بلاتين

خصائص البلاتين

في هذا الإطار، ولا يذوب البلاتين في أغلب الأحماض منفردة، لكنه يذوب في الماء الملكي، وهو مزيج من حمض النتريك وحمض الهيدروكلوريك. وتُعد مقاومته الكيميائية من أهم خصائصه التي تميزه عن كثير من الفلزات الأخرى.

علاوةً على ذلك، كما يمتلك البلاتين نشاطًا تحفيزيًا مرتفعًا، إذ يستطيع تسريع عدد من التفاعلات الكيميائية دون أن يُستهلك بالضرورة في التفاعل نفسه. ولذلك يُستعمل بوصفه حفازاً في عدد من العمليات الصناعية، كما تُستغل خواصه التحفيزية في المحولات الحفازة وبعض تقنيات الطاقة الكيميائية.

من جهة ثانية، وتتميز كيمياء البلاتين بقدرته على تكوين عدد كبير من المعقدات التناسقية، ولا سيما مع المركبات التي تعمل بوصفها ربيطات، وقد دُرست معقدات البلاتين(II) التي تحتوي على كربينات البنزوإيميدازولين-2-يلدين بصورة تفصيلية، بما في ذلك مقارنة المعقدات الأحادية والثنائية للكربينات.

إضافةً إلى ذلك، من الناحية الكيميائية، يتميز البلاتين بخمول نسبي مقارنة بكثير من الفلزات، إلا أنه ليس خاملًا تمامًا؛ إذ يمكنه تكوين مركبات ومعقدات كيميائية متعددة، وتظهر له حالات أكسدة مختلفة، من أبرزها حالتا الأكسدة +2 و+4.

من جانب آخر، يمتلك البلاتين عددًا ذريًا قدره 78 وكتلة ذرية نسبية تبلغ نحو 195.084، وتوزيعه الإلكتروني في الحالة الأرضية هو [Xe] 4f14 5d9 6s1. وله نظائر طبيعية متعددة، من بينها البلاتين-190 والبلاتين-192 والبلاتين-194 والبلاتين-195 والبلاتين-196 والبلاتين-198.

من جانب آخر، يتميز البلاتين بمقاومة عالية للتآكل والأكسدة، ولا يفقد بريقه بسهولة عند تعرضه للهواء في الظروف المعتادة. وتساعد هذه الخواص، إلى جانب ارتفاع درجة انصهاره وثباته الكيميائي، على استخدامه في البيئات التي تتطلب مقاومة للحرارة والتآكل.

ومن ناحية أخرى، البلاتين فلز أبيض فضي لامع، يتميز بكثافة عالية تبلغ نحو 21.5 غ/سم³، ودرجة انصهار تبلغ نحو 1768.2 °م، ودرجة غليان تبلغ نحو 3825 °م. وهو صلب في درجة حرارة الغرفة، وينتمي إلى المجموعة 10 والدورة السادسة والكتلة d في الجدول الدوري.

إضافةً إلى ذلك، وتفسر هذه المجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبلاتين تنوع استخداماته في المجالات الصناعية والعلمية والطبية، ولا سيما في التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل والحرارة أو نشاطًا تحفيزيًا مميزًا.

علاوةً على ذلك، وينتمي البلاتين إلى مجموعة فلزات البلاتين، وهي مجموعة تضم ستة عناصر فلزية هي الروثينيوم والروديوم والبلاديوم والأوزميوم والإريديوم والبلاتين. وتشترك هذه العناصر في عدد من الخصائص الكيميائية والفيزيائية، مع اختلاف خصائص كل عنصر وسلوكه الكيميائي.

إضافةً إلى ذلك، يُعد البلاتين من الفلزات القابلة للطرق والسحب، ويمكن تشكيله في صفائح وأسلاك دقيقة، كما يتميز بقدرته على تكوين سبائك مع عدد كبير من الفلزات. وتجعله هذه الخصائص مناسبًا لتطبيقات تتطلب الجمع بين المتانة ومقاومة التآكل والثبات عند درجات الحرارة المرتفعة.

إعادة تدوير البلاتين

إضافةً إلى ذلك، وتشمل تقنيات استرداد عناصر مجموعة فلزات البلاتين من المحفزات المستعملة مسارات حرارية معدنية ومسارات استخلاص مائي، كما يجري تطوير تقنيات تعتمد على الاستخلاص الحيوي ووسائل انتقائية أخرى. وتختلف مزايا هذه الطرق من حيث كفاءة الاسترداد، واستهلاك الطاقة والمواد الكيميائية، وتكوين النفايات، وانتقائية فصل البلاتين عن بقية الفلزات.

معرض صور

إضافةً إلى ذلك، تمثل إعادة تدوير البلاتين مصدرًا مهمًا للحصول على الفلز من المواد التي انتهى عمرها التشغيلي، وتكتسب أهمية خاصة بسبب ندرة الموارد الطبيعية وارتفاع القيمة الاقتصادية للفلز والطاقة والموارد اللازمة لاستخراجه وتنقيته من الخامات الأولية. وقد أشارت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية إلى أن البلاتين والبلاديوم والروديوم المعاد تدويرها توفر نسبة مهمة من الإمداد العالمي بهذه الفلزات.

إضافةً إلى ذلك، وتساعد إعادة التدوير على إبقاء البلاتين في دورة الاستخدام بدل فقده بعد انتهاء عمر المنتجات التي تحتوي عليه، كما يمكن أن تقلل الحاجة إلى إنتاج كميات إضافية من الخام الأولي. ولهذا أصبحت استعادة البلاتين من المصادر الثانوية جزءًا مهمًا من إدارة إمدادات هذا الفلز، ولا سيما في ظل تركز موارده وإنتاجه الأولي جغرافيًا.

