البلاتين معدن ثمين معروف بندرته وجماله واستخداماته الصناعية المتنوعة. وهو عنصر كيميائي رمزه Pt ورقمه الذري 78 في الجدول الدوري.

مقدمة: يوجد البلاتين عادة في الطبيعة كمعدن نادر، ولكن يتم الحصول عليه بشكل أكثر شيوعًا كمنتج ثانوي من تعدين المعادن الأخرى، خاصة من الخامات التي تحتوي على النيكل و copper. وهو معدن كثيف ومرن ومقاوم للتآكل بدرجة عالية، مما يجعله ذا قيمة لأغراض مختلفة، بما في ذلك المجوهرات والمحولات الحفازة في السيارات والتطبيقات الصناعية. اسمها "البلاتين" مشتق من المصطلح الإسباني "بلاتينا" الذي يعني "القليل". فضي"، لأن المستكشفين الإسبان الأوائل غالبًا ما واجهوا البلاتين إلى جانب الفضة الودائع واعتبرته في البداية مصدر إزعاج.

التعريف كمعدن: وفي السياق الجيولوجي، يعتبر معدنًا عندما يتواجد بشكل طبيعي في القشرة الأرضية. وعادة ما تتشكل على شكل حبيبات صغيرة تشبه الكتلة أو حبيبات غير منتظمة ضمن أنواع معينة من الصخور و رواسب خام. معادن البلاتين ترتبط عادة بخامات النيكل والنحاس، والمصدر المعدني الأساسي لها غالبًا هو معدن السبيريليت (PtAs2). Sperrylite هو معدن زرنيخيد البلاتين وهو واحد من المعادن القليلة الموجودة بشكل طبيعي المعادن تحتوي على البلاتين كمكون أساسي لها.

يمكن أن يوجد البلاتين أيضًا على شكل سبيكة مع عناصر أخرى في الطبيعة. على سبيل المثال، البلاتين الأصلي، والذي يتكون بشكل رئيسي من البلاتين (Pt) والشوائب البسيطة، هو أمر نادر الحدوث. يوجد عادة في الرواسب الغرينية، وغالبًا ما يرتبط بمعادن ثقيلة أخرى مثل الذهب و البلاديوم.

من المهم ملاحظة أن الغالبية العظمى من إنتاج البلاتين في العالم يأتي من مصادر أولية (الخامات الغنية بعناصر مجموعة البلاتين)، وليس من البلاتين الأصلي. يعد استخراج البلاتين من خاماته ومعالجته عملية صناعية معقدة وتستهلك الكثير من الطاقة. وهي ذات قيمة عالية بسبب بريقها ومتانتها ومقاومتها للتشوه، مما يجعلها مادة قيمة في مختلف الصناعات ولأغراض الديكور.

بيانات الخلية: مجموعة الفضاء: Fm3m. أ = 3.9231 Z = 4

الاسم: من البلاتينا الاسبانية ، ضآلة من بلاتا والفضة.

جمعية: سبائك Pt – Fe ، الكالكوبرايت, الكروميت, المغنتيت

خصائص البلاتين

بلورات بلاتين من روسيا

البلاتين معدن ثمين معروف بندرته وجماله واستخداماته الصناعية المتنوعة. وهو عنصر كيميائي رمزه Pt ورقمه الذري 78 في الجدول الدوري. وفيما يلي مقدمة وتعريف البلاتين كمعدن:

مقدمة: يوجد البلاتين عادة في الطبيعة كمعدن نادر، ولكن يتم الحصول عليه بشكل أكثر شيوعًا كمنتج ثانوي من تعدين المعادن الأخرى، خاصة من الخامات التي تحتوي على النيكل والنحاس. وهو معدن كثيف ومرن ومقاوم للتآكل بدرجة عالية، مما يجعله ذا قيمة لأغراض مختلفة، بما في ذلك المجوهرات والمحولات الحفازة في السيارات والتطبيقات الصناعية. اسمه "البلاتين" مشتق من المصطلح الإسباني "بلاتينا"، الذي يعني "القليل من الفضة"، لأن المستكشفين الإسبان الأوائل غالبًا ما واجهوا البلاتين إلى جانب رواسب الفضة واعتبروه في البداية مصدر إزعاج.

