Platine

Le platine est un élément chimique, de symbole Pt et de numéro atomique 78.


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Platine

Platine
IridiumPlatineOr
Nb
  Structure cristalline cubique

78
Pt
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Pt
Ds
Table complèteTable étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Platine, Pt, 78
Série chimique métal de transition
Groupe, Période, Bloc 10, 6, d
Masse volumique 21, 45 g·cm-3 (20 °C) [1]
Dureté 3, 5
Couleur blanc-gris
N° CAS 7440-06-4
N° EINECS 231-116-1
Propriétés atomiques
Masse atomique 195, 084 ± 0, 009 u[1]
Rayon atomique (calc) 135 pm (177 pm)
Rayon de covalence 1, 36 ± 0, 05 Å [2]
Rayon de Van der Waals 175 pm
Configuration électronique [Xe]4f145d96s1
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 32, 17, 1
État (s) d'oxydation 2, 4
Oxyde basique
Structure cristalline cubique face centrée
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 1 768, 2 °C [1]
Point d'ébullition 3 825 °C [1]
Énergie de fusion 19, 6 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 510 kJ·mol-1
Volume molaire 9, 09×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 31, 2 mPa
Vitesse du son 2 680 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 2, 28
Chaleur massique 130 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 9, 66×106 S·m-1
Conductivité thermique 71, 6 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans eau régale[3]
Énergies d'ionisation[4]
1re : 8, 9588 eV 2e : 18, 563 eV
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
190Pt 0, 01 % 650×109 a α 3, 249 186Os
192Pt 0, 79 % stable avec 114 neutrons
193Pt {syn. } 50 a ε 0, 057 193Ir
194Pt 32, 9 % stable avec 116 neutrons
195Pt 33, 8 % stable avec 117 neutrons
196Pt 25, 3 % stable avec 118 neutrons
198Pt 7, 2 % stable avec 120 neutrons
Précautions
SIMDUT[5]
Produit non contrôlé
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le platine est un élément chimique, de symbole Pt et de numéro atomique 78.

C'est un métal de transition dur, malléable, ductile, rare et par conséquent précieux, de couleur gris-blanc. Le platine est un métal noble résistant à la corrosion, et on le trouve fréquemment associé certains minerais de cuivre ou de nickel, et plus rarement sous forme de dépôt natif (en Afrique du Sud en particulier).
Il est utilisé en bijouterie, dans les équipements de laboratoire, en médecine dentaire et pour la réalisation de fausses dents en alliage or-platine, pour certains contacts électriques et en particulier dans les pots catalytiques des véhicules.


Histoire

Présent dans la nature, le platine et ses alliages sont connus depuis longtemps.

Ce métal était utilisé par les Indiens précolombiens, et la première référence européenne apparut en 1557 dans les écrits de l'humaniste italien Julius Cæsar Scaligero (1484-1558) qui le décrivit comme un métal mystérieux venant de mines localisées entre Darién (Panama) et Mexico.

Les Espagnols nommèrent le métal platina (petit argent) lorsqu'il s le découvrirent en Colombie. Ils le considéraient alors comme une impureté de l'argent et ne le conservaient pas.

Le platine fut découvert par les astronomes Antonio de Ulloa et don Jorge Juan y Santacilia (1713-1773), qui tous deux avaient été appointés par le roi Philippe V d'Espagne pour rejoindre une expédition géographique au Pérou qui dura de 1735 à 1745. Parmi d'autres choses, Ulloa observa le platina del pinto, un métal inexploitable trouvé avec l'or de Nouvelle-Grenade (Colombie).

Des corsaires britanniques interceptèrent le navire d'Ulloa sur le chemin du retour. Quoiqu'il fût bien traité en Angleterre et admis comme membre de la Royal Society, on l'empêcha de publier une référence aux métaux inconnus avant 1748. Avant que cela ne puisse arriver, Charles Wood isola indépendamment l'élément en 1741.

Symbole alchimique du platine

Le symbole alchimique du platine (ci-contre) a été créé par fusion des symboles de l'argent et de l'or.

Le platine est désormais reconnu comme un métal plus précieux que l'or, de telle sorte qu'une récompense de platine est meilleure qu'une récompense d'or. Le prix du platine fluctue selon sa disponibilité, mais normalement il coûte à peu près deux fois plus cher que l'or.

