Grupo del platino

Los metales del grupo del platino (abreviados como PGM; alternativamente, los platinoides, platinides, platidises, grupo del platino, metales del platino, familia del platino o elementos del grupo del platino) son seis elementos metálicos nobles y preciosos agrupados en la tabla periódica.. Estos elementos son todos metales de transición en el bloque d (grupos 8, 9 y 10, períodos 5 y 6).

Los seis metales del grupo del platino son rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio y platino. Tienen propiedades físicas y químicas similares y tienden a ocurrir juntos en los mismos depósitos minerales. Sin embargo, se pueden subdividir en elementos del grupo del platino del grupo del iridio (IPGE: Os, Ir, Ru) y elementos del grupo del platino del grupo del paladio (PPGE: Rh, Pt, Pd) en función de su comportamiento en los sistemas geológicos..

Los tres elementos por encima del grupo del platino en la tabla periódica (hierro, níquel y cobalto) son todos ferromagnéticos; estos, incluido el elemento lantánido gadolinio, son los únicos metales de transición conocidos con esta propiedad.

Historia

El platino natural y las aleaciones ricas en platino fueron conocidos por los estadounidenses precolombinos durante muchos años. Sin embargo, a pesar de que el metal fue utilizado por los pueblos precolombinos, la primera referencia europea al platino aparece en 1557 en los escritos del humanista italiano Julio César Scaliger (1484-1558) como una descripción de un metal misterioso encontrado en las minas de Centroamérica. entre Darién (Panamá) y México ("hasta ahora imposible de fundir por ninguna de las artes españolas").

El nombre platino se deriva de la palabra española platina "pequeña plata", el nombre que le dieron al metal los colonos españoles en Colombia. Consideraban el platino como una impureza no deseada en la plata que extraían.

En 1815, el rodio y el paladio habían sido descubiertos por William Hyde Wollaston, y el iridio y el osmio por su amigo cercano y colaborador Smithson Tennant.

Propiedades y usos

Los metales de platino tienen muchas propiedades catalíticas útiles. Son muy resistentes al desgaste y al deslustre, lo que hace que el platino, en particular, sea muy adecuado para la joyería fina. Otras propiedades distintivas incluyen resistencia al ataque químico, excelentes características de alta temperatura, alta resistencia mecánica, buena ductilidad y propiedades eléctricas estables. Además de su aplicación en joyería, los metales de platino también se utilizan en medicamentos contra el cáncer, industrias, odontología, electrónica y catalizadores de escape de vehículos (VEC). Los VEC contienen platino sólido (Pt), paladio (Pd) y rodio (Rh) y se instalan en el sistema de escape de los vehículos para reducir las emisiones nocivas, como el monóxido de carbono (CO), al convertirlas en emisiones menos dañinas.

Ocurrencia

En general, las rocas ígneas ultramáficas y máficas tienen un contenido de trazas de PGE relativamente alto y los granitos bajos. Trazas geoquímicamente anómalas ocurren predominantemente en espinelas y sulfuros de cromo. Las rocas ígneas máficas y ultramáficas albergan prácticamente todo el mineral PGM primario del mundo. Las intrusiones en capas máficas, incluido el complejo Bushveld, superan con creces a todos los demás entornos geológicos de los depósitos de platino. Otros depósitos de PGE económicamente significativos incluyen intrusiones máficas relacionadas con basaltos de inundación y complejos ultramáficos del tipo Alaska, Urales.

Minerales PGM

Los minerales típicos para PGM contienen ca. 10 g PGM/tonelada de mineral, por lo que se desconoce la identidad del mineral en particular.