التعريف كمعدن: في السياق الجيولوجي، يعتبر البلاتين معدنًا عندما يتواجد بشكل طبيعي في القشرة الأرضية. وعادة ما تتشكل على شكل حبيبات صغيرة تشبه الكتلة أو حبيبات غير منتظمة داخل أنواع معينة من الصخور ورواسب الخام. ترتبط معادن البلاتين عادةً بخامات النيكل والنحاس، وغالبًا ما يكون المصدر المعدني الأساسي للبلاتين هو معدن السبيريليت (PtAs2). Sperrylite هو معدن زرنيخيد البلاتين وهو أحد المعادن القليلة الموجودة بشكل طبيعي والتي تحتوي على البلاتين كمكون أساسي له.

يمكن أن يوجد البلاتين أيضًا على شكل سبيكة مع عناصر أخرى في الطبيعة. على سبيل المثال، البلاتين الأصلي، والذي يتكون بشكل رئيسي من البلاتين (Pt) والشوائب البسيطة، هو أمر نادر الحدوث. يوجد عادة في الرواسب الغرينية، وغالبًا ما يرتبط بمعادن ثقيلة أخرى مثل الذهب والبلاديوم.

من المهم ملاحظة أن الغالبية العظمى من إنتاج البلاتين في العالم يأتي من مصادر أولية (الخامات الغنية بعناصر مجموعة البلاتين)، وليس من البلاتين الأصلي. يعد استخراج البلاتين من خاماته ومعالجته عملية صناعية معقدة وتستهلك الكثير من الطاقة. يحظى البلاتين بتقدير كبير بسبب بريقه ومتانته ومقاومته للتشوه، مما يجعله مادة قيمة في مختلف الصناعات ولأغراض الديكور.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبصرية للبلاتين

البلاتين هو معدن فريد وثمين يحتوي على مجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية والكيميائية الخواص البصرية مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات الصناعية والعلمية والزخرفية. فيما يلي بعض الخصائص الرئيسية للبلاتين:

الخصائص الفيزيائية:

  1. الكثافة: البلاتين معدن كثيف جدًا، حيث تبلغ كثافته حوالي 21.45 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب (جم / سم مكعب). هذه الكثافة العالية تجعلها ثقيلة وتمنحها شعورًا كبيرًا.
  2. نقطة الانصهار: يتمتع البلاتين بنقطة انصهار عالية جدًا تبلغ حوالي 1,768 درجة مئوية (3,214 درجة فهرنهايت). نقطة الانصهار العالية هذه تجعلها مناسبة لتطبيقات درجات الحرارة العالية.
  3. نقطة الغليان: نقطة غليان البلاتين أعلى من ذلك، حيث تبلغ حوالي 3,827 درجة مئوية (6,920 درجة فهرنهايت)، مما يجعله مقاومًا للتبخر في درجات حرارة عالية.
  4. الطواعية والليونة: البلاتين معدن مرن ومرن للغاية، مما يعني أنه يمكن تشكيله ولفه وسحبه بسهولة إلى أشكال مختلفة، مما يجعله مثاليًا للمجوهرات والعمليات الصناعية.
  5. صلابة: البلاتين معدن ناعم نسبيًا مقارنة ببعض المعادن الثمينة الأخرى، لكنه لا يزال أصلب من معظم المعادن الأساسية. يمكن تحسين صلابته عن طريق مزجه مع عناصر أخرى.
  6. اللون: يتمتع البلاتين بلون أبيض فضي مميز، مما يساهم في استحسانه للمجوهرات وأغراض الديكور الأخرى.

الخواص الكيميائية:

  1. الخمول الكيميائي: من أبرز الخصائص الكيميائية للبلاتين هو مقاومته للتآكل والتفاعلات الكيميائية. وهو خامل للغاية ولا يتفاعل بسهولة مع الأكسجين أو الماء أو معظم الأحماض الشائعة، مما يجعله خيارًا ممتازًا للاستخدام في البيئات المسببة للتآكل.
  2. الخصائص التحفيزية: البلاتين هو محفز فعال للغاية لمختلف التفاعلات الكيميائية. يمكن أن يسهل سطحه التفاعلات المهمة في صناعات مثل السيارات (في المحولات الحفازة) والإنتاج الكيميائي.
  3. صناعة السبائك: يمكن بسهولة خلط البلاتين مع معادن أخرى، مثل الإيريديوم والبلاديوم الروديوملتعزيز خصائصه وإنشاء سبائك ذات خصائص محددة.

الخواص البصرية:

  1. بريق: يتمتع البلاتين ببريق معدني لامع، مما يزيد من جاذبيته البصرية، مما يجعله معدنًا مطلوبًا للمجوهرات وأغراض الزينة الأخرى.
  2. الانعكاسية: البلاتين عاكس للغاية، سواء في الطيف المرئي أو تحت الأحمر. هذه الخاصية ضرورية في تطبيقات مثل معدات المختبرات والمرايا.
  3. الشفافية: البلاتين ليس شفافًا، فهو معدن كثيف لا يسمح بمرور الضوء. غالبًا ما يستخدم على شكل رقائق رقيقة لبعض التطبيقات البصرية.