روابط خارجية

من جهة ثانية، وتُعد المحولات الحفازة المستعملة في المركبات من أهم مصادر البلاتين المعاد تدويره، إلى جانب بعض أنواع المجوهرات والمعدات الإلكترونية والمخلفات الصناعية والمحفزات المستعملة في العمليات الكيميائية. وتختلف كمية البلاتين القابلة للاسترداد باختلاف نوع المنتج وعمره وتركيب المادة الحفازة وطريقة جمعها ومعالجتها.

من جهة ثانية، وتبدأ إعادة التدوير عادةً بجمع المواد المحتوية على البلاتين وفرزها وتحضيرها، ثم معالجة المادة بوسائل حرارية أو كيميائية بهدف تحرير الفلزات من الحوامل التي توجد فيها. وفيما بعد تُستعمل عمليات استخلاص وفصل وتنقية لاستعادة البلاتين وفصله عن البلاديوم والروديوم وبقية عناصر مجموعة فلزات البلاتين والشوائب الأخرى.

تركيز الخام ومعالجته

ومن ناحية أخرى، بعد استخراج الخام، يُسحق ويُطحن لتحرير المعادن الحاوية لعناصر مجموعة البلاتين من الصخور المحيطة بها. وتُستعمل عمليات التركيز، ومنها التعويم الرغوي، لزيادة تركيز المعادن الكبريتيدية الحاوية لهذه العناصر قبل مراحل المعالجة الحرارية والاستخلاص اللاحقة. وفي بعض العمليات التقليدية تُعالج المركزات بالصهر لإنتاج مادة منصهرة مركزة تحتوي على عناصر مجموعة البلاتين إلى جانب النيكل والنحاس وغيرها من الفلزات.

إضافةً إلى ذلك، وتعتمد ملاءمة هذه العمليات على طبيعة الخام وتركيبه المعدني؛ فتعقيد خامات عناصر مجموعة البلاتين وانخفاض درجاتها قد يحدان من ملاءمة بعض مسارات الصهر التقليدية، ولذلك دُرست وطُورت مسارات استخلاص مائية مباشرة وغيرها من التقنيات البديلة.

خلايا الوقود وإنتاج الطاقة

وفي هذا الصدد، يُستعمل البلاتين بوصفه حفازًا في بعض أنواع خلايا الوقود، ولا سيما خلايا وقود غشاء تبادل البروتون، حيث يساعد على تسريع التفاعلات الكهروكيميائية اللازمة لتوليد الكهرباء من الهيدروجين والأكسجين. وتُعد خلايا الوقود التي تعتمد على حفازات البلاتين من التطبيقات المهمة في تقنيات الطاقة منخفضة الانبعاثات، مع استمرار البحث عن مواد تقلل كمية البلاتين المطلوبة أو تستبدله جزئيًا.

تكرير النفط والصناعات البتروكيميائية

كذلك، تُستعمل حفازات قائمة على البلاتين في تكرير النفط، ولا سيما في عمليات الإصلاح الحفزي التي تُستعمل لتحسين خواص مكونات الوقود وإنتاج مركبات عطرية ووقود ذي رقم أوكتان مرتفع. ويُعد النشاط التحفيزي للبلاتين في هذه العمليات من أهم أسباب استخدامه في الصناعة البتروكيميائية.

استخلاص البلاتين من المصادر الثانوية وإعادة تدويره

كذلك، وتتضمن تقنيات إعادة التدوير الحديثة مسارات استخلاص مائي ومعالجة حرارية معدنية، وقد تُستعمل مراحل متتابعة من المعالجة الحرارية والإذابة والفصل الكيميائي. كما يجري تطوير تقنيات أكثر انتقائية وأقل أثرًا بيئيًا لاسترداد عناصر مجموعة البلاتين من المصادر الثانوية.

من جانب آخر، وتشمل معالجة المواد المستعملة عادةً مراحل أولية لتحضير المادة، تليها عمليات حرارية أو مائية، ثم الإذابة والترسيب أو الاستخلاص بالمذيبات وغيرها من عمليات الفصل والتنقية. وقد أصبحت معالجة المحفزات المستهلكة مجالًا مهمًا في استرداد البلاتين بسبب القيمة العالية للفلزات الموجودة فيها.

ومن جهة أخرى، لا يقتصر الحصول على البلاتين على الخامات الأولية؛ إذ يُستعاد كذلك من المواد المستعملة والمخلفات الصناعية، ولا سيما المحولات الحفازة المستهلكة، إضافة إلى بعض المعدات الإلكترونية والمجوهرات والمواد المحتوية على عناصر مجموعة البلاتين. وتمثل إعادة التدوير مصدرًا ثانويًا مهمًا للبلاتين والبلاديوم والروديوم.

المركبات الهاليدية

ومن جهة أخرى، يُكوّن البلاتين عددًا من المعقدات الهاليدية، وتُعد الأنواع المحتوية على الكلور من المركبات المهمة في كيميائه في المحاليل. ويمكن أن تتفاعل هذه الأنواع مع الماء والأمونيا والكثير من الربيطات الأخرى، مما يؤدي إلى تكوين معقدات مختلفة بحسب تركيب الوسط الكيميائي وظروف التفاعل.

