Platin

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Platin, Pt, 78
Elementkategorie
Gruppe, Periode, Block	10, 6, d
Aussehen	grau-weiß
Massenanteil an der Erdhülle	5 · 10−7
Atomar
Atommasse	195,084 u
Atomradius (berechnet)	135 (177) pm
Kovalenter Radius	138 pm
Van-der-Waals-Radius	175 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f145d96s1
1. Ionisierungsenergie	870
2. Ionisierungsenergie	1791
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	kubisch flächenzentriert
Dichte	21,45 g/cm3
Mohshärte	4,3
Magnetismus	paramagnetisch
Schmelzpunkt	2045 K (1772 °C)
Siedepunkt	4100 (3827 °C)
Molares Volumen	9,1 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	510
Schmelzenthalpie	19,6 kJ·mol−1
Dampfdruck	0,0312 Pa bei 2045 K
Schallgeschwindigkeit	2680 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	130 J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit	5,7–6,35
Elektrische Leitfähigkeit	9,66 · 106 S·m−1
Chemisch
Oxidationszustände	0, +2, +4, +6
Normalpotential	1,118 V (Pt2+ + 2e− → Pt)
Elektronegativität	2,28 (Pauling-Skala)
Isotope
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Sicherheitshinweise
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}}
H- und P-Sätze	H: {{{H}}}
	EUH: {{{EUH}}}
	P: {{{P}}}
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Platin ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Pt und der Ordnungszahl 78.

Platin ist ein schweres, schmiedbares, dehnbares, edles, grau-weißes Übergangsmetall. Das Edelmetall ist sehr korrosionsbeständig und wird zur Herstellung von Schmuckwaren, Fahrzeugkatalysatoren, Laborgeräten, Zahnimplantaten und Kontaktwerkstoffen verwendet.

Geschichte

Der Name leitet sich vom spanischen Wort platina, der negativ besetzten Verkleinerungsform von plata „Silber“, ab. Die erste europäische Erwähnung stammt von dem italienischen Humanisten Julius Caesar Scaliger. Er beschreibt ein mysteriöses weißes Metall, das sich allen Schmelzversuchen entzog. Eine ausführlichere Beschreibung der Eigenschaften findet sich in einem 1748 veröffentlichten Bericht von Antonio de Ulloa.

Platin wurde wahrscheinlich erstmals um 3000 vor Chr. im Alten Ägypten verwendet. Der britische Forscher Sir William Matthew Flinders Petrie (1853–1942) entdeckte im Jahr 1895 altägyptischen Schmuck und stellte fest, dass Platin in kleiner Menge mitverwendet wurde.

Platin wurde auch von den Indianern Südamerikas benutzt. Es fand sich beim Gewinnen von Goldstaub im Waschgold als Begleitung und konnte nicht explizit abgetrennt werden. Die Schmiede seinerzeit nutzten unbewusst die Tatsache aus, dass sich native Platinkörnchen mit Goldstaub in der Glut von mit Blasebalgen angefachtem Holzkohlefeuer gut verschweißen lassen, wobei das Gold wie ein Lot wirkte und sich durch wiederholtes Schmieden und Erhitzen eine relativ homogene, helle, in der Schmiedehitze verformbare Metalllegierung erzeugen ließ. Diese konnte nicht wieder geschmolzen werden und war genauso beständig wie Gold, allerdings von weißlich-silberartiger Farbe. Schon ein ungefähr 15-prozentiger Platinanteil führt zu einer hellgrauen Farbe. Reines Platin war jedoch noch unbekannt.

Im 17. Jahrhundert wurde Platin in den spanischen Kolonien als lästiges Begleitmaterial beim Goldsuchen zu einem großen Problem. Man hielt es für „unreifes“ Gold und warf es wieder in die Flüsse Ecuadors zurück. Da es schon das gleiche spezifische Gewicht hatte wie Gold und selbst im Feuer nicht anlief, wurde es zum Verfälschen desselben verwendet. Daraufhin erließ die spanische Regierung ein Exportverbot. Sie erwog sogar, sämtliches bis dato erhaltenes Platin im Meer zu versenken, um Platinschmuggel und Fälscherei zuvorzukommen und davor abzuschrecken.

Die Alchemie des 18. Jahrhunderts war gefordert, denn das Unterscheiden vom reinen Gold und das Extrahieren gestalteten sich mit den damaligen Techniken als außerordentlich schwierig. Das Interesse aber war geweckt. 1748 veröffentlichte Antonio de Ulloa einen ausführlichen Bericht über die Eigenschaften dieses Metalls. 1750 stellte der englische Arzt William Brownrigg gereinigtes Platinpulver her.

