プラチナの性質と用途

この緻密な金属の特性と用途の概要

フランシス・オウス/ EyeEm /ゲッティイメージズ

プラチナは高密度で安定した希少金属であり、その魅力的な銀のような外観からジュエリーに使用されることが多く、さまざまな独自の化学的および物理的特性により、医療、電子、および化学用途に使用されます。

プロパティ

• 原子記号: Pt
• 原子番号: 78
• 要素カテゴリ: 遷移金属
• 密度: 21.45 グラム/センチメートル³
• 融点: 3214.9 °F (1768.3 °C)
• 沸点: 6917 °F (3825 °C)
• モース硬度: 4-4.5

特徴

白金金属には多くの有用な特性があり、幅広い産業での用途が説明されています。それは最も密度の高い金属元素の 1 つであり、鉛のほぼ 2 倍の密度であり、非常に安定しているため、金属は非常に優れています。腐食耐性のある特性。電気の良導体であるプラチナも 可鍛性 （壊れずに形成できる）と延性（強度を失うことなく変形できる）。

プラチナは無毒で安定しているため、生物学的に適合する金属と見なされているため、体組織と反応したり、悪影響を及ぼしたりすることはありません。最近の研究では、プラチナが特定の癌細胞の増殖を阻害することも示されています。

歴史

の合金 白金族金属 (PGM) プラチナを含む は、紀元前 700 年頃にさかのぼるエジプトの墓であるテーベの棺を飾るために使用されました。コロンブス以前の南アメリカ人も金とプラチナから装飾品を作っていましたが、これはプラチナの最も初期の知られている用途です。 合金 .

スペインの征服者は、金属に遭遇した最初のヨーロッパ人でしたが、銀の外観が似ているため、銀を追求する際に迷惑であることがわかりました.彼らは金属を プラテン — のバージョン 銀 、銀のスペイン語、または ピントのプラテン 現代のコロンビアのピント川のほとりに沿った砂地で発見されたためです。

最初の生産と大発見

18 世紀半ばに多くのイギリス人、フランス人、スペイン人の化学者によって研究されましたが、1783 年にフランソワ シャバノーが最初にプラチナ金属の純粋なサンプルを作成しました。1801 年にイギリス人のウィリアム ウォラストンが、これは、今日使用されているプロセスと非常によく似ています。

プラチナ金属の銀のような外観は、最新の貴金属で作られたジュエリーを求める王族や裕福な人々の間ですぐに価値のある商品になりました.

需要の高まりにより、1824 年にはウラル山脈で、1888 年にはカナダで大規模な鉱床が発見されましたが、プラチナの将来を根本的に変えるような発見は、1924 年に南アフリカの農民が川床でプラチナのナゲットに出くわしたときに初めてもたらされました。これは最終的に、地質学者のハンス・メレンスキーによる、地球上で最大のプラチナ鉱床であるブッシュフェルト火成岩複合体の発見につながりました。

プラチナの最近の使用

20 世紀半ばまでには、プラチナの産業用途 (スパーク プラグ コーティングなど) がいくつか使用されていましたが、現在の電子、医療、自動車用途のほとんどは、米国の大気質規制によって自動車触媒の時代が始まった 1974 年以降に開発されたものです。 .

それ以来、プラチナは投資商品となり、 ニューヨークマーカンタイル取引所 そしてその ロンドンのプラチナ・パラジウム市場 .

プラチナの生産

プラチナはほとんどの場合、砂鉱床で自然に発生しますが、プラチナと 白金族金属 (PGM) 鉱山労働者は通常、スペリーライトとコーパーライトという 2 つのプラチナ含有鉱石から金属を抽出します。

プラチナは常に他の PGM と一緒に見つかります。南アフリカの Bushveld コンプレックスと限られた数のその他の鉱体では、PGM が十分な量で発生し、これらの金属のみを経済的に抽出することができます。一方、ロシアのノリリスクとカナダのサドベリー鉱床では、プラチナやその他の PGM が副産物として抽出されます。 ニッケル と 銅 .鉱石からプラチナを抽出することは、資本集約的で労働集約的です。 1 トロイオンス (31.135g) の純プラチナを生産するには、最大 6 か月と 7 ～ 12 トンの鉱石が必要です。

