Grupo platina

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Metais do grupo da platina (PGMs) na tabela periódica
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   Metais do grupo da platina
   Outros metais nobres

Os metais do grupo da platina (abreviados como PGMs ; alternativamente, os platinóides , platinidas , platidises , grupo da platina , metais da platina , família da platina ou elementos do grupo da platina (PGEs) ) são seis elementos metálicos nobres e preciosos agrupados na tabela periódica . Esses elementos são todos metais de transição no bloco d (grupos 8 , 9 e 10 , períodos 5 e 6 ). [1]

Os seis metais do grupo da platina são rutênio , ródio , paládio , ósmio , irídio e platina . Eles têm propriedades físicas e químicas semelhantes e tendem a ocorrer juntos nos mesmos depósitos minerais. [2] No entanto, eles podem ser subdivididos em elementos do grupo da platina do grupo do irídio (IPGEs: Os, Ir, Ru) e os elementos do grupo da platina do grupo do paládio (PPGEs: Rh, Pt, Pd) com base em seu comportamento em sistemas geológicos. [3]

Os três elementos acima do grupo da platina na tabela periódica ( ferro , níquel e cobalto ) são todos ferromagnéticos ; estes, incluindo o elemento lantanídeo gadolínio, são os únicos metais de transição conhecidos com essa propriedade. [ citação necessária ]

História

A platina de ocorrência natural e as ligas ricas em platina eram conhecidas pelos americanos pré-colombianos há muitos anos. [4] No entanto, embora o metal tenha sido usado por povos pré-colombianos, a primeira referência europeia à platina aparece em 1557 nos escritos do humanista italiano Júlio César Scaliger (1484-1558) como uma descrição de um metal misterioso encontrado em Minas centro-americanas entre Darién (Panamá) e México ("até agora impossível de derreter por qualquer uma das artes espanholas"). [4]

O nome platina é derivado da palavra espanhola platina “pequena prata”, nome dado ao metal pelos colonizadores espanhóis na Colômbia . Eles consideravam a platina como uma impureza indesejada na prata que estavam minerando. [4] [5]

Em 1815, o ródio e o paládio foram descobertos por William Hyde Wollaston , e o irídio e o ósmio por seu amigo íntimo e colaborador Smithson Tennant . [6]

Propriedades e usos

Réplica do padrão de quilograma protótipo nacional do NIST , feito em 90% de platina - 10% de liga de irídio
Usos significativos de PGMs selecionados, 1996 [1]
PGM Usar Mil Toz
Paládio autocatalisadores 4470
eletrônicos 2070
dental 1830
reagentes químicos 230
Platina joalheria 2370
autocatalisadores 1830
Ródio autocatalisadores 490

Os metais de platina têm muitas propriedades catalíticas úteis . Eles são altamente resistentes ao desgaste e ao embaçamento, tornando a platina, em particular, adequada para joias finas . Outras propriedades distintas incluem resistência ao ataque químico, excelentes características de alta temperatura, alta resistência mecânica, boa ductilidade e propriedades elétricas estáveis . [7] Além de sua aplicação em joalheria, os metais de platina também são usados ​​em medicamentos anticâncer, indústrias, odontologia, eletrônicos e catalisadores de exaustão de veículos (VECs). [8] VECs contêm platina sólida (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e são instalados no sistema de escapamento de veículos para reduzir as emissões prejudiciais, comomonóxido de carbono (CO), convertendo-os em emissões menos nocivas. [9]

Ocorrência

Geralmente, as rochas ígneas ultramáficas e máficas têm um conteúdo de traço de PGE relativamente alto e granito baixo. Traços geoquimicamente anômalos ocorrem predominantemente em espinelas e sulfetos de cromo . Rochas ígneas máficas e ultramáficas hospedam praticamente todo o minério PGM primário do mundo. As intrusões em camadas máficas , incluindo o Complexo Bushveld , superam em muito todas as outras configurações geológicas de depósitos de platina. [10] [11] [12] [13] Outros depósitos de PGE economicamente significativos incluem intrusões máficas relacionadas a basaltos de inundação e complexos ultramáficos do tipo Ural do Alasca. [11]: 230

Minerais PGM

Minérios típicos para PGMs contêm ca. 10 g PGM / ton de minério, portanto, a identidade do mineral em particular é desconhecida. [14]

