플래티넘족

Platinum group
주기율표의 백금족 금속(PGM)
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백금족 금속
기타 귀금속

백금족 금속(약칭 PGM). 또는 플래티노이드, 플래티디스, 플래티넘족, 플래티넘족, 플래티넘족, 플래티넘족, 플래티넘족 또는 플래티넘족 원소(PGE)는 주기율표에 모여 있는 6개의 귀금속 원소이다.이들 원소는 모두 d-블록의 전이 금속이다(소분류 8, 9, 10, 기간 5, 6).[1]

6개의 백금족 금속은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금입니다.이들은 물리적, 화학적 특성이 비슷하고 같은 [2]광상에서 함께 발생하는 경향이 있다.그러나 지질계에서의 [3]거동에 따라 이리듐족 백금족 원소(IPGE: Os, Ir, Ru)와 팔라듐족 백금족 원소(PPGE: Rh, Pt, Pd)로 세분할 수 있다.

주기율표에서 백금기 위의 세 가지 원소(철, 니켈 및 코발트)는 모두 강자성이며, 란타니드 원소 가돌리늄을 포함하여 이러한 [citation needed]성질을 가진 유일한 전이 금속입니다.

역사

자연적으로 발생하는 백금과 백금이 풍부한 합금은 콜럼버스 이전의 미국인들에 의해 [4]오랫동안 알려져 있었습니다.하지만, 비록 이 금속이 콜럼버스 이전 사람들에 의해 사용되었지만, 백금에 대한 첫 번째 유럽 언급은 1557년 이탈리아 인문주의자 줄리어스 시저 스칼리거(1484–1558)의 글에서 다리안(파나마)과 멕시코 사이의 중앙 아메리카 광산에서 발견된 신비로운 금속에 대한 설명으로 나타난다.'스페인 예술').[4]

플래티넘이라는 이름은 스페인어로 "작은 은"이라는 단어에서 유래한 것으로, 콜롬비아에 정착한 스페인인들이 금속에 붙인 이름이다.그들은 백금을 채굴하는 [4][5]은의 원치 않는 불순물로 여겼다.

1815년까지 로듐과 팔라듐은 윌리엄 하이드 울라스톤에 의해 발견되었고 이리듐과 오스뮴은 그의 절친한 친구이자 협력자인 스미스슨 [6]테넌트에 의해 발견되었다.

속성 및 용도

90% 백금 - 10% 이리듐 합금으로 제조된 NIST 국가 시제품 kg 표준 복제품
선택된 PGM의 중요한 용도, 1996년[1]
PGM 사용하다 사우전드토즈
팔라듐 자기 촉매 4470
일렉트로닉스 2070
치과의 1830
화학 시약 230
플래티넘 보석 2370
자기 촉매 1830
로듐 자기 촉매 490

백금 금속은 유용한 촉매 특성을 많이 가지고 있습니다.그것들은 마모와 변색에 매우 강하며, 특히 백금을 만들며, 훌륭한 장신구에 매우 적합합니다.다른 특징으로는 내화학성, 뛰어난 고온 특성, 높은 기계적 강도, 양호한 연성 및 안정적인 전기적 [7]특성이 있습니다.백금 금속은 보석류 외에도 항암제, 산업, 치과, 전자제품 및 자동차 배기 촉매(VEC)[8]에도 사용됩니다.VEC는 고체 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 로듐(Rh)을 함유하고 있으며 차량의 배기 시스템에 설치되어 일산화탄소(CO)와 같은 유해 배출을 줄여 유해 배출을 줄입니다.[9]

발생.

일반적으로 초산화성암과 마산화성암은 비교적 높고 화강암은 PGE 미량 함량이 낮다.지구화학적으로 비정상적인 흔적은 주로 크롬 스피넬과 황화물에서 발생한다.마픽암과 초산화성 화성암은 실질적으로 세계의 모든 1차 PGM 광석을 보유하고 있다.부시벨드 콤플렉스를 포함한 메픽 층 침입은 백금 퇴적물의 [10][11][12][13]다른 모든 지질학적 환경보다 훨씬 더 크다.경제적으로 중요한 다른 PGE 퇴적물로는 홍수 현무암과 관련된 마피아 침입과 알래스카의 [11]: 230 초산복합체 Urals가 있다.

PGM 미네랄

PGM의 대표적인 광석에는 약 10g의 PGM/톤 광석이 포함되어 있어 특정 광물의 정체를 알 [14]수 없다.