هذه الخصائص تجعل البلاتين مادة متعددة الاستخدامات وقيمة لمختلف التطبيقات، بدءًا من المجوهرات ومواد الديكور إلى المحفزات الصناعية ومعدات المختبرات والهندسة ذات درجات الحرارة العالية. إن مقاومته الاستثنائية للتآكل والتشوه، إلى جانب خصائصه التحفيزية الفريدة، تجعله عنصرًا لا غنى عنه في العديد من المجالات التكنولوجية والعلمية.

تشكيل وحدوث البلاتين

البلاتين هو معدن نادر وثمين نسبياً، ويتكون من خلال العمليات الجيولوجية الطبيعية. تم العثور عليها في بيئات جيولوجية مختلفة كجزء من رواسب خام محددة. يتأثر تكوين وتكوين البلاتين بارتباطه بعناصر أخرى، خاصة النيكل والنحاس. فيما يلي نظرة عامة على كيفية تكوين البلاتين وأين يوجد عادة:

تكوين البلاتين:

  1. العمليات الصهارية: المصدر الرئيسي لها هو رواسب خام الصهارة، والتي تنشأ من تبريد وتصلب الصخور المنصهرة (الصهارة) في أعماق غطاء الأرض وقشرتها. وترتبط هذه الودائع الصخور النارية وتعرف باسم "رواسب عناصر المجموعة البلاتينية (PGE)." غالبًا ما يتم العثور على PGEs، بما في ذلك البلاتين والبلاديوم والروديوم، معًا في هذه الرواسب.
  2. بلورة: أثناء تبريد الصهارة، تتبلور المعادن الغنية بالبلاتين وPGEs الأخرى من المادة المنصهرة. قد تشمل هذه المعادن كبريتيدات مثل السبيريليت (PtAs2)، الكوبريت (PtS)، والبراجيت (Pt, Pd, Ni)S. غالبًا ما يتم العثور على البلاتين مع هذه المعادن.

حدوث البلاتين:

  1. تدخلات الطبقات: واحدة من أهم الإعدادات الجيولوجية لرواسب البلاتين هي في التوغلات الطبقية، وهي عبارة عن تكوينات صخرية نارية كبيرة ذات طبقات تمتد غالبًا إلى عمق قشرة الأرض. ترتبط هذه التطفلات عادةً بأنواع الصخور المافية والمافية وتتميز بوجود معادن الكبريتيد الغنية بالبلاتين.
  2. مجمعات الأفيوليت: يمكن أيضًا العثور على رواسب البلاتين في مجمعات الأفيوليت، وهي عبارة عن أجزاء من القشرة المحيطية وصخور الوشاح العلوي التي تم دفعها إلى الكتل الأرضية القارية. يمكن أن تحتوي هذه المجمعات على رواسب خام حاملة للبلاتين، خاصة مع خامات الكروميت.
  3. الودائع الغرينية: في بعض الحالات، يتآكل البلاتين من مصادر أولية مثل الطبقات المتطفلة وينقل عن طريق الأنهار والجداول. وبمرور الوقت، يمكن أن يتراكم في الرواسب الغرينية، وغالبًا ما يكون جنبًا إلى جنب مع المعادن الثقيلة الأخرى مثل الذهب. هذا هو المكان الذي يوجد فيه أحيانًا البلاتين الأصلي، وهو معدن بلاتيني نقي تقريبًا.
  4. مخلفات العمليات الصناعية: في بعض الأحيان يكون البلاتين منتجًا ثانويًا لعمليات صناعية مختلفة، خاصة تلك التي تتضمن تكرير خامات النيكل والنحاس. وفي مثل هذه الحالات يتم استخراج البلاتين من بقايا هذه العمليات.

من المهم ملاحظة أنه نادر نسبيًا في القشرة الأرضية، ويمكن أن يمثل تعدينه واستخراجه تحديًا اقتصاديًا بسبب وفرته الطبيعية المنخفضة. أكبر منتجي البلاتين هم عادة جنوب أفريقيا وروسيا وزيمبابوي، حيث توجد رواسب كبيرة من عناصر مجموعة البلاتين.