Platinum

A platina pode ocorrer como um metal nativo, mas também pode ocorrer em vários minerais e ligas diferentes. [15] [16] Dito isto, sperrylite (platina arsenieto , PTAS 2 ) minério é, de longe, a fonte mais significativa deste metal. [17] Uma liga de platina-irídio de ocorrência natural, platinirídio , é encontrada no mineral cooperita ( sulfeto de platina , PtS). Platina em um estado nativo, muitas vezes acompanhada por pequenas quantidades de outros metais de platina, é encontrada em depósitos aluviais e de placer na Colômbia , Ontário, nos Montes Urais e em alguns estados americanos ocidentais . A platina também é produzida comercialmente como um subproduto do processamento de minério de níquel . As enormes quantidades de minério de níquel processadas compensam o fato de que a platina compõe apenas duas partes por milhão do minério. A África do Sul , com vastos depósitos de minério de platina no recife Merensky do complexo Bushveld , é o maior produtor mundial de platina, seguida pela Rússia . [18] [19] Platina e paládio também são extraídos comercialmente do complexo ígneo Stillwaterem Montana, EUA. Os líderes da produção primária de platina são a África do Sul e a Rússia, seguidos pelo Canadá, Zimbábue e EUA. [20]

Ósmio

Osmirídio é uma liga de ocorrência natural de irídio e de ósmio encontrado em areias rio platina de suporte nos Montes Urais e no Norte e da América do Sul . Traços de ósmio também existem em minérios contendo níquel encontrados na região de Sudbury , Ontário , juntamente com outros metais do grupo da platina. Embora a quantidade de metais de platina encontrada nesses minérios seja pequena, o grande volume de minério de níquel processado possibilita a recuperação comercial. [19] [21]

Iridium

O irídio metálico é encontrado com a platina e outros metais do grupo da platina em depósitos aluviais. As ligas de irídio que ocorrem naturalmente incluem osmirídio e iridosmina , sendo que ambos são misturas de irídio e ósmio. É recuperado comercialmente como um subproduto da mineração e processamento de níquel. [19]

Rutênio

Rutênio é geralmente encontrado em minérios com os outros metais do grupo da platina nos Montes Urais e no Norte e América do Sul . Quantidades pequenas, mas comercialmente importantes, também são encontradas na pentlandita extraída de Sudbury, Ontário, e em depósitos de piroxenita na África do Sul . [19]

Ródio

A extração industrial do ródio é complexa, pois ocorre em minérios misturados a outros metais como paládio, prata , platina e ouro . É encontrado em minérios de platina e obtido gratuitamente como um metal inerte branco que é muito difícil de fundir. As principais fontes deste elemento estão localizadas na África do Sul, Zimbábue, nas areias dos rios dos Montes Urais , América do Norte e do Sul, e também na área de mineração de sulfeto de cobre e níquel na região da Bacia de Sudbury . Embora a quantidade em Sudbury seja muito pequena, a grande quantidade de minério de níquel processado torna a recuperação de ródio econômica. No entanto, a produção mundial anual em 2003 deste elemento é de apenas 7 ou 8 toneladase há muito poucos minerais de ródio. [22]

Palladium

O paládio é preferencialmente hospedado em minerais de sulfureto, principalmente na pirrotita. [11] O paládio é encontrado como um metal livre e ligado com platina e ouro com metais do grupo da platina em depósitos de placer nos Montes Urais da Eurásia , Austrália , Etiópia , América do Sul e América do Norte . No entanto, é produzido comercialmente a partir de depósitos de níquel- cobre encontrados na África do Sul e Ontário, Canadá . O enorme volume de minério de níquel-cobre processado torna essa extração lucrativa, apesar de sua baixa concentração nesses minérios. [22]

Produção

Diagrama de fluxo do processo para a separação dos metais do grupo da platina.

A produção de metais individuais do grupo da platina normalmente começa a partir de resíduos da produção de outros metais com uma mistura de vários desses metais. A purificação normalmente começa com os resíduos do ânodo da produção de ouro, cobre ou níquel. Isso resulta em um processo de extração com alto consumo de energia, o que acarreta consequências ambientais. Com as emissões de Pt esperando aumentar como resultado do aumento da demanda por metais de platina, bem como a expansão da atividade de mineração no Complexo Ígneo de Bushveld, mais pesquisas são necessárias para determinar os impactos ambientais. [23] Os métodos de purificação clássicos exploram as diferenças na reatividade química e na solubilidade de vários compostos dos metais sob extração. [24] Essas abordagens deram lugar a novas tecnologias que utilizam extração por solvente .