플래티넘

백금은 천연 금속으로 발생할 수 있지만, 다양한 광물과 [15][16]합금에서도 발생할 수 있습니다.그럼에도 불구하고, 스페릴라이트(백금 비화물2, PtAs) 광석은 단연 이 [17]금속의 가장 중요한 공급원이다.광물 쿠퍼라이트(황화 백금, PtS)에는 자연적으로 발생하는 백금-이리듐 합금인 플래티니리듐이 있다.종종 소량의 다른 백금 금속을 동반하는 토착주의 백금은 콜롬비아, 온타리오, 우랄 산맥, 그리고 미국 서부의 특정 주에 있는 충적물과 사포 퇴적물에서 발견됩니다.백금은 니켈광석 가공의 부산물로 상업적으로도 생산된다.가공된 니켈 광석의 엄청난 양은 백금이 광석의 2ppm에 불과하다는 사실을 보충한다.부시벨드 단지 메렌스키 암초에 광대한 백금 광상이 매장된 남아프리카공화국은 세계 최대의 백금 생산국이며,[18][19] 러시아가 그 뒤를 잇고 있다.플래티넘과 팔라듐도 미국 몬태나주의 스틸워터 화성 단지에서 상업적으로 채굴되고 있으며, 1차 플래티넘 생산국은 남아프리카공화국, 러시아, 캐나다, 짐바브웨, 미국 [20]순이다.

오스뮴

오스미리듐은 우랄산맥과 북남미의 백금이 함유된 하천 모래에서 발견되는 이리듐과 오스뮴의 천연 합금이다.미량의 오스뮴은 다른 백금족 금속과 함께 온타리오주 서드베리 지역에서 발견되는 니켈 함유 광석에도 존재한다.이들 광석에서 발견되는 백금속의 양은 적지만 가공된 니켈광의 양이 많아 상업적 회수가 가능하다.[19][21]

이리듐

금속 이리듐은 백금과 다른 백금족 금속들과 함께 충적층에서 발견됩니다.자연적으로 발생하는 이리듐 합금에는 이리듐과 오스뮴의 혼합물인 오스미리듐과 이리도스민이 포함된다.그것은 니켈 채굴과 [19]가공의 부산물로 상업적으로 회수된다.

루테늄

루테늄은 일반적으로 우랄 산맥과 북미와 남아메리카의 다른 백금족 금속과 함께 광석에서 발견된다.적은 양이지만 상업적으로 중요한 양은 온타리오주 서드버리에서 추출한 펜틀랜다이트와 남아프리카공화국의 [19]화쇄석 퇴적물에서도 발견된다.

로듐

로듐은 팔라듐, 은, 백금, 금과 같은 다른 금속과 혼합된 광석에서 발생하기 때문에 산업 추출은 복잡하다.백금 광석에서 발견되며 융합이 매우 어려운 백색의 불활성 금속으로 무료로 얻을 수 있습니다.이 원소의 주요 공급원은 남아프리카, 짐바브웨, 우랄 산맥의 강 모래, 북미 및 남미, 그리고 서드베리 분지의 황화구리 광산 지역에 있다.Sudbury의 수량은 매우 적지만, 많은 양의 니켈 광석이 가공되어 로듐 회수 비용 효율이 높습니다.그러나 2003년 이 원소의 연간 세계 생산량은 7~8톤에 불과하고 로듐 [22]광물은 거의 없다.

팔라듐

팔라듐은 황화물 광물, 주로 피로타이트에 [11]숙성됩니다.팔라듐은 유리 금속으로 유라시아, 호주, 에티오피아, 남미 및 북미의 우랄 산맥의 사광 광상에 백금 및 금과 백금족 금속이 합금되어 있습니다.그러나 그것은 남아프리카와 캐나다 온타리오에서 발견되는 니켈 구리 퇴적물로 상업적으로 생산된다.가공된 니켈 구리 광석의 엄청난 부피는 이러한 [22]광석의 낮은 농도에도 불구하고 이 추출물을 수익성 있게 만듭니다.

생산.

백금족 금속의 분리를 위한 공정 흐름도.

개별 백금족 금속의 생산은 보통 다른 금속의 생산 잔여물로부터 시작되며, 이들 금속의 여러 가지가 혼합되어 있습니다.정화는 일반적으로 금, 구리 또는 니켈 생산의 양극 잔류물로부터 시작됩니다.그 결과 매우 에너지 집약적인 추출 프로세스가 발생하여 환경에 영향을 미칩니다.백금속에 대한 수요 증가와 부시벨드 이그네우스 복합체에서의 광업활동 확대로 인해 Pt 배출량이 증가할 것으로 예상되기 때문에 환경에 미치는 [23]영향을 결정하기 위한 추가 연구가 필요하다.고전적인 정제 방법은 [24]추출 중인 금속의 여러 화합물의 화학적 반응성과 용해성의 차이를 이용한다.이러한 접근방식은 용제 추출을 이용하는 신기술로 발전했습니다.