من جهة ثانية، وتُستعمل بعض المعقدات الهاليدية البلاتينية مواد أولية لتحضير مركبات أخرى، نتيجة قابلية بعض الربيطات المرتبطة بالبلاتين للاستبدال بربيطات أخرى في ظروف مناسبة.

أهمية كيمياء البلاتين

وفي هذا السياق، تفسر الكيمياء التناسقية المتنوعة للبلاتين جانبًا مهمًا من تنوع مركباته وتطبيقاته؛ فقدرته على تكوين معقدات مستقرة وقابلة للتعديل كيميائيًا، إلى جانب تنوع هندساتها وخواصها، جعلت كيمياء البلاتين مجالًا مهمًا في الكيمياء غير العضوية والعضوية الفلزية والكيمياء التحفيزية والكيمياء الحيوية. وتساعد هذه الخصائص التناسقية على تفسير قدرة البلاتين على أداء أدواره في التحفيز وتكوين مركبات ذات أهمية صناعية وطبية.

المخاطر والتأثيرات الصحية

في هذا الإطار، ومن جهة أخرى، توجد مركبات بلاتينية ذات تأثيرات بيولوجية مقصودة، ومن أشهرها سيسبلاتين ومركبات أخرى تستعمل في علاج بعض أنواع السرطان. ولذلك لا يصح تعميم وصف واحد للسمية على «البلاتين» بوصفه عنصرًا، بل يجب التمييز بين الفلز نفسه وبين مركباته المختلفة وجرعات التعرض وطرق دخوله إلى الجسم.

من جانب آخر، ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة في عمليات تكرير البلاتين وتصنيع المحفزات والتعامل مع مركباته القابلة للذوبان، إذ تشير البيانات المهنية إلى أن الاستنشاق يمثل أحد أهم مسارات التعرض لهذه المركبات في بعض البيئات الصناعية.

كذلك، وقد وضعت الجهات المختصة حدودًا مهنية للتعرض للأملاح البلاتينية القابلة للذوبان. ويحدد المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية قيمة تعرض مرجعية قدرها 0.002 ملغم/م³ محسوبة على أساس البلاتين لمتوسط التعرض الزمني، كما يورد حدودًا مماثلة لهذه الفئة من المركبات لدى إدارة السلامة والصحة المهنية. ولا ينبغي تفسير هذه الحدود على أنها دليل على انعدام الخطر عند التعرض، ولا سيما لدى الأشخاص المتحسسين.

ومن جهة أخرى، يختلف التأثير الصحي للبلاتين اختلافًا كبيرًا باختلاف صورته الكيميائية وطريق التعرض له. ويُعد البلاتين الفلزي وأشكاله المعدنية عمومًا قليلة التفاعل من الناحية البيولوجية، في حين يمكن لبعض مركبات البلاتين، ولا سيما الأملاح البلاتينية القابلة للذوبان، أن تسبب تأثيرات صحية مهمة عند التعرض لها، خصوصًا في بيئات العمل.

علاوةً على ذلك، وتتمثل أبرز المخاطر المهنية المرتبطة بالأملاح البلاتينية القابلة للذوبان في التحسس وظهور تفاعلات تحسسية، ولا سيما لدى الأشخاص الذين سبق أن تحسسوا لها. ويمكن أن يحدث التعرض عن طريق الاستنشاق أو ملامسة الجلد أو العينين أو الابتلاع، وقد تشمل الأعراض تهيج العينين والأنف، والسعال، وصعوبة التنفس، والصفير، والتهاب الجلد والتحسس الجلدي. والبلاتين الفلزي، على النقيض من ذلك، لا يُمتص بكميات كبيرة عبر الجلد أو الجهاز الهضمي، حيث يُمتص أقل من 1% من الجرعة عند الابتلاع أو الاستنشاق، ويُخلَص من الجسم خلال أسبوع على وجه التقريب، مما يقلل من احتمالية تسببه في آثار صحية عند التلامس العرضي.»

إضافةً إلى ذلك، وتشير الدراسات البيئية إلى أن تراكيز عناصر مجموعة فلزات البلاتين في البيئة الطبيعية منخفضة عمومًا، إلا أن الأنشطة التعدينية والصناعية واستخدام المحفزات قد تؤدي إلى إطلاق كميات من مركباتها أو جسيماتها في البيئة. وتختلف حركة هذه المواد وتأثيراتها البيئية بحسب نوع المركب وخواص الوسط الذي توجد فيه.

صناعة الزجاج والألياف البصرية

من جانب آخر، يُستعمل البلاتين وسبائكه في معدات صناعة الزجاج التي تتطلب مواد تتحمل درجات الحرارة المرتفعة والبيئات الكيميائية القاسية. ويدخل في بعض المعدات المستعملة لإنتاج الألياف الزجاجية، كما استُخدم في تصنيع أنواع من الزجاج المخصص للتطبيقات الإلكترونية، بما في ذلك بعض تقنيات شاشات العرض.

المجوهرات

من جهة ثانية، كما يُستعمل البلاتين في بعض تطبيقات الساعات والأعمال الزخرفية، وقد أُدخل تاريخيًا في تقنيات فنية مثل الطباعة البلاتينية، وهي طريقة للتصوير الفوتوغرافي تعتمد على أملاح البلاتين وتتميز بثبات الصورة ومظهرها المميز.

كذلك، يُستعمل البلاتين على نطاق واسع في المجوهرات، مستفيدًا من لونه الأبيض الفضي، ومقاومته للتآكل وفقدان البريق، وارتفاع كثافته ومتانته. وتُستعمل عادة سبائك البلاتين بدل الفلز النقي لتحسين بعض خصائص القطعة ومناسبتها للتشكيل والاستخدام اليومي.

