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I metalli del gruppo del platino chiamato MGP (o PGM in inglese per i metalli del gruppo del platino ) comprendono sei o sette elementi chimici appartenenti alla famiglia dei metalli di transizione e correlati nella tavola periodica : rutenio 44 Ru, rodio 45 Rh, palladio 46 Pd, osmio 76 Os, iridio 77 Ir, platino 78 Pt e, secondo le fonti, renio 75 Re.
I metalli in questo gruppo sono rari e caratterizzati da proprietà comuni e insolite nei metalli. Sono catalizzatori particolarmente potenti e in alcune forme possono essere tossici . Per questi motivi, nel 2005, il rispettivo valore di mercato del palladio era la metà di quello dell'oro, quello del platino il doppio del valore dell'oro e quello del rodio triplicato.
Sembra che le leghe naturali o ricche di platino fossero note fin dall'antichità. Sebbene difficile da fondere, questo metallo è stato utilizzato dai popoli precolombiani . Il primo riferimento europeo al platino risale al 1557 negli scritti dell'umanista italiano Giulio Cesare Scaligero ( 1484 - 1558 ) che descrive un misterioso metallo trovato nelle miniere del Centro America tra Darién ( Panama ) e Messico ( "fino ad ora impossibile da fondere da una qualsiasi delle arti spagnole della fonderia ” ha specificato). Gli spagnoli hanno chiamato la placca di metallo (o "piccolo argento") quando hanno scoperto in Colombia , considerando inizialmente come un'impurità indesiderabile del minerale d' argento . Durante il XX ° secolo, l'uso di MGP sviluppato (industria automobilistica catalizzatore in generale, elettronica, odontoiatria, gioielli, industria del vetro, industria chimica e petrolio, industria elettrica ed elettronica e settore fuel cell).
Dalla fine del XX ° secolo, l'applicazione industriale di alcune MGP supera l'offerta, che è in forte crescita e il prezzo abbastanza regolare dal 1999 al 2005. I produttori si trovano principalmente in Sud Africa e Russia, ma gli Stati Uniti e in Canada sono, rispettivamente, in 3 ° e 4 ° posizione. Le industrie che consumano più PGM sembrano essere il Nord America, il Giappone, l'Europa e la Cina. Lo sviluppo incoraggiato dagli Stati Uniti, in particolare di una fuel cell adatta al trasporto su gomma, metterà ulteriormente a dura prova il mercato del platino, che già nel 2005 dipendeva per l'80% dal Sudafrica. La pressione sulla risorsa può far sì che le operazioni minerarie siano meno preoccupate di altre per il rispetto dell'ambiente.
A fronte del rischio di scarsità, il progresso tecnico ha permesso - a parità di servizio - di ridurre le quantità di platino; tende in particolare ad essere sostituito dal palladio nei convertitori catalitici per benzina e catalizzatori per motori diesel, ma per molti usi non si conosce un sostituto così efficace. La tecnologia “idrogeno-platino” rischia quindi di amplificare lo squilibrio tra domanda e offerta di platino, mentre il prezzo del palladio potrebbe essere più fluttuante (i produttori russi hanno aumentato la loro produzione nel 2003, consentendo una riduzione dei prezzi del 25%. Nel 2003 (ritorno al prezzo medio attuale del 1997, 6 anni prima).
I metalli di questo gruppo sono caratterizzati da proprietà comuni e speciali ( inerzia chimica, forti catalizzatori , alto punto di fusione, resistenza alla corrosione e ossidazione ad alta temperatura, basso coefficiente di dilatazione termica , durata meccanica e stabilità termoelettrica.).
A causa delle loro proprietà, i PGM, spesso presenti negli stessi depositi, servono a molte applicazioni. Sono usati puri o alleati tra loro o con altri elementi. A causa delle loro proprietà, alcuni sono anche usati come farmaci , ma sono tossici in alcune forme a basse dosi per molti organismi viventi.
