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Platin




Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Platin, Pt, 78
Serie Übergangsmetalle
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
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 32, 17, 1
Austrittsarbeit 5,7–6,35 eV
1. Ionisierungsenergie 870 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1791 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Dichte 21,45 g/cm3
Mohshärte 4,3
Magnetismus paramagnetisch
Schmelzpunkt 2045 K (1772 °C)
Siedepunkt 4100 K (3827 °C)
Molares Volumen 9,1 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 510 kJ/mol
Schmelzwärme 19,6 kJ/mol
Dampfdruck

0,0312 Pa bei 2045 K

Schallgeschwindigkeit 2680 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 130 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 9,66 · 106 S/m
Chemisch
Oxidationszustände 0, +2, +4, +6
Oxide (Basizität) PtO, PtO2 (leicht basisch)
Normalpotential 1,118 V (Pt2+ + 2e- → Pt)
Elektronegativität 2,28 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
188Platin

{syn.}

10,2 d ε 0,507 188Ir
189Platin

{syn.}

10,87 h ε 1,971 189Ir
190Platin

0,01 %

6,5 · 1011 a α 3,249 186Os
191Pt

{syn.}

2,96 d ε 1,019 191Ir
192Pt

0,79 %

Stabil
193Pt

{syn.}

50 a ε 0,057 193Ir
194Pt

32,9 %

Stabil
195Pt

33,8 %

Stabil
196Pt

25,3 %

Stabil
197Pt

{syn.}

19,8915 h β 0,719 197Au
198Pt

7,2 %

Stabil
199Pt

{syn.}

30,80 min β 1,702 199Au
200Pt

{syn.}

12,5 h β 0,660 200Au
NMR-Eigenschaften
  Spin γ in
rad·T−1·s−1
E fL bei
B = 4,7 T
in MHz
195Pt 1/2 5,751 · 107 0,00994 43
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung

R- und S-Sätze R:
S:
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.


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.

 

Inhaltsverzeichnis

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 schlicht 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. Unerfahren mit derlei Dingen, unaufgeklärt wie man besonders weitab des Abendlandes war, voll Aberglauben, Mutmaßungen und Zauberei, dachte man an „unreifes“ Gold und warf es wieder in die Flüsse Ecuadors zurück. Immerhin, es hatte doch schon das gleiche spezifische Gewicht wie Gold und lief selbst im Feuer nicht an, nur die schöne gelbe Farbe fehlte noch. Demzufolge 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.

Der schwedische Wissenschaftler Theophil Scheffer klassifizierte 1751 Platin als Edelmetall. Platin war wertvoll geworden. Ein Metall für Könige, nur noch eine Frage der Zeit, bis die Herrscher Europas darauf aufmerksam wurden. Aufgrund der hohen Schmelztemperatur von 1772 °C konnte Platin lange Zeit gar nicht rein verarbeitet werden. Durch Legieren mit einigen Prozent Zinn (und auch Kupfer), ließ sich immerhin Platinpulver bei den damals erzeugbaren Temperaturen von maximal 1200–1500 Grad zu einem homogenen Material verschmelzen und auch gießen. Die ersten Versuche, sauberes Platin zu schmelzen, gelangen im Brennpunkt eines großen Hohlspiegels. Erst 1772 ermöglichte es die Entdeckung des Sauerstoffs, ausreichend heißes Feuer zu erzeugen. Doch reines, verformbares Metall ließ sich, abgesehen von Kleinstmengen, immer noch nicht zuverlässig erzeugen. Das Edelmetall nimmt in der Schweißhitze des Kohlenfeuers beispielsweise bereitwillig Kohlenstoff auf und versprödet daraufhin.

Um 1780 verfügte Ludwig XVI., König von Frankreich, dass nur der König Platin besitzen dürfe. Sein Hofgoldschmied Marc Etienne Janety schuf ihm daraus wundervolle Objekte, unter anderem ein komplettes Service mit kobaltblauem Email. Um nicht hinter seinem französischen Konkurrenten zu stehen, beauftragte Karl III. von Spanien, auch ein Platinenthusiast, 1788 den Juwelier Francisco Alonso, einen prunkvollen Platinkelch zu fertigen. Der 30 Zentimeter hohe und zwei Kilogramm schwere Kelch wurde Papst Pius VI. überreicht.

1795 führte Frankreich als erstes Land der Welt das metrische System für Maße und Gewichte ein. Platin wurde als geeignetes Metall für diese Aufgabenstellung ausgewählt – es ist langlebig, nutzt sich nicht ab und verändert dadurch nicht das normierte Maß. Das Original dieses Platinzylinders, das Urkilogramm befindet sich heute im Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), nahe Paris.