A separação começa com a dissolução da amostra. Se a água régia for usada, os complexos de cloreto são produzidos. Dependendo dos detalhes do processo, que muitas vezes são segredos comerciais, os PGMs individuais são obtidos como os seguintes compostos: o pouco solúvel (NH 4 ) 2 IrCl 6 e (NH 4 ) 2 PtCl 6 , PdCl 2 (NH 3 ) 2 , o OsO 4 volátil e RuO 4 , e [RhCl (NH 3 ) 5 ] Cl 2 . [25]

Produção em reatores nucleares

Quantidades significativas dos três metais leves do grupo da platina - rutênio, ródio e paládio - são formadas como produtos de fissão em reatores nucleares. [26] Com a escalada dos preços e o aumento da demanda global, metais nobres produzidos em reatores estão emergindo como uma fonte alternativa. Vários relatórios estão disponíveis sobre a possibilidade de recuperação de metais nobres da fissão de combustível nuclear usado. [27] [28] [29]

Os problemas ambientais

Anteriormente, pensava-se que os metais do grupo da platina tinham muito poucos atributos negativos em comparação com suas propriedades distintas e sua capacidade de reduzir com sucesso as emissões prejudiciais dos escapamentos de automóveis. [30] No entanto, mesmo com todos os aspectos positivos do uso do metal platina, os efeitos negativos de seu uso precisam ser considerados em como isso pode impactar o futuro. Por exemplo, o Pt metálico é considerado como não sendo quimicamente reativo e não alergênico, portanto, quando o Pt é emitido por VECs, ele está em formas metálicas e de óxido, é considerado relativamente seguro. [31] No entanto, a Pt pode se solubilizar na poeira da estrada, entrar em fontes de água, no solo e em animais por meio de bioacumulação. [31] Esses impactos de grupos de platina não foram considerados anteriormente, no entanto[32] ao longo do tempo, o acúmulo de metais do grupo da platina no ambiente pode realmente representar um risco maior do que se pensava anteriormente. [32] Pesquisas futuras são necessárias para compreender totalmente a ameaça dos metais de platina, especialmente porque quanto mais carros são dirigidos, mais emissões de metal de platina existem.

A bioacumulação de metais Pt em animais pode representar um risco significativo à saúde humana e à biodiversidade. As espécies tendem a se tornar mais tóxicas se sua fonte de alimento for contaminada por esses metais Pt perigosos emitidos por VECs. Isso pode potencialmente prejudicar outras espécies, incluindo humanos, se comermos esses animais perigosos, como peixes. [32]

A cisplatina é uma droga à base de platina usada na terapia de neoplasias humanas. O sucesso médico da cisplatina é conflitante como resultado de graves efeitos colaterais.

Os metais de platina extraídos durante o processo de mineração e fundição também podem causar impactos ambientais significativos. No Zimbábue, um estudo mostrou que a mineração do grupo da platina causou riscos ambientais significativos, como poluição de fontes de água, drenagem ácida de água e degradação ambiental. [33]

Outro perigo da Pt é a exposição aos sais halogenados de Pt, que podem causar reações alérgicas em altas taxas de asma e dermatite. Este é um perigo que às vezes pode ser visto na produção de catalisadores industriais, fazendo com que os trabalhadores tenham reações. [31] Os trabalhadores removidos imediatamente do contato posterior com sais de Pt não mostraram nenhuma evidência de efeitos de longo prazo, no entanto, a exposição contínua pode levar a efeitos na saúde. [31]

O uso de drogas à base de platina também precisa ser reavaliado, pois alguns dos efeitos colaterais dessas drogas incluem náusea, perda auditiva e nefrotoxicidade. [31] O manuseio dessas drogas por profissionais, como enfermeiras, também resultou em alguns efeitos colaterais, incluindo aberrações cromossômicas e queda de cabelo. Portanto, os efeitos de longo prazo do uso e da exposição ao medicamento de platina precisam ser avaliados e considerados para determinar se eles são seguros para uso em cuidados médicos.