La configurazione elettronica degli elementi del gruppo platino è la seguente:
Elemento chimico | Configurazione elettronica | ||
n o 44 | Ru | Rutenio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 4d 7 ( * ) |
n o 45 | Rh | Rodio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 4d 8 ( * ) |
n o 46 | Pd | Palladio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 ( * ) |
n o 75 | Ri | Renio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 5 |
n o 76 | Osso | Osmio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 6 |
n o 77 | Ir | Iridio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 7 |
n o 78 | Pt | Platino | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 1 4f 14 5d 9 ( * ) |
Le nuove tecnologie, civili e militari, dipendono dai metalli strategici, di cui fanno parte i metalli del gruppo del platino. La produzione di platino nel 2004 era prevista in circa 6,1 milioni di once per una domanda stimata di 6,6 milioni di once. La Cina non produce platino ma consuma più del 20% della produzione mondiale. Il platino viene acquistato per l'industria, ma anche come oro in metallo o gioielli, come investimento / collocamento.
Platino, iridio o leghe di platino sono utilizzati come materiali per la fabbricazione di crogioli destinati alla crescita di cristalli singoli, in particolare ossidi. L'industria chimica utilizza una grande quantità di lega di platino o platino-rodio sotto forma di garza metallica per catalizzare l'ossidazione parziale dell'ammoniaca per produrre ossido nitrico, una materia prima per la produzione di fertilizzanti chimici, esplosivi e acido nitrico .
Negli ultimi anni, un certo numero di metalli del gruppo del platino hanno acquisito importanza come catalizzatori nella chimica organica sintetica.
Il biossido di rutenio viene utilizzato ad esempio come rivestimento di anodi di titanio dimensionalmente stabili (precedentemente anodi fusi man mano che vengono utilizzati) utilizzati per la produzione di cloro e soda caustica .
Il platino è utilizzato come catalizzatore dall'industria petrolifera ( raffinazione , riciclaggio e vari processi per la produzione di benzina ad alto numero di ottano e per la produzione di composti aromatici per prodotti petrolchimici .
Dal 1979 , l' industria automobilistica è diventata il principale consumatore di metalli del gruppo del platino. Palladio, platino e rodio sono stati utilizzati come catalizzatore di ossidazione nel convertitore catalitico sempre più richiesto per il trattamento dei gas di scarico delle auto. Dal 1993 infatti è obbligatorio dotare le auto di marmitte catalitiche che riducano le emissioni di gas tossici.
Un'ampia varietà di leghe metalliche del gruppo del platino viene utilizzata per produrre elementi di contatto per circuiti a bassa tensione e bassa energia o per produrre pellicole e pellicole ultrasottili per termocoppie , elettrodi e vari componenti elettronici .
Questi metalli contribuiscono a vantaggio di tecnologie meno inquinanti, ma sono tossici in certe forme e talvolta a dosi molto basse (ad esempio, il tetrossido di osmio è estremamente tossico a concentrazioni minime nell'aria; 10-7 g / m 3 sono sufficienti per causare congestione polmonare e danni alla pelle e agli occhi). Questa famiglia di metalli tende ad essere sempre più presente e ad accumularsi nell'ambiente in cui potrebbero finire per avere impatti significativi.
Il rischio di un futuro crescente inquinamento dell'ambiente da parte delle GMP è stato motivo di preoccupazione per alcune autorità ambientali sin dagli anni '90.
Nel Regno Unito, nel 1994 il governo ha commissionato a IC Consultants Ltd un rapporto sui possibili effetti sulla salute dei metalli persi dai convertitori catalitici. Già nel rapporto consegnato nel 1995 gli autori riconoscevano che poco dopo l'introduzione dei primi convertitori catalitici , i catalizzatori venivano effettivamente persi da questi convertitori, in quantità misurabili e significative, e soprattutto sotto forma di platino metallico disperso in particelle fini ( a quel tempo, non sapevamo come quantificare la proporzione di micro e nanoparticelle ). Gli autori di questo rapporto nel 1995, sulla base dei dati disponibili all'epoca, stimavano che a queste dosi, platino e palladio non fossero tossici per l'uomo, la concentrazione di tutti i sali di platino di queste emissioni rimane ben al di sotto dei limiti raccomandati per esposizione occupazionale. Questo rapporto ha anche confermato che i livelli rilevabili di EGP nel suolo e nella polvere lungo la strada erano ben correlati con il traffico stradale , il che significa che questi metalli non provengono dall'industria pesante o dai prodotti chimici.