Die Staaten mit der größten Förderung

Verschiedene Platinklumpen

Der mit Abstand bedeutendste Platinproduzent ist Südafrika, gefolgt von der Russischen Föderation (vor allem nördlicher Ural).

Die Staaten mit der größten Förderung (2003)
Quelle: Handelsblatt *Die Welt in Zahlen* (2005)
Rang	Land	Jährliche Fördermenge (in t)
1	Südafrika	140,1
2	Russische Föd.	70
3	Kanada	18,5
4	USA	4,2
5	Kolumbien	1,4
6	Simbabwe	1,3

Gewinnung und Herstellung

Metallisches Platin (Platinseifen) wird heute praktisch nicht mehr abgebaut. Platinbergwerke gibt es nur in Südafrika (Transvaal). Platinquellen sind auch die Buntmetallerzeugung (Kupfer und Nickel) in Greater Sudbury (Ontario) und Norilsk (Russland). Hier fallen die Platingruppenmetalle als Nebenprodukt der Nickelraffination an. Als Platinnebenmetall bezeichnet man fünf Metalle, die in ihrem chemischen Verhalten dem Platin so ähneln, dass die Trennung und Reindarstellung ursprünglich große Schwierigkeiten machte. 1803 wurden Iridium, Osmium, Palladium, Rhodium entdeckt; 1844 folgte Ruthenium.

Eigenschaften

Platin ist ein korrosionsbeständiges, schmiedbares und weiches Schwermetall. Sowohl Wasserstoff, Sauerstoff als auch andere Gase werden von Platin im aktivierten Zustand gebunden. Es besitzt daher bemerkenswerte katalytische Eigenschaften; Wasserstoff und Sauerstoff reagieren in seiner Anwesenheit explosiv miteinander zu Wasser. Weiterhin ist es die katalytische aktive Spezies beim katalytischen Reforming. Allerdings werden Platinkatalysatoren schnell durch Alterung und Verunreinigungen inaktiv (vergiftet) und müssen regeneriert werden. Poröses Platin, das eine besonders große Oberfläche aufweist, wird auch als Platinschwamm bezeichnet. Durch die große Oberfläche ergeben sich bessere katalytische Eigenschaften. Platinschwamm entsteht beim Glühen von Ammoniumhexachloridoplatinat oder beim Erhitzen von Papier, dass mit Platinsalzlösungen getränkt ist.

Auf Grund seiner hohen Haltbarkeit, Anlaufbeständigkeit und Seltenheit eignet sich Platin besonders für die Herstellung hochwertiger Schmuckwaren.

Platin zeigt, wie auch die anderen Metalle der Platingruppe, ein widersprüchliches Verhalten. Einerseits ist es edelmetalltypisch chemisch träge, andererseits hochreaktiv, katalytisch-selektiv gegenüber bestimmten Substanzen und Reaktionsbedingungen. Auch bei hohen Temperaturen zeigt Platin ein stabiles Verhalten. Es ist daher für viele industrielle Anwendungen interessant.

In Salz- und Salpetersäure ist es unlöslich. Von heißem Königswasser wird es unter Bildung von rotbrauner Hexachloroplatin(IV)-säure angegriffen. Auch von Alkali-, Peroxid-, Nitrat-, Cyanid- und anderen Salzschmelzen wird Platin angegriffen. Viele Metalle bilden mit Platin Legierungen, beispielsweise Eisen, Nickel, Kupfer, Cobalt, Gold, Wolfram, Gallium, Zinn, etc. Besonders hervorzuheben ist, dass Platin zum Teil unter Verbindungsbildung mit heißem Schwefel, Phosphor, Bor, Silicium, Kohlenstoff in jeder Form reagiert, das heißt auch in heißen Flammengasen. Auch viele Oxide reagieren mit Platin, weshalb auch nur bestimmte Werkstoffe als Tiegelmaterial eingesetzt werden können. Beim Schmelzen des Metalls mit beispielsweise Propan-Sauerstoff muss deshalb mit neutraler bis schwachoxidierender Flamme gearbeitet werden. Beste Möglichkeit ist das flammenfreie elektrisch-induktive Heizen des Schmelzgutes in Zirkonoxidkeramiken.

Verwendung

Aufgrund ihrer Verfügbarkeit und der hervorragenden Eigenschaften gibt es für Platin und Platinlegierungen zahlreiche unterschiedliche Einsatzgebiete. So ist Platin ein favorisiertes Material zur Herstellung von Laborgeräten, da es keine Flammenfärbung erzeugt. Es werden z.B. dünne Platindrähte verwendet, um Stoffproben in die Flamme eines Bunsenbrenners zu halten.