분리는 샘플의 용해로부터 시작됩니다.아쿠아레지아를 사용하면 염화합물이 생성된다.종종 영업 비밀인 공정의 세부 사항에 따라 개별 PGM은 저용해성(2NH4)IrCl6 및 (NH4)2PtCl6, PdCl2(NH3),2 휘발성4 OsO 및4 RuO,[25] [RhCl(NH3)]5Cl의2 화합물로 얻어진다.

원자로 생산

주요 기사:귀금속 합성

루테늄, 로듐, 팔라듐 등 세 가지 가벼운 백금족 금속의 상당량이 원자로에서 [26]핵분열 생성물로 형성된다.가격 상승과 세계 수요 증가로 원자로에서 생산된 귀금속이 대체 공급원으로 떠오르고 있다.사용후 핵연료에서 [27][28][29]핵분열 귀금속을 회수할 가능성에 대해서는 다양한 보고서를 이용할 수 있다.

환경에 관한 우려

이전에는 플래티넘계 금속이 자동차 [30]배기가스로부터 나오는 유해 배기가스 배출을 성공적으로 줄일 수 있는 능력과 비교하여 부정적인 특성이 거의 없다고 생각되었다.그러나 플래티넘 금속 사용에 대한 모든 긍정적인 점에도 불구하고, 플래티넘 금속 사용이 미래에 미칠 수 있는 부정적인 영향을 고려할 필요가 있습니다.예를 들어 금속 Pt는 화학적으로 반응하지 않고 비알레르기성이므로 VECs에서 Pt가 방출되면 금속성이고 산화물 형태로 비교적 [31]안전한 것으로 간주된다.그러나 Pt는 도로 먼지 속에서 용해될 수 있으며, 생물 [31]축적을 통해 수원과 땅, 동물로 들어갈 수 있다.플래티넘 그룹의 이러한 영향은 이전에는 고려되지 않았지만, 시간이[32] 지남에 따라 플래티넘 그룹의 금속 축적은 실제로 이전에 [32]생각했던 것보다 더 큰 위험을 초래할 수 있습니다.백금 금속의 위협을 완전히 파악하기 위해서는 미래의 연구가 필요한데, 특히 더 많은 자동차를 운전할수록 백금 금속 배출이 더 많아지기 때문이다.

동물에서 Pt 금속의 생물학적 축적은 인간과 생물 다양성 모두에 중대한 건강 위험을 초래할 수 있다.만약 그들의 먹이원이 VEC에서 방출되는 이러한 위험한 Pt 금속에 의해 오염된다면 종은 더 독성이 강해지는 경향이 있다.만약 우리가 [32]물고기와 같은 위험한 동물들을 먹는다면, 이것은 사람을 포함한 다른 종들에게 해를 끼칠 수 있다.

시스플라틴은 인간 종양 치료에 사용되는 백금 기반 약물이다.시스플라틴의 의학적인 성공은 심각한 부작용의 결과로 상충된다.

채굴 및 제련 과정에서 추출된 백금 금속도 환경에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.짐바브웨에서 한 연구는 백금 그룹 채굴이 수원의 오염, 산성 [33]배수, 환경 악화와 같은 중요한 환경 위험을 야기한다는 것을 보여주었다.

Pt의 또 다른 위험은 할로겐화 Pt염에 노출되어 천식 및 피부염의 높은 비율에서 알레르기 반응을 일으킬 수 있습니다.이는 산업용 촉매의 생산에서 종종 볼 수 있는 위험으로 작업자의 [31]반응을 일으킨다.Pt염과의 추가 접촉에서 즉시 제거된 근로자들은 장기적인 영향의 증거를 보여주지 않았지만, 지속적인 노출은 건강에 [31]영향을 미칠 수 있다.

약물에서의 백금 사용 또한 재평가될 필요가 있는데, 이러한 약물의 부작용 중 일부는 메스꺼움, 난청,[31] 그리고 신독성을 포함한다.간호사와 같은 전문가들이 이러한 약물을 다루는 것은 염색체 이상과 탈모를 포함한 부작용을 초래했다.따라서 백금 약물 사용과 노출의 장기적인 효과를 평가하고 검토하여 의료에 사용해도 안전한지를 결정해야 한다.

상대적으로 적은 양의 백금족 금속 배출물의 노출은 건강에 장기적인 영향을 미치지 않을 수 있지만, Pt 금속 배출물의 축적이 환경과 인간의 건강에 어떤 영향을 미칠지 상당한 우려가 있다.이는 백금족 [34]금속의 잠재적 위험을 완화하는 방법뿐만 아니라 안전한 위험 수준을 결정하기 위해 더 많은 연구가 필요한 위협입니다.

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