تطبيقات أخرى

كذلك، يدخل البلاتين في عدد من التطبيقات المتخصصة الأخرى، منها بعض شمعات الإشعال، والأقطاب الكهربائية، ومكونات الأفران والمعدات التي تعمل في درجات حرارة مرتفعة، وأجزاء من التوربينات وبعض الأجهزة العلمية. كما تُستعمل خصائصه في تطبيقات تتطلب مقاومة للتآكل وثباتًا عند درجات الحرارة المرتفعة.

إضافةً إلى ذلك، ويُستعمل البلاتين كذلك في صورة سبائك ومواد متخصصة في تطبيقات صناعية وإلكترونية وطبية متعددة، ويستمر تطوير استخدامات جديدة له، ولا سيما في مجالات التحفيز والطاقة والتقنيات التي تتطلب مواد ذات ثبات كيميائي وحراري مرتفع.

الطب وطب الأسنان

إضافةً إلى ذلك، وتُستعمل مركبات البلاتين في الطب، ولا سيما بعض الأدوية المضادة للسرطان. ويُعد سيسبلاتين ومركبات أخرى من مركبات البلاتين أساسًا لفئات مهمة من أدوية العلاج الكيميائي المستعملة في علاج أنواع مختلفة من السرطان.

في هذا الإطار، يُستعمل البلاتين وسبائكه في بعض الغرسات والأجهزة الطبية بسبب مقاومته للتآكل وتوافقه الحيوي في تطبيقات معينة. ومن أمثلة ذلك بعض مكونات الأجهزة المزروعة مثل منظمات ضربات القلب. كما تدخل سبائك البلاتين في بعض تطبيقات طب الأسنان والأجهزة والأدوات الطبية.

كيمياء البلاتين ومركباته

وفي هذا الصدد، يُظهر البلاتين كيمياء تناسقية واسعة، ويكوّن عددًا كبيرًا من المركبات والمعقدات مع الهاليدات والأمونيا والأمينات والألكينات والكثير من الجزيئات والمجموعات المانحة للإلكترونات. وتتركز كيمياء البلاتين في مركبات حالات الأكسدة +2 و +4، إلى جانب وجود البلاتين في حالته العنصرية ذات عدد الأكسدة صفر وفي حالات أكسدة أخرى أقل شيوعًا.

حالات الأكسدة

وفي هذا السياق، تُعد حالتا الأكسدة +2 و+4 الأكثر شيوعًا في كيمياء البلاتين. وتتميز مركبات البلاتين الثنائي Pt(II)، ذات التوزيع الإلكتروني d8، بميل واضح إلى تكوين معقدات مستوية مربعة، في حين تكون معقدات البلاتين الرباعي Pt(IV)، ذات التوزيع الإلكتروني d6، غالبًا ذات هندسة ثمانية السطوح. وترتبط هذه الاختلافات بالتركيب الإلكتروني للفلز وبطبيعة الربيطات والوسط الكيميائي.

الصناعة الكيميائية

من جهة ثانية، يُستعمل البلاتين، وأحيانًا سبائك البلاتين-الروديوم، في عدد من العمليات الكيميائية بوصفه حفازًا. ومن أهمها إنتاج حمض النتريك؛ إذ يُستعمل حفاز من البلاتين أو من سبيكة البلاتين-الروديوم في أكسدة الأمونيا لإنتاج أحادي أكسيد النيتروجين، الذي يمثل مادة وسيطة مهمة في إنتاج حمض النتريك والأسمدة وغيرها من المنتجات الكيميائية. كما يُستعمل البلاتين في تحفيز بعض عمليات إنتاج السيليكونات ومركبات عضوية أخرى.

تاريخ

ومن ناحية أخرى، خلال النصف الثاني من القرن الثامن عشر، بدأ الكيميائيون الأوروبيون في دراسة البلاتين وطرق تنقيته والتعامل معه، وأصبح من الواضح تدريجيًا أنه فلز مستقل يتميز بخصائص تختلف عن الفلزات المعروفة آنذاك. وأسهمت صعوبة صهره وتنقيته في تأخير استخدامه على نطاق واسع، قبل أن تؤدي التطورات في تقنيات استخلاصه ومعالجته إلى توسيع استعمالاته الصناعية.

وفي السياق ذاته، في أوائل القرن التاسع عشر اكتُشفت رواسب مهمة من البلاتين في جبال الأورال في روسيا. واكتُشف وجوده في غسالات الذهب في منطقة فيرخني-إيسيتسك عام 1819، ثم تبيعت طبيعته بصورة أوضح بحلول عام 1822، وأصبحت الرواسب الروسية مصدرًا مهمًا للبلاتين. وفي عام 1828 بدأت الإمبراطورية الروسية سك عملات من البلاتين، واستمر سك الروبلات البلاتينية حتى عام 1845، في واحدة من أبرز التجارب التاريخية على استخدام البلاتين في النقود.

إضافةً إلى ذلك، استعملت شعوب أمريكا الجنوبية البلاتين قبل وصول الأوروبيين إلى القارة بقرون، ولا سيما في مناطق تقع اليوم في الإكوادور وكولومبيا. وتشير الأدلة الأثرية إلى استخدام البلاتين الطبيعي في صناعة مصنوعات وسبائك من البلاتين والذهب، باستخدام تقنيات ميتالورجية مناسبة لخصائص الفلز العالية في درجة الانصهار. وتعود بعض الأدلة على هذه الصناعة إلى القرون الأولى قبل الميلاد، واستمر استخدامها في فترات لاحقة.