Embora a exposição de volumes relativamente baixos de emissões de metal do grupo da platina possa não ter nenhum efeito de saúde a longo prazo, há uma preocupação considerável sobre como o acúmulo de emissões de metal Pt impactará o meio ambiente, bem como a saúde humana. Esta é uma ameaça que exigirá mais pesquisas para determinar os níveis seguros de risco, bem como maneiras de mitigar os riscos potenciais dos metais do grupo da platina. [34]

Veja também

Notas

  1. ^ a b Renner, H .; Schlamp, G .; Kleinwächter, I .; Drost, E .; Lüschow, HM; Tews, P .; Panster, P .; Diehl, M .; et al. (2002). "Metais e compostos do grupo da platina". Enciclopédia de Química Industrial de Ullmann . Wiley. doi : 10.1002 / 14356007.a21_075 . ISBN 3527306730.
  2. ^ Harris, DC; Cabri LJ (1991). "Nomenclatura de ligas de elementos do grupo da platina; revisão e revisão". O Mineralogista Canadense . 29 (2): 231–237.
  3. ^ Rollinson, Hugh (1993). Usando Dados Geoquímicos: Avaliação, Apresentação, Interpretação . Longman Científico e Técnico. ISBN 0-582-06701-4.
  4. ^ a b c Semanas, ME (1968). Discovery of the Elements (7 ed.). Journal of Chemical Education. pp. 385–407. ISBN 0-8486-8579-2. OCLC  23991202 .
  5. ^ Woods, Ian (2004). Os elementos: Platina . Livros de referência. ISBN 978-0-7614-1550-3.
  6. ^ Platinum Metals Rev., 2003, 47, (4), 175. Bicentenário de Quatro Metais do Grupo da Platina PARTE I: RÓDIO E PALÁDIO - EVENTOS QUE ENVOLVEM SUAS DESCOBERTAS (WP Griffith)
  7. ^ Hunt, LB; Lever, FM (1969). "Platinum Metals: A Survey of Productive Resources to industrial Uses" (PDF) . Revisão de metais de platina . 13 (4): 126–138 . Página visitada em 2009-10-02 .
  8. ^ Ravindra, Khaiwal; Bencs, László; Van Grieken, René (2004). “Elementos do grupo Platinum no meio ambiente e seus riscos para a saúde”. Ciência do Meio Ambiente Total . 318 (1–3): 1–43. Bibcode : 2004ScTEn.318 .... 1R . doi : 10.1016 / S0048-9697 (03) 00372-3 . hdl : 2299/2030 . PMID 14654273 . 
  9. ^ Aruguete, Deborah M .; Wallace, Adam; Blakney, Terry; Kerr, Rose; Gerber, Galen; Ferko, Jacob (2020). "Liberação de paládio a partir de materiais do conversor catalítico induzida por cloreto e ferrocianeto de componentes do degelador de estradas". Chemosphere . 245 : 125578. bibcode : 2020Chmsp.245l5578A . doi : 10.1016 / j.chemosphere.2019.125578 . PMID 31864058 . 
  10. ^ Buchanan, DL (2002). Cabri, LJ (ed.). "Geologia dos Elementos do Grupo Platina" . CIM Special Volume 54: A Geologia, Geoquímica, Mineralogia e Beneficiamento Mineral de Elementos do Grupo da Platina . Montreal: Instituto Canadense de Mineração, Metalurgia e Petróleo.
  11. ^ a b c Pohl, Walter L. (2011). Geologia Econômica: Princípios e Prática . Oxford: Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4443-3662-7.
  12. ^ Zereini, Fathi; Wiseman, Clare LS (2015). Metais de platina no meio ambiente . Berlim: Springer Professional.
  13. ^ Mungall, JE; Naldrett, AJ (2008). "Depósitos de minério dos elementos do Grupo Platina". Elements . 4 (4): 253–258. doi : 10.2113 / GSELEMENTS.4.4.253 .
  14. ^ Bernardis, FL; Grant, RA; Sherrington, DC (2005). "Uma revisão dos métodos de separação dos metais do grupo da platina por meio de seus cloro-complexos". Polímeros reativos e funcionais . 65 (3): 205–217. doi : 10.1016 / j.reactfunctpolym.2005.05.011 .
  15. ^ "Perfil Mineral: Platina" . British Geological Survey . Setembro de 2009 . Página visitada em 6 de fevereiro de 2018 .
  16. ^ "Search Minerals By Chemistry - Platinum" . www.mindat.org . Recuperado em 08/02/2018 .
  17. ^ Feick, Kathy. "Platinum | Earth Sciences Museum | University of Waterloo" . University of Waterloo . Página visitada em 6 de fevereiro de 2018 .