يتم التنقيب عن البلاتين واستخراجه باستخدام مجموعة من المسوحات الجيولوجية وتقنيات الحفر والتعدين لتحديد موقع المعدن واستخراجه من مصادره الأولية، مما يجعله موردًا أساسيًا لمختلف التطبيقات الصناعية، بما في ذلك المحولات الحفازة في السيارات والإنتاج. من المجوهرات ذات القيمة العالية.

مجالات التطبيق والاستخدامات

يتمتع البلاتين بمجموعة واسعة من التطبيقات ويستخدم في مختلف الصناعات بسبب مزيجه الفريد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية. تشمل بعض مجالات التطبيق والاستخدامات الأساسية ما يلي:

  1. صناعة السيارات:
    • المحولات الحفازة: وهو عنصر رئيسي في المحولات الحفازة، والتي تستخدم للحد من الانبعاثات الضارة من المركبات عن طريق تحويل الملوثات مثل أول أكسيد الكربون (CO)، والهيدروكربونات (HC)، وأكاسيد النيتروجين (NOx) إلى مواد أقل ضررا. يُستخدم البلاديوم والروديوم، وهما أيضًا جزء من معادن مجموعة البلاتين (PGMs)، في المحولات الحفازة إلى جانب البلاتين.
  2. المجوهرات والحلي:
    • المجوهرات الثمينة: يحظى البلاتين بتقدير كبير في صناعة المجوهرات بسبب مظهره اللامع ومتانته وندرته. وغالبًا ما يتم استخدامه لصنع خواتم الخطبة، وحفلات الزفاف، والقلائد، وغيرها من المجوهرات الراقية.
  3. الالكترونيات:
    • الأقطاب الكهربائية: إن الموصلية الكهربائية الممتازة للبلاتين، ومقاومته للتآكل، واستقراره تجعله مادة قيمة لمختلف المكونات الإلكترونية، بما في ذلك الأقطاب الكهربائية المستخدمة في أجهزة مثل أجهزة الاستشعار، وأجهزة تنظيم ضربات القلب، وأدوات القياس عالية الدقة.
  4. التطبيقات الطبية وطب الأسنان:
    • يزرع: يستخدم البلاتين في الغرسات الطبية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب والدعامات بسبب توافقه الحيوي ومقاومته للتآكل داخل جسم الإنسان.
    • ترميم الأسنان: يمكن العثور على البلاتين في سبائك الأسنان المستخدمة في الترميمات مثل التيجان والجسور وأقواس الأسنان.
  5. العمليات الصناعية:
    • الصناعة الكيميائية: يعمل البلاتين كمحفز في العديد من التفاعلات الكيميائية، بما في ذلك إنتاج المواد الكيميائية والأدوية والبتروكيماويات.
    • تكرير النفط: يستخدم البلاتين في البترول الصناعة لتحفيز عمليات التكرير المختلفة، مثل إزالة الشوائب من بترول خام وإنتاج البنزين عالي الأوكتان.
  6. صناعة الزجاج:
    • إنتاج الألياف الزجاجية: يتم استخدامه في إنتاج الألياف الزجاجية عالية الجودة المستخدمة في الألياف الضوئية والاتصالات.
  7. الفضاء الجوي واستكشاف الفضاء:
    • محركات الصواريخ: نقطة انصهار البلاتين العالية ومقاومته لدرجات الحرارة المرتفعة تجعله مناسبًا للاستخدام في محركات الصواريخ ومكونات الفضاء الجوي.
  8. طاقة متجددة:
    • خلايا الوقود: يتم استخدامه كمحفز في خلايا وقود الهيدروجين، والتي يمكن استخدامها لتوليد الطاقة النظيفة والفعالة.
    • الخلايا الشمسية: يستخدم في إنتاج الخلايا الشمسية حيث يساعد على تحسين كفاءة الخلايا وطول عمرها.
  9. المعدات المخبرية والعلمية:
    • البوتقات: تُستخدم البوتقات البلاتينية في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية والنقاء العالي في المختبرات.
    • المزدوجات الحرارية: يتم استخدامه في المزدوجات الحرارية لقياس درجة الحرارة بدقة.
  10. العملة والسبائك:
    • استخدمت بعض البلدان، مثل جزيرة مان والمملكة المتحدة، العملات البلاتينية كشكل من أشكال العملة.
    • يتم أيضًا تداول سبائك وعملات السبائك البلاتينية كشكل من أشكال الاستثمار.