من جانب آخر، وفي سنة 1843 عُثر في منطقة نيجني تاجيل في جبال الأورال على كتلة كبيرة من البلاتين الطبيعي، بلغ وزنها نحو 9.6 كغ، وهو أحد أشهر اكتشافات كتل البلاتين الطبيعي في تاريخ التعدين. وأصبحت جبال الأورال خلال القرن التاسع عشر من أهم مصادر البلاتين في العالم.

من جانب آخر، ومع تطور تقنيات التنقية والمعالجة خلال القرنين التاسع عشر والعشرين، انتقل البلاتين من فلز نادر يصعب التعامل معه إلى مادة مهمة في الصناعات الكيميائية والمخبرية والهندسية. وأسهمت خصائصه الفيزيائية والكيميائية، إلى جانب اكتشاف رواسب كبيرة في مناطق مختلفة من العالم، في اتساع نطاق استخداماته وفي تطور صناعة مجموعة فلزات البلاتين.

من جانب آخر، وفي عام 1741 حصل عالم المعادن البريطاني تشارلز وود على عينات من البلاتين الكولومبي في جامايكا، وأرسل بعضها إلى الطبيب والكيميائي ويليام براونريغ في إنجلترا. وفي سنة 1750 قدّم براونريغ وصفًا مفصلًا للمعدن إلى الجمعية الملكية في لندن، ولفت الانتباه إلى ارتفاع درجة انصهاره ومقاومته للمعالجة الحرارية. وأسهمت هذه الدراسات في بدء الاهتمام العلمي الأوروبي المنتظم بالبلاتين.

وفي هذا الصدد، في سنة 1735، واجه أنطونيو دي أولوا، أثناء مشاركته في البعثة العلمية الفرنسية-الإسبانية إلى أمريكا الجنوبية، عينات من هذا المعدن في المنطقة التي تُعرف اليوم بكولومبيا. ونشر لاحقًا وصفًا للبلاتين ضمن تقرير الرحلة الذي صدر عام 1748، وكان لذلك دور مهم في إدخال المعدن إلى الدراسة العلمية الأوروبية. ويُنظر إلى أويّوا على نطاق واسع بوصفه أول عالم وصف البلاتين بوصفه معدنًا مميزًا، مع أن استعماله ومعرفته في أمريكا الجنوبية سبقا ذلك بقرون.

من جهة ثانية، يعود أقدم وصف أوروبي معروف لمعدن يُرجح أنه البلاتين إلى عام 1557، عندما أشار الباحث والإنساني الإيطالي جوليوس سكاليجر إلى معدن من أمريكا الوسطى لم تكن التقنيات المعروفة آنذاك قادرة على صهره. وتُعد هذه الإشارة أقدم ذكر أوروبي معروف للبلاتين، وإن لم يكن سكاليجر قد تعرف إلى المعدن بوصفه عنصرًا كيميائيًا بالمعنى الحديث.

الأهمية الاقتصادية والإنتاج

كذلك، ولا تقتصر أهمية البلاتين الاقتصادية على إنتاج المناجم؛ فإعادة تدويره تمثل مصدرًا ثانويًا مهمًا للمعروض العالمي، وهو ما يخفف جزئيًا من الاعتماد على استخراج الخام الأولي. كما تشير بيانات الجمعية الملكية للكيمياء إلى أن معدل إعادة تدوير البلاتين يتجاوز 30%، مع اختلاف المعدلات باختلاف نوع الاستخدام والعمر التشغيلي للمنتج وإمكانية جمعه واسترداده.

من جانب آخر، + إنتاج البلاتين حسب الدولة، وفق أحدث سنة متاحة لكل دولة (2022–2025) الدولة الإنتاج (كغ) السنة جنوب إفريقيا 120,000 2025 روسيا 20,000 2025 زيمبابوي 18,000 2025 كندا 5,200 2024 الولايات المتحدة 2,000 2024 الصين 2,800 2022 فنلندا 1,243 2022 كولومبيا 501 2022 أستراليا 100 2022 إثيوبيا 30 2022 صربيا 10 2022 بولندا 5 2022

من جهة ثانية، ويتركز إنتاج البلاتين عالميًا في عدد محدود من الدول، وفي مقدمتها جنوب أفريقيا وروسيا وزيمبابوي. ووفق تقديرات هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لعام 2025، بلغ إنتاج المناجم العالمي من البلاتين نحو 170 ألف كغ من محتوى البلاتين، مقارنة بنحو 179 ألف كغ في سنة 2024. وقد بلغ الإنتاج المقدر في جنوب أفريقيا نحو 120 ألف كغ، وفي روسيا 20 ألف كغ، وفي زيمبابوي 18 ألف كغ، بينما توزع الباقي على عدد من الدول الأخرى.

من جهة ثانية، ويرتبط جزء كبير من إنتاج البلاتين بإنتاج عناصر أخرى من مجموعة فلزات البلاتين، كما يمكن الحصول عليه بوصفه ناتجًا ثانويًا في بعض عمليات معالجة خامات النيكل والنحاس. ولذلك لا يعتمد المعروض العالمي على الطلب على البلاتين وحده، بل يتأثر كذلك باقتصاديات استخراج ومعالجة المعادن المصاحبة له.

