n'y a pas d'exigences spécifiques ici. Le nettoyage est généralement effectué avec des agents de nettoyage spécifiques au platine. Vous pouvez les acheter dans la plupart des bijouteries. Certaines personnes utilisent de l'eau savonneuse non saturée ou de l'ammoniaque fortement diluée. Parfois, des détergents à vaisselle liquides sont également utilisés; cependant, on pense que les savons et les gels causent une perte de brillance.

Elle est réalisée uniquement par des bijoutiers expérimentés utilisant un équipement spécial. Rangez l'article en platine séparément des bijoux faits d'autres métaux. Cela les protégera de la déformation lorsqu'ils sont touchés avec un objet plus dur.

La valeur élevée du platine est due non seulement à ses propriétés uniques, mais aussi à sa rareté relative. On estime que même dans les gisements (comme dans toute la croûte terrestre), la concentration de Pt est 30 fois inférieure à la concentration d'or. De 1828 à 1845, des pièces de platine ont été fabriquées dans notre pays. Leur valeur nominale était de 3, 6 et 12 roubles, et la quantité totale de métal consommé dépassait 14 tonnes. Le platine n'est tombé dans la catégorie des métaux précieux qu'en 1751 - environ 200 ans se sont écoulés depuis qu'il est devenu connu en Europe.

Et dans notre pays, au cours des 10 premières années d'exploitation minière, autant de platine a été extrait que dans toute l'Amérique au cours des siècles précédant la découverte des gisements de l'Oural. ET c'est en Russie que l'on a trouvé à la fois la plus grosse (généralement refondue) et la plus grosse des pépites existantes. Le platine reçut le statut d'élément chimique en 1735, lorsque l'italien D. Scaliger prouva son indissolubilité ; auparavant, on pensait qu'il s'agissait d'une substance simple.

Du platine chimiquement pur n'a été isolé du minerai que 68 ans plus tard en Angleterre. Sous sa forme métallique, il est complètement neutre biologiquement. Cependant, certains composés (principalement avec du fluor) peuvent être extrêmement dangereux pour la vie. Et en 1867, tous les stocks de platine russes (immédiatement après la levée du moratoire sur les ventes) ont été achetés par l'Angleterre. Mais même dans les premières années du vingtième siècle, notre pays représentait au moins 90 % de la production mondiale (parce que des réserves fantastiques en Afrique australe n'ont été trouvées qu'au milieu des années 1920).

Il n'est donc pas surprenant qu'en mai 1918 un institut spécial pour l'étude du platine ait été créé. Il fait maintenant partie de l'Institut de chimie générale et inorganique. Certains minéraux contenant du platine contiennent également de l'antimoine, de l'arsenic ou du soufre, mais ils sont moins courants que les composés avec des métaux. Ainsi, le minéral Norilskite extrait dans le nord du territoire de Krasnoïarsk contient 25 % de fer et 26 % de nickel. Il est curieux qu'à l'une des étapes de la production industrielle de platine, une solution de sucre puisse être utilisée.

Et les noms de ce métal sont assez divers : on l'appelle à la fois "or pourri" et "or de grenouille". Ses petits cristaux ont une forme cubique. Initialement, dans la première moitié du XIXe siècle, les anneaux et les cerceaux pour barils étaient fabriqués en platine dans notre pays. En termes de conductivité électrique, ce métal est inférieur au cuivre, à l'aluminium et à l'argent. Le platine ne commence à s'oxyder avec l'oxygène atmosphérique qu'à des températures supérieures à 200 degrés.

Pour plus d'informations sur le platine et ses propriétés, voir la vidéo.