このプロセスの最初のステップは、プラチナを含む鉱石を粉砕し、水を含む試薬に浸すことです。 「フロスフローテーション」として知られるプロセス。浮遊選鉱中、鉱石と水のスラリーに空気が送り込まれます。プラチナ粒子は化学的に酸素に付着し、泡となって表面に浮き上がり、さらに精製するためにすくい取られます。

制作の最終段階

乾燥後、濃縮粉末にはまだ 1% 未満のプラチナが含まれています。次に、電気炉で 2732F° (1500C°) 以上に加熱され、空気が再び吹き込まれ、除去されます。 鉄 そして硫黄不純物。電解および化学技術を使用して、ニッケル、銅、および コバルト 15 ～ 20% の PGM が濃縮されます。

王水 (硝酸と塩酸の調合) は、白金に付着して塩化白金酸を形成する塩素を生成することにより、鉱物濃縮物から白金金属を溶解するために使用されます。最後のステップでは、塩化アンモニウムを使用して塩化白金酸をヘキサクロロ白金酸アンモニウムに変換します。これを燃焼させて純粋な白金金属を形成することができます。

プラチナの最大の生産者

良いニュースは、すべてのプラチナがこの長く費用のかかるプロセスで一次供給源から生産されるわけではないということです。によると 米国地質調査所 (USGS) 統計によると、2012 年に世界中で生産された 853 万オンスのプラチナの約 30% は、リサイクルされた資源からのものでした。

資源がブッシュフェルト複合施設に集中している南アフリカは、世界の需要の 75% 以上を供給している圧倒的に最大のプラチナ生産国であり、ロシア (25 トン) とジンバブエ (7.8 トン) も大規模な生産国です。 Anglo Platinum (Amplats)、Norilsk Nickel、Impala Platinum (Implats) は、 プラチナの最大の個人生産者 金属。

アプリケーション

世界の年間生産量がわずか 192 トンにすぎない金属であるプラチナは、多くの日用品に含まれており、その生産に不可欠です。

需要の約 40% を占める最大の用途は、主にホワイト ゴールドを作る合金で使用されるジュエリー業界です。米国で販売されている結婚指輪の 40% 以上にプラチナが含まれていると推定されています。米国、中国、日本、インドは、プラチナ ジュエリーの最大の市場です。

産業用アプリケーション

白金の耐食性と高温安定性は、化学反応の触媒として理想的です。触媒は、プロセス中に化学的に変化することなく、化学反応を加速します。

この分野におけるプラチナの主な用途は、金属の総需要の約 37% を占め、自動車の触媒コンバーターです。触媒コンバーターは、炭化水素 (一酸化炭素と窒素酸化物) の 90% 以上を他の有害性の低い化合物に変える反応を開始することにより、排気ガスから有害な化学物質を減らします。

プラチナは、硝酸とガソリンの触媒にも使用されます。燃料のオクタン価を上げます。電子産業では、白金るつぼはレーザー用の半導体結晶の製造に使用され、合金はコンピューターのハード ドライブ用の磁気ディスクや自動車制御のスイッチ接点の製造に使用されます。

医療用途

白金は、ペースメーカーの電極、聴覚および網膜インプラントの導電特性と、医薬品（カルボプラチンやシスプラチンなど）の抗がん特性の両方に使用できるため、医療業界からの需要が高まっています。

以下は、プラチナの他の多くのアプリケーションの一部のリストです。

• 高温熱電対の製造に使用されるロジウムを使用
• TV、LCD、モニター用の光学的に純粋な板ガラスを作るため
• 光ファイバー用のガラス糸を作る
• 自動車および航空用スパークプラグの先端を形成するために使用される合金
• 電子接続における金の代替として
• 電子機器のセラミックコンデンサのコーティングに
• ジェット燃料ノズルおよびミサイル ノーズ コーン用の高温合金
• 歯科インプラント
• 高品質なフルートを作るために
• 煙および一酸化炭素検知器
• シリコーンの製造
• カミソリのコーティング