La définition standard d'un mètre fut longtemps basée sur la distance entre deux marques sur une barre de platine iridié conservée au Bureau international des poids et mesures à Sèvres en France. Actuellement un cylindre de platine iridié, aussi conservé au BIPM, sert de prototype au kilogramme.

Le platine est aussi utilisé dans la définition de l'électrode standard à hydrogène.

Propriétés

Platine natif

Ce métal a une couleur argent-blanc quand il est pur, il est malléable, ductile et particulièrement résistant à la corrosion.

Sa résistance à l'abrasion et au ternissement font qu'il est apprécié en bijouterie.

Le platine interagit avec de nombreuses molécules, ce qui en fait un catalyseur particulièrement recherché. À température ambiante, il résiste cependant à de nombreuses attaques chimiques : il ne s'oxyde pas à l'air libre, et n'est corrodé que par les cyanures, les halogènes, le soufre et les métaux alcalins caustiques. Sauf à l'état de micro- ou nanoparticules, il est insoluble dans l'acide chlorhydrique et dans l'acide nitrique, mais il se dissout dans l'eau régale (mélange de ces deux acides). À haute température (à partir de 600 °C), il réagit avec le dioxygène de l'air pour former un oxyde volatil (PtO2), oxyde lamellaire stable[6], qui a aussi un pouvoir catalytique (catalyseur d'Adams), et qui peut être réduit en platine colloïdal par le dihydrogène in situ.

Les caractéristiques catalytiques du platine, comme celles des six autres métaux du groupe du platine, sont exceptionnelles.

A titre d'exemple, un mélange de dihydrogène et de dioxygène explose en présence de platine : le platine catalyse la réaction qui est exothermique, l'élévation de température consécutive provoque alors un emballement de la réaction, d'où l'explosion. Sous certaines formes, le platine est un puissant toxique (il détruit l'ADN en empêchant la double hélice de se dérouler), ce pourquoi il est utilisé pour traiter certains cancers (chimiothérapie) en bloquant le processus de division rapide normal de certaines cellules (dont celles qui font pousser les cheveux, d'où une chute des cheveux lors de certaines chimiothérapies).

Isotopes

Le platine naturel est un mélange de cinq isotopes stables et d'un isotope radioactif, le 190Pt, de très longue période radioactive (650 milliards d'années). Il existe aussi de nombreux autres radioisotopes dont le plus stable est le 193Pt dont la période est de 50 ans.

Gisements et production

Le platine se trouve généralement à l'état natif et le minerai de sperrylite (arséniure de platine, PtAs2) est la source principale du métal. L'alliage platine/iridium naturel est le platiniridium et se trouve aussi dans le coopérite minéral (sulfure de platine, PtS).

Le platine, fréquemment accompagné de faibles quantités d'autres métaux de la famille du platine, peut être trouvé dans certaines alluvions ; en Afrique du Sud où il est aussi fortement concentré dans le complexe magmatique de Bushveld (environ 5 g/t), Colombie, en Ontario, dans l'Oural et dans certains états de l'ouest des États-Unis d'Amérique. En Europe, il est extrait dans le grand nord de la Russie, dans les gisements de cuivre et nickel de la presqu'île de Taïmyr, dans le complexe métallurgique et minier de Norilsk créé par la Russie soviétique en 1935 (en 1953, on y produisait déjà 35 % du nickel de l'Union Soviétique, 30 % du cobalt et 90 % des métaux du groupe du platine, ou «platinoïdes»). Cette activité est à l'origine de la ville de Norilsk (175 000 habitants) et d'une voie ferrée qui transporte le minerai vers le port de Dudunka sur l'Ienisseï puis vers l'usine Severonickel dans la presqu'île de Kola. 330 000 t de nickel ont été extraites du sol rien qu'en 2003 (c'est 23, 6 % de la production mondiale). C'est du même minerai qu'est tiré le platine, qui y est présent en faible quantité[7].

Le platine est le plus fréquemment produit commercialement comme sous-produit du traitement du minerai de nickel, qui en contient deux grammes par tonne.