Platino

El platino puede ocurrir como un metal nativo, pero también puede ocurrir en varios minerales y aleaciones diferentes. Dicho esto, el mineral de Sperrylita (arseniuro de platino, PtAs ₂) es, con mucho, la fuente más importante de este metal.Una aleación de platino e iridio de origen natural, el platinoiridio, se encuentra en el mineral cooperita (sulfuro de platino, PtS). El platino en un estado nativo, a menudo acompañado de pequeñas cantidades de otros metales de platino, se encuentra en depósitos aluviales y de placer en Colombia, Ontario, los Montes Urales y en ciertos estados del oeste de América. El platino también se produce comercialmente como subproducto del procesamiento del mineral de níquel. Las enormes cantidades de mineral de níquel procesado compensan el hecho de que el platino constituye solo dos partes por millón del mineral. Sudáfrica, con vastos depósitos de mineral de platino en el arrecife Merensky del complejo Bushveld, es el mayor productor mundial de platino, seguido por Rusia.El platino y el paladio también se extraen comercialmente del complejo ígneo Stillwater en Montana, EE. UU. Los líderes en la producción de platino primario son Sudáfrica y Rusia, seguidos de Canadá, Zimbabue y Estados Unidos.

Osmio

El osmiridio es una aleación natural de iridio y osmio que se encuentra en las arenas de los ríos que contienen platino en los Montes Urales y en América del Norte y del Sur. También existen trazas de osmio en los minerales que contienen níquel que se encuentran en la región de Sudbury, Ontario, junto con otros metales del grupo del platino. Aunque la cantidad de metales de platino que se encuentran en estos minerales es pequeña, el gran volumen de minerales de níquel procesados ​​hace posible la recuperación comercial.

Iridio

El iridio metálico se encuentra con platino y otros metales del grupo del platino en depósitos aluviales. Las aleaciones de iridio naturales incluyen osmiridio e iridosmina, ambas mezclas de iridio y osmio. Se recupera comercialmente como subproducto de la extracción y el procesamiento del níquel.

Rutenio

El rutenio se encuentra generalmente en minerales con los otros metales del grupo del platino en los Montes Urales y en América del Norte y del Sur. También se encuentran cantidades pequeñas pero comercialmente importantes en pentlandita extraída de Sudbury, Ontario y en depósitos de piroxenita en Sudáfrica.

Rodio

La extracción industrial del rodio es compleja, ya que se presenta en minerales mezclados con otros metales como paladio, plata, platino y oro. Se encuentra en minerales de platino y se obtiene libre como un metal inerte blanco que es muy difícil de fusionar. Las principales fuentes de este elemento se encuentran en Sudáfrica, Zimbabue, en las arenas de los ríos de los Montes Urales, América del Norte y del Sur, y también en el área minera de sulfuro de cobre y níquel de la región de la cuenca de Sudbury. Aunque la cantidad en Sudbury es muy pequeña, la gran cantidad de mineral de níquel procesado hace que la recuperación de rodio sea rentable. Sin embargo, la producción mundial anual en 2003 de este elemento es de sólo 7 u 8 toneladas y existen muy pocos minerales de rodio.

Paladio

El paladio se aloja preferentemente en minerales de sulfuro, principalmente en pirrotita. El paladio se encuentra como metal libre y aleado con platino y oro con metales del grupo del platino en depósitos de placer de los Montes Urales de Eurasia, Australia, Etiopía, América del Sur y del Norte. Sin embargo, se produce comercialmente a partir de depósitos de níquel-cobre que se encuentran en Sudáfrica y Ontario, Canadá. El gran volumen de mineral de níquel-cobre procesado hace que esta extracción sea rentable a pesar de su baja concentración en estos minerales.

Producción

La producción de metales individuales del grupo del platino normalmente comienza a partir de residuos de la producción de otros metales con una mezcla de varios de esos metales. La purificación generalmente comienza con los residuos del ánodo de la producción de oro, cobre o níquel. Esto da como resultado un proceso de extracción muy intensivo en energía, lo que conlleva consecuencias ambientales. Dado que se espera que aumenten las emisiones de platino como resultado de una mayor demanda de metales de platino, así como de la expansión de la actividad minera en el Complejo Ígneo Bushveld, se necesita más investigación para determinar los impactos ambientales. Los métodos de purificación clásicos aprovechan las diferencias en la reactividad química y la solubilidad de varios compuestos de los metales que se extraen. Estos enfoques han dado paso a nuevas tecnologías que utilizan la extracción por solventes.