Platin wird darüber hinaus in einer nahezu unüberschaubaren Anzahl von Bereichen verwendet:

Platin ist ein edles und derzeit nach Rhodium das zweitwertvollste Edelmetall – es ist derzeit ca. doppelt so wertvoll wie Gold und ca. einhundertmal teurer als Silber.^[2]. Es wurde und wird daher für teure Schmuckwaren und Schreibfedern, aber auch als Zahlungsmittel bzw. Geldanlage benutzt. Für diese Zwecke ist auch von Vorteil, dass Platin deutlich härter und mechanisch stabiler ist als Gold, das für Schmuckwaren in der Regel als Legierung verwendet wird. Die Anlagemünzen Platinum Canadian Maple Leaf und American Platinum Eagle werden heute noch ausgegeben. In Russland wurden zwischen 1828 und 1846 Geldmünzen aus Platin geprägt, der Platinrubel. Zunächst waren es Münzen aus etwa 10,3 Gramm Platin im Wert von 3 Rubeln, später kamen Münzen des doppelten und vierfachen Wertes und des entsprechenden Platingewichtes hinzu.
Thermoelemente
Widerstandsthermometer (z. B. Pt100)
Heizleiter
Kontaktwerkstoffe und Elektroden, z.B. in Zündkerzen
Katalysatoren. Beispiele sind nicht nur Fahrzeugkatalysatoren einschließlich der Diesel-Oxidationskatalysatoren und Katalysatoren in Brennstoffzellen, sondern auch solche für großindustrielle Prozesse wie der Salpetersäureherstellung, für die Platin-Rhodium-Legierungen verwendet werden. Ein historisch wichtiges Beispiel ist das Döbereinersche Feuerzeug. Für 2005 wird der Verbrauch von Platin für die Katalysatorherstellung auf 3,86 Mio. Unzen geschätzt.
Magnetwerkstoffe
Chemischer Apparatebau, Labor- und Analysegeräte
Schmelztiegel für die Glasherstellung
Glaseinschmelzlegierungen
Medizinische Implantate, Legierungszusatz in Dentalwerkstoffen (siehe auch: Biomaterial)
Herzschrittmacher
Schubdüsen, Verkleidungen für Raketen
Spinndüsen
Platinspiegel (Spiegel und Glasfenster, die nur auf der vom Glas abgewandten Seite reflektieren, und die im Gegensatz zu Silberspiegeln nicht anlaufen können)
Laserdruckern (Ladekorona)
Platingeräte für die Spezialglasschmelze

Im Gegensatz zu den oben genannten Verwendungen, die Platin als Metall benutzen, gibt es auch eine hochwirksame und daher wichtige Klasse von Arzneimitteln gegen Krebs (Cytostatika), die Platinverbindungen enthalten, beispielsweise Cisplatin, Carboplatin und Oxaliplatin.

Der Internationale Kilogrammprototyp, der in einem Tresor des Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) aufbewahrt wird, besteht aus einer Legierung von 90% Platin und 10% Iridium.

Aus derselben Legierung besteht das Internationale Meterprototyp von 1889, das bis 1960 das Meter definierte.

Als Platin im Sinne der Kombinierten Nomenklatur gelten gemäß Anmerkung 4.B zu Kapitel 71 Platin, Iridium, Osmium, Palladium, Rhodium und Ruthenium.

Legierungen

Fasserplatin ist eine Legierung bestehend aus ca. 96 % reinem Platin und ca. 4 % reinem Palladium (Schmelzpunkt: 1750 °C, Dichte: 20,8 g/cm³, Brinellhärte: 55, Zugfestigkeit: 314 N/mm², Bruchdehnung: 39).

Juwelierplatin ist eine Legierung bestehend aus ca. 96 % reinem Platin und ca. 4 % reinem Kupfer (Schmelzpunkt: 1730 °C, Dichte: 20,3 g/cm³, Brinellhärte: 110, Zugfestigkeit: 363 N/mm², Bruchdehnung: 25).

Beide Legierungen werden in der Schmuckindustrie häufig für Platin-Schmuck verwendet.