Minerai de platine
Pays Tonnes  % du total
Afrique du Sud 148, 3 75, 8
Russie 29, 6 15, 1
Canada 7, 4 3, 8
Zimbabwe 4, 4 2, 2
États-Unis 4, 1 2, 1
Total 5 pays 193, 8 99, 0
Total monde 195, 7 100, 0

Chiffres de 2003, métal contenu dans les minerais et concentrées, source : L'état du monde 2005

En 2008, l'offre mondiale était de 198 tonnes réparties comme suit[8] :

Utilisation

Le platine est particulièrement utilisé en bijouterie, dans les contacts électriques, dans les creusets et dans les fourneaux électriques à haute-température. Avec deux autres métaux du groupe du platine, il est fréquemment utilisé comme catalyseur chimique et surtout dans les pots catalytiques de moteurs à combustion interne des véhicules et dans différents procédés industriels, quoiqu'il tende à être remplacé par du palladium (aussi de plus en plus utilisé dans les catalyseurs diesel[8]). Voici d'autres utilisations :

Les qualités du platine en font l'une des huit matières premières stratégiques reconnues comme indispensables en temps de guerre comme en temps de paix[9].

Économie

Production

Les principaux producteurs mondiaux de platine sont[10] :

Impacts écologiques et toxicologiques

Lorsqu'il est pur et massif, le platine ne pose a priori aucun problème de santé environnementale.
Mais depuis qu'il est abondamment utilisé comme catalyseur, on commence à le trouver dans l'ensemble des compartiments de l'environnement et surtout dans l'air urbain[11]. La pluie lessive l'air, et les eaux de ruissellement l'apportent aux stations d'épuration urbaine, où il s'ajoute à celui qui provient des urines (dont celles de patients traités contre le cancer), des excréments et de certains rejets industriels. Dès le milieu des années 1990, on le retrouvait dans des boues d'épuration, avec des variations importantes liées à la météo (il y en a moins lorsque le temps est sec, et plus lorsqu'il est pluvieux[12]). Localement, l'industrie est une source qui, pour ce qui concerne la contamination des eaux usées, dépasse les apports automobiles (ça a été vérifié dans une grande zone industrielle de Munich[12]). Comparées à ceux des analyse de boues d'épuration de 15 stations d'épuration de petites villes rurales allemandes, les taux de platine des boues d'épuration munichoises étaient nettement plus élevés[12].
Le taux de platine augmente jusque dans l'urine humaine et tous ses composés sont hautement toxiques.

Sous leurs formes biodisponibles, les platinoïdes se sont montrés bio-assimilables chez les plantes et animaux expérimentalement exposés. Ceci a été démontré chez diverses plantes terrestres ou aquatiques, pour des composés solubles et pour des particules liées au platine, au palladium et au rhodium[13].
Le platine des pots catalytiques, rare et coûteux tend à être remplacé par le palladium (ou associé à ce dernier). Dans les mêmes conditions, le palladium semble aussi bio-assimilable que le platine, ou alors plus que ce dernier.

Chez les animaux (espèces aquatiques essentiellement) expérimentalement exposés à des sels solubles ou à des substances catalytiques, la bioconcentration est aussi démontrée[13].

Parmi les platinoïdes, le platine semble moins bio-assimilable que le palladium, pour la faune comme pour la flore[13]. Cependant, sous forme de micro ou nanoparticules, le platine devient particulièrement actif, même à particulièrement faible dose.

Les composés du platine biodisponibles étaient particulièrement rares dans la nature. Mais ils sont désormais produits en grandes quantités par l'industrie et beaucoup répandus dans l'environnement, surtout via l'incinération, l'épandage de boues d'épuration[12] et lors du vieillissement des pots catalytiques.

A titre d'exemple, des analyses de 166 échantillons d'air et des urines de 178 personnes (non exposées par leur profession) ont été faites à Munich de 1993 à 1996. Elles ont montré une très forte augmentation (triplement) des teneurs de l'air en 3 ans (passant de 7, 3 ± 6, 5 pg/m3 en 1993-1994 à 21, 5 ± 13, 8 pg/m3 pour 1995-1996), avec jusqu'à 62 pg/m3. Le taux moyen de platine urinaire pour les 178 personnes était de 6, 5 ng/g de créatinine. La distribution anormale de ce platine dans la population (96% des personnes testés avaient moins de 20 ng/g de créatinine (SD = 6, 4; MEDIAN 4, 3 =; MAX = 45 ng/g de créatinine) tandis que quelques personnes en présentaient 3 à 4 fois plus. L'étude a montré que ces derniers étaient en fait contaminés par des alliages dentaires or-platine qu'ils portaient[16].