Gli autori riconoscono anche che questa strada platino e palladio potrebbero essere spazzati via dal ruscellamento e finire nei sedimenti, oppure "penetrare nelle piante ed entrare nella catena alimentare", ma sentivano di non avere prove che il rischio per la salute umana sia maggiore di quella di essere esposti a livelli di piombo, ossidi di azoto, idrocarburi e monossido di carbonio che esisterebbero senza convertitori catalitici. Hanno raccomandato, tuttavia, di fare più ricerca sugli effetti a lungo termine delle emissioni di platino a causa del crescente numero di convertitori catalitici.
Conclusioni simili emanavano da una precedente commissione (sempre nel Regno Unito) sui rischi per la salute commissionata da una commissione medica governativa sugli effetti di questi potenziali inquinanti nel 1994.
Dieci anni dopo questi due rapporti, i livelli di platino e MGP hanno continuato ad aumentare nell'ambiente ei loro possibili impatti ecologici o sulla salute sono ancora scarsamente misurati, ma uno studio ha dimostrato che sotto forma di micro o nanoparticelle, questi metalli erano trasportati molto lontano dai loro punti di emissione. Il platino in particolare è in forte aumento nella superficie ghiacciata del Polo Nord (vedi articolo sui convertitori catalitici e sul platino ).
Il rischio può essere legato alla tossicità intrinseca di questi metalli (nei confronti del DNA in particolare), ma anche alla loro capacità di catalizzatori. Le nanoparticelle di platino, ad esempio, inducono la trasformazione dell'ammoniaca in acido nitrico , che può favorire il ricircolo dei metalli pesanti nell'acqua, nel suolo o nei sedimenti e quindi il loro bioaccumulo , oppure accentuare l' allergenicità dei pollini la cui cuticola è stata danneggiata. Attaccati da questo acido . La ricerca pubblica e pubblicata non sembra aver lavorato molto su questa domanda.
Grandi depositi si sono formati in un contesto magmatico ultrabasico, dove i MGP sono spesso associati a oro, nichel o rame, il che spiega perché i MGP sono spesso sottoprodotti delle miniere di Cu-Ni (ad esempio a Noril'sk (Siberia) o Sudbury (Canada ) o altri metalli.
L' USGS ha stimato lo stock sfruttabile mondiale di MGP a circa 80.000 t , ma ai tassi attuali si prevede che le riserve mondiali si esauriranno in circa 200 anni. I ceppi sono possibili in futuro poiché è probabile che questi metalli scarseggino e siano molto costosi, e l'89% delle riserve conosciute del mondo si trova solo in Sud Africa .
Circa 71.200 tonnellate si trovano in giacimenti non ancora sfruttati, il 90% sudafricani ( complesso igneo di Bushveld , dove il tasso di platino è in media di circa 5 g / t ). Altri depositi importanti sono quelli di Stillwater ( Montana ) e Lac des Îles in Ontario (Canada).
Platino L' arseniuro di platino, PtAs 2 (o sperrilite ) può essere utilizzato come minerale per estrarre il platino. Una lega naturale di platino-iridio (o platiniridio ) si trova in un minerale naturale, la cooperite che in realtà è solfuro di platino (PtS). Il platino a volte si trova nello stato nativo, così spesso accompagnato da piccole quantità di altri metalli del gruppo del platino in alcuni alluvionali e placer in Colombia , Ontario , Ural (complesso di Nizhny Tagil), India (complesso di base Baula -Nuasahi) e parti degli Stati Uniti occidentali.1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
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