Zahlreiche Entdeckungen und wissenschaftliche Fortschritte im Zuge der Aufklärung ermöglichten es 1803 dem britischen Wissenschaftler William Hyde Wollaston, eine brauchbare Methode zur Erzeugung von reinem, duktilem Platin zu entwickeln. Das Platinbegleitmetall Palladium wird dabei entdeckt. In Russland wurden 1819 im Ural ergiebige Platinvorkommen entdeckt. Zeitgleich erwachte das Interesse an diesem Material und man isolierte weitere Platinbegleitmetalle wie Rhodium und Iridium. Fortschritte in der Chemie und die Beherrschung der Elektrizität eröffneten im 19. Jahrhundert neue Anwendungsbereiche für das hitzebeständige Edelmetall. Von 1828 bis 1845 wurde in Russland unter Zar Nikolaus I. der Platinrubel Zahlungsmittel. 1856 erschmolz der deutsche Apotheker und Chemiker Wilhelm Carl Heraeus dann Platin in einer Knallgasflamme und begründete mit dieser Technologie die Platinschmelze "W.C. Heraeus". Ende des 19. Jahrhunderts wurden ca. 1000 kg Metall verarbeitet. 1866 entdeckte man die reichen Diamantvorkommen in Kimberley in Südafrika, einige Jahre später dann auch die Platinvorkommen.

1884 fertigt Peter Carl Fabergé, der Juwelier des russischen Zaren Alexander III, ein Prunk-Ei mit Platinapplikationen an. Sofort ist das russische Fabergé-Ei „en vogue“. In Europa setzt ein beispielloser Ansturm auf Platinschmuck mit Brillanten ein. Ende des 19. Jahrhunderts, der Belle Epoque, zieren sich Kaiser, Könige, Zaren, Maharadschas mit Platin. Spaniens König, Karl IV., gibt in seiner Sommerresidenz, dem Palacido Real in Aranjuez, ein 'Chambre en platine' in Auftrag. Es wurde unter Verwendung edler Hölzer mit Platineinlagen angefertigt.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts fertigt Louis Cartier erstmals Schmuck vollständig aus Platin, um die Brillanz der Diamanten zu unterstreichen. Seine Kunstfertigkeit im Umgang mit Platin ist konkurrenzlos, und König Edward VII. von England bejubelt ihn als den „Juwelier der Könige und König der Juweliere“. Der Maharadscha von Patiala lässt sich von Cartier Diademe und aufwändigen Turbanschmuck aus dem weißen Edelmetall anfertigen. Kostbare Stoffe werden unter anderem mit Platinfäden gewebt. Der Platinpreis übersteigt seinerzeit den von Gold um das Achtfache.

Deutschland, um die Jahrhundertwende weltführend in der Chemietechnik, entwickelt wichtige chemietechnologische Syntheseverfahren mit Hilfe von Katalysatoren. Das 1910 in der BASF entwickelte Haber-Bosch-Verfahren wird eingeführt. Das entstehende Ammoniak wird wiederum im Ostwaldverfahren großtechnologisch an Platin-Rhodium-Katalysatoren zu Stickoxiden umgesetzt, deren Endprodukte, die Nitrate, wichtige Ausgangssubstanzen für Kunstdünger, Sprengstoffe und vielerlei andere Chemikalien darstellen. 1912 kommt Weißgold als Schmuckplatinersatz auf den Markt. Im selben Jahr sinkt die Titanic und in Folge dessen trauert auch New Yorks High Society. Schwarz-Weiß ist angesagt und „bijoux de deuil“ (Trauerschmuck). Natürlich wird Platin als weißes Metall dafür gerne verwendet.

Hans Merensky, ein deutscher Geologe entdeckt 1924 die enormen Platinvorkommen bei Johannesburg in Südafrika. Damit beginnt die moderne Platinindustrie.

Der Tonfilm wird erfunden und Hollywoodstars wie Jean Harlow, Marlene Dietrich und Mae West tragen Platinschmuck selbstbewusst öffentlich zur Schau. Platin erobert Hollywood, Frank Capra dreht 1931 den Film Platinum Blonde (vor Blondinen wird gewarnt).

Zur Krönung von König Georg VI. trägt Elizabeth Bowes-Lyon (die Mutter von Königin Elisabeth II.) 1937 eine elegante Krone aus Platin die den Koh-I-Noor-Diamanten zeigt. Edward, mittlerweile Duke von Windsor, verwöhnt seine Frau Wallis Simpson mit Platinschmuck von Cartier. Wallis, Herzogin von Windsor, Schmuckexpertin par excellence, äußert öffentlich, dass Platinschmuck der einzige wirklich geeignete für Abendempfänge sei. Die Herzogin erhält für ihre Sammlung die Brosche „Panthère de Cartier“ mit blauen Saphiren und Diamanten, heute ein vielkopierter Schmuckklassiker.

Während des Zweiten Weltkriegs war Platin wegen seiner Bedeutung für die Stickoxidsynthese und damit der Sprengstoffproduktion beiderseits des Atlantiks kriegswichtiger Rohstoff, und die Herstellung von Platinschmuck deshalb verboten.

Die Staaten mit der größten Förderung

  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 Fördermengen
(in t)
1 Südafrika 140
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 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. Allerdings werden Platinkatalysatoren schnell durch Alterung und Verunreinigungen inaktiv (vergiftet).

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 wertvolles Metall - das Gramm kostet etwa doppelt so viel wie ein Gramm Gold und fast hundertmal soviel wie Silber. 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 wurde 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)


  • 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.

Sicherheitshinweise

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

Verbindungen

  • Platin(VI)-oxid (PtO3)
  • Platin(II)-chlorid (PtCl2), Platin(IV)-chlorid (PtCl4)
  • Tetrachloroplatin(II)-säure (H2PtCl4)
  • Hexachloroplatin(IV)-säure (H2PtCl6)
  • 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

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
  • Platinisotope
  • Mineralienatlas:Platin (Wiki)
 
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