Bien que leur potentiel toxicologique et écotoxicologique soit toujours mal connu, et qu'on n'ait pas encore détecté d'effets écologiques majeurs ou aigus attribuables avec certitude à ces platinoïdes anthropiques[13], des effets chroniques sur la biosphère sont suspectés, surtout car[13] :

La question d'éventuels effets sanitaires - via l'alimentation ou via l'inhalation de particules - se pose par conséquent.

Dans l'ensemble des cas, les études sont compliquées par les difficultés techniques d'analyse des traces de Pt, Pd et Rh (bien que des techniques récentes permettent des mesures particulièrement précises en Pg/g d'échantillon) et en particulier par d'importantes lacunes en matière de connaissance de leurs impacts environnementaux[13], [25].
De plus, les émissions (industrielles ou des pots catalytiques) changent dans leur composition. A titre d'exemple, à Mexico, on a noté un pic en 1993, puis une moindre augmentation des taux de Pt-Pd-Rh[17], ce qui suggère que les premiers pots catalytiques perdaient plus rapidement qu'aujourd'hui une partie de leurs catalyseurs, soit parce que la technologie ne permettait pas une bonne adhésion des catalyseurs à la matrice du pot, soit parce que les conducteurs utilisaient des carburants inappropriés, ou pour ces deux raisons à la fois.

Symbolique

Autres significations

Dans le monde financier, le terme platine fait référence au téléphone utilisé dans une salle de trading ou d'arbitrage par les opérateurs de marchés financiers (traders). Il sert à communiquer avec la plupart de contre-parties (60) sur des dispositifs combinant haut-parleurs et micros mais aussi sur 2 à 6 combinés. Cette industrie traverse une révolution technologique passant de dispositifs digitaux à des dispositifs de type IP (Internet Protocol). De nouveaux leaders émergent, tels IP Trade, qui font concurrence aux acteurs en place : Etrali, IPC et BT.