علاوةً على ذلك، وتتأثر القيمة الاقتصادية للبلاتين بتوازن العرض والطلب وتكاليف التعدين والطاقة والتكرير وحالة الاقتصاد العالمي والتغيرات في التقنيات التي تستعمله أو تستبدله بمواد أخرى. ولذلك يمكن أن تتغير أهميته النسبية في القطاعات المختلفة مع تطور تقنيات المحركات والمحفزات والطاقة والمواد البديلة.

من جهة ثانية، وبهذه الأرقام تمثل الدول الثلاث الرئيسية نحو 93% من إنتاج المناجم العالمي المقدر للبلاتين في سنة 2025، وهو ما يوضح درجة التركّز الجغرافي في سلسلة الإمداد. ويزيد هذا التركّز من حساسية السوق تجاه اضطرابات التعدين والطاقة والنقل والظروف الاقتصادية والسياسية في البلدان المنتجة.

وفي السياق ذاته، يُعد البلاتين من المعادن النفيسة والمواد الخام ذات الأهمية الصناعية والاقتصادية، وترتبط قيمته بخصائصه الكيميائية والفيزيائية النادرة وبمحدودية موارده الجيولوجية وتركز إنتاجه في عدد صغير من المناطق. وتستعمله صناعات متعددة، من بينها صناعة المحفزات، والكيماويات، وتكرير النفط، والإلكترونيات، والمجوهرات، وبعض التطبيقات الطبية والطاقة؛ وهو ما يجعل استقرار إمداداته ذا أهمية للعديد من القطاعات الصناعية.

الحصول على البلاتين عالي النقاوة

إضافةً إلى ذلك، وتعتمد المصافي الحديثة على مجموعة من العمليات الحرارية والكيميائية والمائية المتتابعة، ويمكن أن تختلف المخططات الصناعية التفصيلية باختلاف نوع الخام ومصدره وتركيب المركزات والمنتج النهائي المطلوب.

ومن ناحية أخرى، تتطلب التطبيقات التي تستفيد من الخصائص المميزة للبلاتين درجات مرتفعة من النقاوة، ولذلك لا تنتهي عملية استخلاصه بمجرد الحصول على مركز غني بالبلاتين. بل تستمر المعالجة لفصل البلاتين عن عناصر مجموعة فلزات البلاتين والشوائب الأخرى، ثم تحويله إلى صورة فلزية مناسبة للاستخدام الصناعي.

استخلاص البلاتين وتنقيته

وعلى صعيد آخر، تتسم عملية الحصول على البلاتين من خاماته بالتعقيد، لأن البلاتين يوجد عادةً بتركيزات منخفضة ويرتبط بمعادن وعناصر أخرى من مجموعة فلزات البلاتين وبمعادن أساسية، ولا سيما النيكل والنحاس. ولذلك تمر معالجة الخامات عادةً بعدة مراحل تهدف إلى زيادة تركيز المعادن الحاوية على عناصر مجموعة البلاتين ثم فصلها وتنقيتها.

فصل عناصر مجموعة فلزات البلاتين

علاوةً على ذلك، وتُستعمل في عمليات الفصل تقنيات كيميائية متعددة، من بينها الترسيب الانتقائي، والاستخلاص بالمذيبات، والتبادل الأيوني، وعمليات الإذابة والاستخلاص المائي. وتُختار الطريقة بحسب تركيب المادة المعالجة وتركيز العناصر والشوائب المراد فصلها.

في هذا الإطار، بعد تركيز عناصر مجموعة البلاتين، تأتي مرحلة أكثر تعقيدًا تتمثل في فصل البلاتين عن البلاديوم والروديوم والإيريديوم والروثينيوم والأوزميوم، إضافة إلى الفلزات الأساسية والشوائب الأخرى. ويرجع تعقيد هذه المرحلة إلى التشابه النسبي في الخصائص الكيميائية لعناصر المجموعة.

كذلك، وتتضمن بعض مسارات التنقية تحويل البلاتين إلى مركبات أو معقدات قابلة للفصل في المحاليل، ثم ترسيبه بصورة انتقائية وإعادة معالجته للحصول على البلاتين الفلزي بدرجة نقاوة مرتفعة. وقد استُخدمت هذه المبادئ في عمليات التكرير الصناعية للبلاتين وعناصر مجموعته.

المركبات العضوية الفلزية

كذلك، وتتضمن كيمياء البلاتين معقدات تحتوي على كربينات وربيطات كربونية أخرى، وقد تناولت دراسات متخصصة تأثير عدد الربيطات وتنسيقها في الخواص والبنية الإلكترونية لمعقدات البلاتين الثنائي. ومن أمثلة ذلك دراسة معقدات البلاتين الثنائي المحتوية على كربينات من نوع بنزيميدازولين-2-يليدين.

وعلى صعيد آخر، كما تشمل كيمياء البلاتين العضوية الفلزية مركبات البلاتين الرباعي العضوية، التي تمتلك روابط بلاتين-كربون مستقرة نسبيًا في ظروف معينة، وقد أسهمت في تطوير الكيمياء فوق الجزيئية العضوية الفلزية للبلاتين.

وعلى صعيد آخر، تُعد كيمياء البلاتين العضوية الفلزية مجالًا واسعًا، إذ يستطيع البلاتين تكوين روابط مع الكربون ومع جزيئات عضوية غير مشبعة مثل الألكينات والألكاينات. وقد أسهمت دراسة هذه المركبات في فهم عدد من تفاعلات الارتباط والتنشيط وإعادة ترتيب الربيطات، كما جعلت معقدات البلاتين من النظم المهمة في الكيمياء العضوية الفلزية.