من المهم ملاحظة أن البلاتين معدن باهظ الثمن ونادر نسبيًا، مما قد يؤثر على استخدامه في مختلف الصناعات. بالإضافة إلى ذلك، تلعب التكلفة العالية للاستخراج والتكرير دورًا في تحديد مدى توفر البلاتين واستخدامه في القطاعات المختلفة. خصائصه الفريدة، وخاصة قدراته التحفيزية ومقاومته للتآكل، تجعله لا يقدر بثمن في التطبيقات التي تكون فيها المواد الأخرى قاصرة.

مصادر التعدين والتوزيع

منجم موجولوكوينا للبلاتين في جنوب أفريقيا

يتم استخراج البلاتين في المقام الأول من مصادر جيولوجية محددة ولا يتم توزيعه بالتساوي في جميع أنحاء العالم. غالبية إنتاج البلاتين يأتي من عدد قليل من المناطق الرئيسية التي تحتوي على رواسب كبيرة من البلاتين. فيما يلي بعض مصادر التعدين الرئيسية وتوزيع البلاتين:

1. جنوب أفريقيا:

  • تعد جنوب أفريقيا أكبر منتج للبلاتين في العالم، حيث تمثل جزءًا كبيرًا من العرض العالمي. مجمع بوشفيلد في جنوب أفريقيا عبارة عن تكوين جيولوجي واسع يحتوي على العديد من رواسب عناصر مجموعة البلاتين (PGE)، بما في ذلك البلاتين والبلاديوم والروديوم وغيرها. تعد المناجم الموجودة في هذه المنطقة، مثل مناجم روستنبرج وموجالاكوينا، من بين أكثر المناجم إنتاجية في العالم.

2. روسيا:

  • وتعد روسيا ثاني أكبر منتج للبلاتين على مستوى العالم. غالبية إنتاج البلاتين الروسي يأتي من منطقة نوريلسك-تالناخ في سيبيريا. تعد الودائع هنا أيضًا جزءًا من عمليات الاقتحام الكبيرة الغنية بـ PGE.

3. زيمبابوي:

  • زيمبابوي هي منتج مهم آخر للبلاتين. ساهمت المناجم مثل مشروع Great Dyke في تعزيز دور زيمبابوي المتنامي في إنتاج البلاتين العالمي.

4 - كندا:

  • تشتهر كندا بإنتاج البلاتين من منجم Lac des Iles في أونتاريو. يقوم تعدين البلاتين الكندي في المقام الأول باستخراج النيكل إلى جانب عناصر مجموعة البلاتين.

5 - الولايات المتحدة:

  • يعد مجمع ستيلووتر في مونتانا، الولايات المتحدة، مصدرًا بارزًا للبلاتين والبلاديوم. إنها واحدة من المواقع القليلة خارج جنوب إفريقيا وروسيا التي تتمتع بتعدين البلاتين بشكل اقتصادي.

6- بلدان أخرى:

  • تنتج العديد من البلدان الأخرى أيضًا البلاتين بدرجة أقل، بما في ذلك أستراليا وكولومبيا وبوتسوانا وغيرها.

من المهم أن نلاحظ أنه على الرغم من وجوده في أجزاء مختلفة من العالم، إلا أن الرواسب الأكبر والأكثر إنتاجية تتركز في مناطق قليلة فقط. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يتم إنتاج البلاتين كمنتج ثانوي لعمليات التعدين الأخرى، خاصة تلك التي تركز على النيكل والنحاس. غالبًا ما توجد عناصر مجموعة البلاتين (PGEs)، والتي تشمل البلاتين والبلاديوم والروديوم والإيريديوم والروثينيوم والأوسيميوم، معًا في هذه الرواسب.

تعتبر عمليات تعدين واستخراج البلاتين من العمليات كثيفة رأس المال، وتعكس القيمة السوقية المرتفعة للمعدن التحديات والتكاليف المرتبطة بإنتاجه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتأثر توفر البلاتين بعوامل مثل الاستقرار السياسي، والظروف الاقتصادية، واللوائح البيئية في البلدان التي يتم تعدينه فيها. يمكن أن تؤثر هذه العوامل على التوزيع العالمي للبلاتين وإمداداته لمختلف الصناعات، بما في ذلك قطاعي السيارات والمجوهرات.

مراجع حسابات

  • بونويتز ، ر. (2012). الصخور والمعادن. الطبعة الثانية. لندن: DK Publishing.
  • Handbookofmineralogy.org. (2019). كتيب علم المعادن. [عبر الإنترنت] متوفر على: http://www.handbookofmineralogy.org [تم الوصول إليه في 4 مارس 2019].
  • Mindat.org. (2019). البلاتين: المعلومات المعدنية والبيانات والمواقع .. [على الإنترنت] متاح على: https://www.mindat.org/ [تم الوصول إليه. 2019].