Voir aussi

Références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  3. (en) Metals handbook, vol.  10 : Materials characterization, ASM International, 1986, 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7) , p.  344 
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89e éd. , p.  10-203 
  5. «Platine» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  6. Extrait de la thèse Équilibres oxydo-réducteurs dans les dichalcogénures de platine et de palladium. Influence de la pression sur la redistribution du nuage électronique de Céline Sortais-Soulard
  7. Note du BRGM pour le ministère de l'Industrie français
  8. Li, Ni, Pt, Pd : des métaux "critiques" ? ; notes de synthèse, rédigées par des experts d'IFP Energies nouvelles (PDF - 700 Ko)
  9. Avec le germanium (électronique avancée)  ; le titane (sous-marins de chasse, alliage extrêmement résistant ; le magnésium (explosifs)  ; le mercure (chimie nucléaire, instruments de mesure)  ; le molybdène (acier)  ; le cobalt (chimie nucléaire)  ; le colombium (alliages spéciaux extrêmement rares). (Christine Ockrent, comte de Marenches, Dans le secret des princes, éd. Stock, 1986, p; 193. )
  10. Financial Times, 7 août 2008, page 14
  11. F. Alt, A. Bambauer, K. Hoppstock, B. Mergler and G. Tölg ; Platinum traces in airlimite particulate matter. Determination of whole content, particle size distribution and soluble platinum ; Fresenius'Journal of Analytical Chemistry ; Volume 346, Numbers 6-9, 693-696, DOI :10.1007/BF00321274 ; (Springerlink)
  12. Dagmar Laschka, Markus Nachtwey ; Platinum in municipal sewage treatment plants ; Chemosphere, Volume 34, Issue 8, April 1997, Pages 1803-1812
  13. Sonja Zimmermann & Bernd Sures ; 2004 ; Significance of platinum group metals emitted from automobile exhaust gas converters for the biosphere Sonja Zimmermann and Bernd Sures  ; Environmental Science and Pollution Research Volume 11, Number 3, 194-199, DOI : 10.1007/BF02979675
  14. Jæ Sam Yang, Determination of palladium and platinum in seaweed ; Journal of Oceanography ; Volume 45, Number 6, Journal of Oceanography, 1989, Volume 45, Number 6, Pages 369-374 ; DOI : 10.1007/BF02125141
  15. R. Jouhaud, S. Biagianti-Risbourg, F. Arsac et G. Vernet ; Journal of Applied Ichthyology ; Volume 15, Issue 1, pages 41–48, Mars 1999; online : 2002/04/05 ; Résumé DOI : 10.1046/j. 1439-0426.1999.00114. x
  16. Rudi Schierl ;Environmental monitoring of platinum in air and urine ; Microchemical Journal, Volume 67, Issues 1-3, December 2000, Pages 245-248, doi :10.1016/S0026-265X (00) 00068-0 (Résumé)
  17. Sebastien Rauch, Bernhard Peucker-Ehrenbrink, Luisa T. Molina, Mario J. Molina, Rafæl Ramos, and Harold F ; Platinum Group Elements in Airlimite Particles in Mexico City. Hemond Environmental Science & Technology ; 2006 40 (24), 7554-7560
  18. Sebastien Rauch, Harold F. Hemond, Bernhard Peucker-Ehrenbrink, Kristine H. Ek, and Gregory M. Morrison ; Platinum Group Element Concentrations and Osmium Isotopic Composition in Urban Airlimite Particles from Boston, Massachusetts, Environmental Science & Technology ; 2005 39 (24), 9464-9470
  19. Cicchella D., De Vivo B. and Lima A ; [Palladium and platinum concentration in soils from the Napoli metropolitan area], Italy : envisageable effects of catalytic exhausts, The Science of the Total Environment, 308 : 121-131, online 21 February 2003.
  20. Andreas Limbeck, Christoph Puls, and Markus Handler ; [Platinum and Palladium Emissions from On-Road Vehicles in the Kaisermühlen Tunnel (Vienna, Austria) ] ; Environmental Science & Technology ; 2007 41 (14), 4938-4945
  21. Sebastien Rauch, Harold F. Hemond, & Bernhard Peucker-Ehrenbrink ; Recent Changes in Platinum Group Element Concentrations and Osmium Isotopic Composition in Sediments from an Urban Lake ; Environ. Sci. Technol., 2004, 38 (2), pp 396–402 ; DOI : 10.1021/es0347686
  22. Mariella Moldovan, Sophie Veschambre, David Amouroux Bruno Bénech et Olivier F. X. Donard ; Platinum, Palladium, and Rhodium in Fresh Snow from the Aspe Valley (Pyrenees Mountains, France)  ; Environ. Sci. Technol., 2007, 41 (1), pp 66–73 ; DOI :10.1021/es061483v, Résumé online 2006/12/02
  23. Carlo Barbante, Audrey Veysseyre, Christophe Ferrari, Katja Van De Velde, Christine Morel, Gabriele Capodaglio, Paolo Cescon, Giuseppe Scarponi et Claude Boutre ; http ://pubs. acs. org/doi/abs/10.1021/es000146y [Greenland Snow Evidence of Large Scale Atmospheric Contamination for Platinum, Palladium, and Rhodium] ; Environ. Sci. Technol., 2001, 35 (5), pp 835–839 ; DOI :10.1021/es000146y
  24. Sebastien Rauch, Harold F. Hemond, Carlo Barbante, Masanori Owari, Gregory M. Morrison, Bernhard Peucker-Ehrenbrink & Urban Wass ; Importance of Automobile Exhaust Catalyst Emissions for the Deposition of Platinum, Palladium, and Rhodium in the Northern Hemisphere ; Environmental Science & Technology2005 39 (21), 8156-8162
  25. R Djingova and P Kovacheva ; Analytical Problems and Validation of Methods for Determination of Palladium in Environmental Materials ; Palladium Emissions in the Environment ; 2006, 2, 145-162, DOI : 10.1007/3-540-29220-9_11

Liens externes


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1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
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