النظائر

من جانب آخر، وقد استُخدمت بعض النظائر الطبيعية للبلاتين في الدراسات الجيوكيميائية والنظائرية؛ ومن أبرز ذلك نظام ^190Pt–^186Os، الذي يمكن استخدامه لدراسة بعض العمليات الجيولوجية والجيوكيميائية، وإن كانت تطبيقاته تختلف عن أنظمة التأريخ الإشعاعي الأكثر شيوعًا.

وفي هذا الصدد، يوجد البلاتين في الطبيعة في صورة مزيج من ستة نظائر، خمسة منها مستقرة عمليًا، وهي ^192Pt و^194Pt و^195Pt و^196Pt و^198Pt، في حين أن ^190Pt نظير مشع بدائي ذو عمر نصف بالغ الطول. وتبلغ الوفرة الطبيعية التقريبية لهذه النظائر على الترتيب 0.782% و32.864% و33.775% و25.211% و7.356%، بينما لا تتجاوز وفرة ^190Pt نحو 0.012%.

ومن ناحية أخرى، يبلغ عمر النصف للنظير ^190Pt نحو 6.9×10^11 سنة، ويتحلل بإصدار جسيم ألفا إلى ^186Os. وعلى الرغم من نشاطه الإشعاعي، فإن عمر نصفه الطويل جدًا وندرته يجعلان مساهمته في النشاط الإشعاعي الطبيعي للبلاتين ضئيلة.

من جانب آخر، وعُرفت عشرات النظائر المشعة الاصطناعية الأخرى للبلاتين، وتمتد أعدادها الكتلية إلى ما وراء نطاق النظائر الطبيعية. ومن بين هذه النظائر ^193Pt، الذي يتميز بعمر نصف أطول بكثير من أغلب النظائر الاصطناعية الأخرى، كما توجد حالات نووية ميتاستابلية لبعض نظائر البلاتين.

المحولات الحفازة

ومن جهة أخرى، يُعد استخدام البلاتين في المحولات الحفازة للسيارات والشاحنات والحافلات من أهم تطبيقاته الصناعية. ويعمل البلاتين، إلى جانب البلاديوم والروديوم في بعض الأنظمة، بوصفه حفازًا يساعد على تحويل بعض الملوثات الموجودة في غازات العادم، ومنها أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات وأكاسيد النيتروجين، إلى مواد أقل ضررًا.

مركبات البلاتين في الطب

علاوةً على ذلك، تتميز بعض معقدات البلاتين بقدرتها على التفاعل مع الجزيئات الحيوية، وقد أدى ذلك إلى تطوير مركبات دوائية تحتوي على البلاتين. ويُعد سيسبلاتين من أشهر هذه المركبات، وهو معقد للبلاتين الثنائي، كما توجد مركبات أخرى مشتقة منه أو مختلفة عنه طُورت بهدف تحسين الخصائص العلاجية وتقليل بعض الآثار الجانبية.

من جانب آخر، ولا تقتصر دراسة مركبات البلاتين الطبية على السيسبلاتين؛ فقد طُورت مركبات أخرى مثل كاربوبلاتين وأوكساليبلاتين، وهي تنتمي إلى المركبات البلاتينية المستعملة سريريًا في علاج أنواع مختلفة من السرطان.

من جانب آخر، وتقوم الفكرة الكيميائية الأساسية في عدد من هذه المركبات على تكوين أنواع تفاعلية من البلاتين تستطيع الارتباط بالحمض النووي، ولا سيما قواعد الغوانين، مما يؤدي إلى تكوين روابط متصالبة داخل جزيء الحمض النووي ويعوق عمليات ضرورية لانقسام الخلية.

المختبرات والأجهزة الكيميائية

في هذا الإطار، تجعل مقاومة البلاتين للتآكل وارتفاع درجة انصهاره وثباته الكيميائي مناسبًا لصناعة بعض الأدوات والمعدات المخبرية، بما في ذلك الأقطاب والبواتق وأجزاء من الأجهزة التي تتعرض للحرارة أو للمواد الكيميائية. وتُستعمل بعض سبائك مجموعة فلزات البلاتين في تطبيقات تتطلب مقاومة عالية للحرارة والتآكل.

استخدامات البلاتين

في هذا الإطار، تستند استخدامات البلاتين إلى مجموعة من خصائصه، من أبرزها مقاومته للتآكل والأكسدة، وارتفاع درجة انصهاره، وثباته الكيميائي، وقابليته لتكوين السبائك، إضافة إلى نشاطه التحفيزي وخصائصه الكهربائية. وتتنوع تطبيقاته بين النقل والصناعات الكيميائية وتكرير النفط والإلكترونيات وصناعة الزجاج والمجوهرات والطب وطب الأسنان والطاقة.

الإلكترونيات والأجهزة العلمية

ومن ناحية أخرى، تُستغل مقاومة البلاتين للتآكل وثباته الكهربائي والحراري في عدد من التطبيقات الإلكترونية والعلمية. ويُستعمل في بعض الأقراص الصلبة للحواسيب، وفي المزدوجات الحرارية، وفي المكونات والدوائر الإلكترونية، كما يدخل في أقطاب وأجزاء من أجهزة تتطلب ثباتًا كهربائيًا وكيميائيًا مرتفعًا.

علاوةً على ذلك، ويُستعمل البلاتين كذلك في صناعة بعض المزدوجات الحرارية ومكونات الأفران ذات درجات الحرارة المرتفعة، كما تُستعمل البلاتين وسبائكه والإيريديوم في بعض البواتق المستعملة في نمو البلورات الأحادية.