  18. ^ Xiao, Z .; Laplante, AR (2004). "Caracterizando e recuperando os minerais do grupo da platina - uma revisão". Engenharia de Minerais . 17 (9–10): 961–979. doi : 10.1016 / j.mineng.2004.04.001 .
  19. ^ a b c d "Platinum – Group Metals" (PDF) . US Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. Janeiro de 2007 . Página visitada em 2008-09-09 .
  20. ^ Bardi, Ugo; Caporali, Stefano (2014). "Metais preciosos na tecnologia automotiva: um problema insolúvel de esgotamento?" . Minerais . 4 (2): 388–398. doi : 10,3390 / min4020388 .
  21. ^ Emsley, J. (2003). "Iridium" . Blocos de construção da natureza: um guia de AZ para os elementos . Oxford, Inglaterra, Reino Unido: Oxford University Press. pp. 201–204. ISBN 0-19-850340-7.
  22. ^ a b Cavaleiro, Patrick. "Platinum Group Metals" (PDF) . Recursos Naturais do Canadá. Arquivado do original (PDF) em 11/08/2011 . Página visitada em 2008-10-17 .
  23. ^ Sebastien, Rauch (novembro de 2012). "Enriquecimento antropogênico de platina nas proximidades de Minas no Complexo Ígneo Bushveld, África do Sul" . Retirado em 14 de fevereiro de 2020 .
  24. ^ Hunt, LB; Lever, FM (1969). "Platinum Metals: A Survey of Productive Resources to industrial Uses" (PDF) . Revisão de metais de platina . 13 (4): 126–138 . Página visitada em 2009-10-02 .
  25. ^ Bernardis, FL; Grant, RA; Sherrington, DC "Uma revisão dos métodos de separação dos metais do grupo da platina através de seus cloro-complexos" Reactive and Functional Polymers 2005, Vol. 65 ,, p. 205-217. doi : 10.1016 / j.reactfunctpolym.2005.05.011
  26. ^ RJ Newman, FJ Smith (1970). "Platinum Metals from Nuclear Fission - uma avaliação de seu possível uso pela indústria" (PDF) . Revisão de metais de platina . 14 (3): 88.
  27. ^ Zdenek Kolarik, Edouard V. Renard (2003). "Recuperação de platinóides de fissão de valor de combustível nuclear gasto; PARTE I: considerações gerais e química básica" (PDF) . Revisão de metais de platina . 47 (2): 74.
  28. ^ Kolarik, Zdenek; Renard, Edouard V. (2005). "Potenciais Aplicações de Platinóides de Fissão na Indústria" (PDF) . Revisão de metais de platina . 49 (2): 79. doi : 10,1595 / 147106705X35263 .
  29. ^ Zdenek Kolarik, Edouard V. Renard (2003). "Recuperação de platinóides de fissão de valor de combustível nuclear gasto; PARTE II: Processo de separação" (PDF) . Revisão de metais de platina . 47 (3): 123.
  30. ^ Gao, Bo; Yu, Yanke; Zhou, Huaidong; Lu, Jin (2012). "Características de acumulação e distribuição de elementos do grupo da platina em poeiras de beira de estrada em Pequim, China" . Toxicologia e Química Ambiental . 31 (6): 1231–1238. doi : 10.1002 / etc.1833 . PMID 22505271 . 
  31. ^ a b c d e Khaiwal Ravindra, László Bencs, René Van Grieken (5 de janeiro de 2004). “Elementos do grupo Platinum no meio ambiente e seus riscos para a saúde”. Ciência do Meio Ambiente Total . 318 (1–3): 1–43. Bibcode : 2004ScTEn.318 .... 1R . doi : 10.1016 / S0048-9697 (03) 00372-3 . hdl : 2299/2030 . PMID 14654273 . CS1 maint: vários nomes: lista de autores ( link )
  32. ^ a b c Clare LS Wiseman, Fathi Zereini (2012). "Partículas transportadas pelo ar, elementos do grupo da platina e saúde humana: uma revisão das evidências recentes". Ciência do Meio Ambiente Total . 407 (8): 2493–2500. doi : 10.1016 / j.scitotenv.2008.12.057 . PMID 19181366 . 
  33. ^ Meck, Maideyi; Com amor, David; Mapani, Benjamin (2006). “Depósitos de minas do Zimbabué e seus impactos na qualidade da água do rio - um estudo de reconhecimento” . Física e Química da Terra, Partes A / B / C . 31 (15–16): 797–803. Bibcode : 2006PCE .... 31..797M . doi : 10.1016 / j.pce.2006.08.029 .
  34. ^ Hunt, LB; Lever, FM (1969). "Platinum Metals: A Survey of Productive Resources to industrial Uses" (PDF) . Revisão de metais de platina . 13 (4): 126–138 . Página visitada em 2009-10-02 .

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