Pt1Ir ist eine Legierung aus 99% Platin und 1% Iridium für die Herstellung von Geräten für die optische Glasschmelze.
Pt3Ir ist eine Legierung aus 97% Platin und 3% Iridium für die Herstellung von Rührwerken für die optische Glasschmelze.
Pt5Rh ist eine Legierung aus 95% Platin und 5% Rhodium für die Herstellung von Rührwerken für die optische Glasschmelze.
Pt10Rh ist eine Legierung aus 90% Platin und 10% Rhodium für die Herstellung von Geräten für die technische Glasschmelze.
Pt20Rh ist eine Legierung aus 80% Platin und 20% Rhodium für die Herstellung von Geräten für die technische Glasschmelze.
Pt30Rh ist eine Legierung aus 70% Platin und 30% Rhodium für die Herstellung von Geräten für die technische Glasschmelze.
FKS Pt ist ein Werkstoff aus reinem Pt mit ca. 0,2% Zirkonoxid für die Herstellung von Geräten für die optische Glasschmelze.
FKS Pt10Rh ist eine Legierung aus 90% Platin und 10% Rhodium mit ca. 0,2% Zirkonoxid für die Herstellung von Geräten für die technische Glasschmelze.
ODS Pt ist ein Werkstoff aus reinem Pt mit ca. 0,2% Yttriumoxid für die Herstellung von Geräten für die optische Glasschmelze.
ODS Pt10Rh ist eine Legierung aus 90% Platin und 10% Rhodium mit ca. 0,2% Yttriumoxid für die Herstellung von Geräten für die technische Glasschmelze.
ODS Pt20Rh ist eine Legierung aus 80% Platin und 20% Rhodium mit ca. 0,2% Yttriumoxid für die Herstellung von Geräten für die technische Glasschmelze.

Die ODS und FKS Werkstoffe haben in etwa die gleichen physikalischen Eigenschaften, aber werden aus patentrechtlichen Gründen mit Yttrium.- bzw Zirkonoxid hergestellt.

Diese Legierungen werden von den Spezialglasherstellern wie zum Beispiel Hoya und Asahi in Japan, Corning in den USA, Saint-Gobain in Frankreich und Schott in Deutschland für unzählige Geräte in der Glasschmelztechnik verwendet.

Sicherheitshinweise

Platin ist normalerweise nicht gesundheitsschädigend. Seine Verbindungen sollten als hochtoxisch angesehen werden.

Verbindungen

Platin(IV)-oxid-Hydrat (PtO₂ · x H₂O) braunschwarzes Pulver, findet als Katalysator ausgedehnte Anwendungen in der organischen Chemie
Platin(VI)-oxid (PtO₃)
Platin(II)-chlorid (PtCl₂), Platin(IV)-chlorid (PtCl₄)
Tetrachloroplatin(II)-säure (H₂[PtCl₄])
Hexachloridoplatin(IV)-säure (H₂[PtCl₆[)
Platin(IV)-fluorid (PtF₄)
Platin(V)-fluorid (PtF₅)
Platin(VI)-fluorid (PtF₆)
Platin(II)-bromid (PtBr₂)
Platin(IV)-bromid (PtBr₄)
Platin(II)-iodid (PtI₂)
Platin(IV)-iodid (PtI₄)

Ein Beispiel für eine Verbindung mit Platin in der Oxidationstufe 0 ist

Tetrakis(triphenylphosphin)platin (Pt(PPh₃)₄)

Verbindungen mit Silizium (z. B. für Infrarot-Kameras):

PtSi
Pt₂Si
Pt₃Si

Verbindungen mit Aluminium:

PtAl₂ ist eine kristalline, spröde, goldgelbe Verbindung
Pt₃Al ist ebenfalls kristallin, aber silbern

Einzelnachweise

↑ Eintrag zu Platin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
↑ tagesaktuelle Edelmetallpreise

Literatur

Ältere Literatur

A. Gutbier, Fr. Bauriedel: Über Platin. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 42(4), S. 4243–4249 (1909), ISSN 0365-9496
H. Rabe: Platin und die Tentelewsche Chemische Fabrik. Zeitschrift für Angewandte Chemie 39(46), S. 1406–1411 (1926), ISSN 0932-2132
W. Manchot, G. Lehmann: Über einwertiges Platin. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (A and B Series), 63(10), S. 2775–2782 (1930), ISSN 0365-9496

Aktuelle Literatur

Anonymus: Platin. Das edelste aller Edelmetalle Geschichte, Produktion, Anwendung. Metall (Berlin) 57(12), S. 777–784 (2003), ISSN 0026-0746
Michael Groß: Als der Platin-Rubel rollte. Chemie in unserer Zeit 38(5), S. 308 (2004), ISSN 0009-2851
Ingo Ott, Ronald Gust: Medizinische Chemie der Platinkomplexe: Besonderheiten anorganischer Zytostatika. Pharmazie in unserer Zeit 35(2), S. 124–133 (2006), ISSN 0048-3664
Anonymus: Die Platin Referenz: Der Klassiker Pt100 wird 100. Elektronik Industrie 37(5), S. 44–45 (2006), ISSN 0174-5522

Weblinks

Wiktionary: Platin – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Platin – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Platinisotope
Mineralienatlas:Platin (Wiki)

[BGIA_GESTIS-1] Eintrag zu Platin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)

[2] tagesaktuelle Edelmetallpreise

[2]