التواجد الطبيعي

من جهة ثانية، ويُعد مجمع بوشفيلد في جنوب إفريقيا من أكبر رواسب عناصر مجموعة فلزات البلاتين وأهمها عالمياً. وتشير دراسة جيولوجية متخصصة إلى أن كل كيلومتر إضافي من العمق في المجمع يحتوي، من حيث التقدير الجيولوجي، على نحو 350 مليون أونصة من البلاتين، في حين كان الإنتاج السنوي من البلاتين في المجمع يبلغ آنذاك نحو 5 ملايين أونصة.

كذلك، وتُعد الصخور النارية المافية وفوق المافية، ولا سيما التداخلات النارية الطبقية، من البيئات الجيولوجية المهمة لتراكم عناصر مجموعة فلزات البلاتين. وترتبط أهم الموارد والرواسب المعروفة عالميًا بثلاث مناطق جيولوجية رئيسية هي مجمع بوشفيلد في جنوب إفريقيا، والسد العظيم في زيمبابوي، ومنطقة نوريلسك-تالناخ في روسيا.

كذلك، ولا يوجد البلاتين عادةً في صورة كتلة نقية منفردة، بل يوجد غالبًا في رواسب وخامات تحتوي على أكثر من عنصر من عناصر مجموعة فلزات البلاتين؛ ومن المعادن التي يُعد البلاتين مكوّنًا أساسيًا فيها الكوبريت، وهو كبريتيد للبلاتين. كما يظهر البلاتين الطبيعي في بعض الرواسب الغرينية، حيث يمكن أن تتحرر حبيباته من الصخور الأصلية بفعل التجوية والتعرية ثم تنتقل وتتركز مع الرواسب.

وعلى صعيد آخر، يوجد البلاتين في الطبيعة في صورة فلز طبيعي، كما يوجد متحداً مع عناصر أخرى في عدد من المعادن والخامات. وتوجد عناصر مجموعة فلزات البلاتين في أكثر من مئة نوع من المعادن المعروفة، ويمكن أن تظهر هذه العناصر في صورتها الطبيعية أو مرتبطة بعناصر أخرى، مثل النحاس والحديد والنيكل والكبريت والزرنيخ والتيلوريوم.

كذلك، ويمثل السد العظيم في زيمبابوي أحد أكبر موارد عناصر مجموعة فلزات البلاتين في العالم، ويتركز أغلب التمعدن الاقتصادي فيه ضمن ما يُعرف بـ«النطاق الكبريتيدي الرئيسي» (Main Sulfide Zone)، وهو نطاق ممتد على طول التركيب الجيولوجي للسد.

علاوةً على ذلك، وقد أدى هذا التركز الجغرافي إلى ارتباط جزء كبير من إمدادات البلاتين وعناصر مجموعته بعدد محدود من المناطق التعدينية الكبرى، ولا سيما في جنوب أفريقيا وروسيا وزيمبابوي، مما يجعل إنتاج هذه العناصر عرضة للتأثر بالتغيرات التي تطرأ على ظروف التعدين والإنتاج في تلك المناطق.

من جانب آخر، وبسبب انخفاض تركيز البلاتين في أغلب الخامات وتعقد ارتباطه الجيولوجي بعناصر ومعادن أخرى، يتطلب الحصول عليه تجارياً عمليات تعدين ومعالجة واستخلاص متخصصة، وغالباً ما يرتبط إنتاجه بإنتاج عناصر أخرى من مجموعة فلزات البلاتين أو بعض المعادن الأساسية، ولا سيما النيكل والنحاس.

وعلى صعيد آخر، أما منطقة نوريلسك-تالناخ في روسيا فتضم رواسب من نوع النيكل-النحاس-عناصر مجموعة البلاتين، وترتبط بتداخلات نارية مافية وغنية بالكبريتيدات ضمن المقاطعة النارية السيبيرية الكبرى. وتُعد المنطقة من أهم مصادر البلاديوم في العالم، كما تمثل مصدرًا مهمًا للبلاتين وبقية عناصر مجموعة فلزات البلاتين.

من جهة ثانية، وتكون تراكيز عناصر مجموعة فلزات البلاتين في الخامات التي تُستخرج أساسًا للحصول عليها منخفضة عادةً؛ إذ يتراوح متوسط درجة الخام في كثير من الرواسب المستغلة لهذه العناصر بين نحو 5 و15 جزءًا في المليون، مع إمكانية ارتفاع التركيز في بعض الخامات الغنية بصورة استثنائية.

المعقدات التناسقية

علاوةً على ذلك، وتتأثر خواص معقدات البلاتين بهندستها التناسقية وبطبيعة الربيطات المرتبطة بالفلز. ويتميز البلاتين الثنائي، بصفة خاصة، بميل واضح إلى تكوين معقدات مستوية مربعة، وهي سمة مهمة في دراسة تفاعلات الاستبدال والتفاعلات العضوية الفلزية لمركباته.

من جهة ثانية، يتميز البلاتين بقدرته على تكوين معقدات تناسقية مستقرة مع مجموعة واسعة من الربيطات. وتشمل هذه الربيطات الهاليدات والأمونيا والأمينات والسيانيد والألكينات والربيطات المحتوية على الكبريت أو الفوسفور، إضافة إلى عدد كبير من الربيطات العضوية وغير العضوية الأخرى. وتُعد هذه القدرة أساسًا لجزء كبير من كيمياء البلاتين غير العضوية والعضوية الفلزية.