La separación comienza con la disolución de la muestra. Si se usa agua regia, se producen los complejos de cloruro. Dependiendo de los detalles del proceso, que a menudo son secretos comerciales, los PGM individuales se obtienen como los siguientes compuestos: el poco soluble (NH ₄) ₂ IrCl ₆ y (NH ₄) ₂ PtCl ₆, PdCl ₂ (NH ₃) ₂, los volátiles OsO ₄ y RuO ₄, y [RhCl(NH ₃) ₅ ]Cl ₂.

Producción en reactores nucleares

Cantidades significativas de los tres metales ligeros del grupo del platino (rutenio, rodio y paladio) se forman como productos de fisión en los reactores nucleares. Con la escalada de precios y el aumento de la demanda mundial, los metales nobles producidos en reactores se están convirtiendo en una fuente alternativa. Se dispone de varios informes sobre la posibilidad de recuperar metales nobles de fisión a partir del combustible nuclear gastado.

Preocupaciones ambientales

Anteriormente se pensaba que los metales del grupo del platino tenían muy pocos atributos negativos en comparación con sus propiedades distintivas y su capacidad para reducir con éxito las emisiones nocivas de los gases de escape de los automóviles. Sin embargo, incluso con todos los aspectos positivos del uso del platino metálico, es necesario considerar los efectos negativos de su uso en el impacto que podría tener en el futuro. Por ejemplo, se considera que el Pt metálico no es químicamente reactivo ni alergénico, por lo que cuando los VEC emiten Pt en forma metálica y de óxido, se considera relativamente seguro. Sin embargo, el Pt puede solubilizarse en el polvo de las carreteras, entrar en las fuentes de agua, el suelo y en los animales a través de la bioacumulación. Sin embargo, estos impactos de los grupos platino no se consideraron anteriormente.con el tiempo, la acumulación de metales del grupo del platino en el medio ambiente puede representar un riesgo mayor de lo que se pensaba anteriormente. Se necesita investigación futura para comprender completamente la amenaza de los metales de platino, especialmente porque a medida que se conducen más automóviles, hay más emisiones de metales de platino.

La bioacumulación de metales Pt en animales puede representar un riesgo significativo para la salud tanto de los humanos como de la biodiversidad. Las especies tenderán a volverse más tóxicas si su fuente de alimento está contaminada por estos peligrosos metales Pt emitidos por los VEC. Esto puede dañar potencialmente a otras especies, incluidos los humanos, si comemos estos animales peligrosos, como los peces.

Los metales de platino extraídos durante el proceso de minería y fundición también pueden causar impactos ambientales significativos. En Zimbabue, un estudio mostró que la minería del grupo del platino generaba importantes riesgos ambientales, como la contaminación de las fuentes de agua, el drenaje de aguas ácidas y la degradación ambiental.

Otro peligro del Pt es la exposición a sales de Pt halogenadas, que pueden causar reacciones alérgicas en altas tasas de asma y dermatitis. Este es un peligro que a veces se puede ver en la producción de catalizadores industriales, provocando reacciones en los trabajadores. Los trabajadores retirados inmediatamente del contacto posterior con las sales de platino no mostraron evidencia de efectos a largo plazo; sin embargo, la exposición continua podría provocar efectos en la salud.

También es posible que sea necesario reevaluar el uso de platino en medicamentos, ya que algunos de los efectos secundarios de estos medicamentos incluyen náuseas, pérdida de la audición y nefrotoxicidad. El manejo de estos medicamentos por parte de profesionales, como enfermeras, también ha provocado algunos efectos secundarios, como aberraciones cromosómicas y pérdida de cabello. Por lo tanto, es necesario evaluar y considerar los efectos a largo plazo del uso y la exposición a fármacos de platino para determinar si son seguros para su uso en la atención médica.

Si bien la exposición a volúmenes relativamente bajos de emisiones de metales del grupo del platino puede no tener efectos a largo plazo en la salud, existe una preocupación considerable sobre cómo la acumulación de emisiones de metales Pt afectará el medio ambiente y la salud humana. Esta es una amenaza que necesitará más investigación para determinar los niveles seguros de riesgo, así como las formas de mitigar los peligros potenciales de los metales del grupo del platino.