Platine : Introduction, Histoire, Extraction, Applications...

1. Introduction au platine :

Lorsque nous pensons aux métaux précieux, l'or et l'argent sont souvent les premiers à venir à l'esprit. Cependant, il existe un autre métal précieux qui, malgré sa relative rareté, joue un rôle vital dans de nombreux domaines, de l'industrie automobile à l'industrie chimique en passant par l'électronique. Il s'agit du platine. Le platine est bien plus qu'un simple métal précieux utilisé pour la fabrication de bijoux. 

Dans cette exploration, nous plongerons dans les profondeurs de ce métal fascinant, en examinant son histoire, ses propriétés uniques et ses innombrables applications. Préparez-vous à découvrir l'un des éléments les plus polyvalents et précieux de notre tableau périodique.

2. Histoire du platine :

Le platine est un métal précieux qui a une histoire riche et fascinante. Sa découverte et son utilisation remontent à des milliers d'années.

Découverte par les civilisations anciennes :

Le platine a été découvert pour la première fois par les civilisations précolombiennes d'Amérique du Sud, notamment les Incas, qui ont travaillé ce métal vers 1000 av. J.-C.

Cependant, les Espagnols, dirigés par le conquistador espagnol Antonio de Ulloa, sont souvent crédités de la découverte officielle du platine en 1735 lors de leur expédition en Colombie. 

À cette époque, ils le considéraient comme un métal indésirable, pensant qu'il s'agissait d'une version impure du métal précieux.

Utilisation par les Européens :

Initialement, les Européens n'ont pas reconnu la valeur du platine et l'ont jeté lors de leur quête d'or en Amérique du Sud. Cependant, au fil du temps, sa valeur a été mieux comprise.

Au XVIIIe siècle, des scientifiques européens ont commencé à étudier les propriétés du platine, notamment son exceptionnelle résistance à la corrosion et sa ductilité. 

Cela a conduit à des applications diverses, notamment dans la fabrication d'instruments de laboratoire et de bijoux.

Le platine en bijouterie :

Le platine a gagné en popularité dans l'industrie de la bijouterie au début du XXe siècle en raison de sa blancheur éclatante, de sa résistance à la corrosion et de sa durabilité exceptionnelle. 

Il a été utilisé pour créer des bijoux haut de gamme et des bagues de fiançailles, ce qui a contribué à son statut de métal précieux prisé.

Utilisation contemporaine :

Aujourd'hui, le platine est essentiellement utilisé dans l'industrie automobile, où il est employé dans les catalyseurs pour réduire les émissions nocives. 

Il est également utilisé dans l'industrie chimique, l'industrie électronique et dans des applications médicales, en particulier pour la fabrication d'appareils médicaux implantables.

3. Propriétés physiques et chimiques :

Propriétés physiques du platine :

1. Densité : Le platine est l'un des métaux les plus denses que l'on trouve naturellement. Sa densité est d'environ 21,45 grammes par centimètre cube (g/cm³). Cette densité élevée contribue à sa résistance et à sa durabilité.

2. Point de fusion : Le platine a un point de fusion élevé, ce qui signifie qu'il fond à une température élevée. Son point de fusion est d'environ 1 768 degrés Celsius (3 214 degrés Fahrenheit). Cette propriété en fait un matériau adapté aux applications à haute température.

3. Point d'ébullition : Le point d'ébullition du platine est encore plus élevé, atteignant environ 3 825 degrés Celsius (6 917 degrés Fahrenheit). Cette haute température de transition de l'état liquide à l'état gazeux est un indicateur de la stabilité thermique du platine.

Propriétés chimiques du platine :

1. Résistance à la corrosion : Le platine est extrêmement résistant à la corrosion et à l'oxydation, ce qui en fait un matériau précieux pour des applications où la stabilité chimique est essentielle. Il ne réagit pas avec l'oxygène de l'air, l'eau ou de nombreuses substances chimiques corrosives.

2. Réactivité chimique : Bien que le platine soit résistant à de nombreuses réactions chimiques, il peut réagir avec certains agents oxydants très puissants à des températures élevées. Cependant, ces conditions sont généralement extrêmes et ne se produisent pas dans des applications courantes.

3. Catalyseur : Le platine est également connu pour sa capacité à agir en tant que catalyseur dans de nombreuses réactions chimiques. Il facilite ces réactions en abaissant l'énergie d'activation nécessaire pour les déclencher, sans être lui-même consommé dans le processus. 

Cette propriété est largement exploitée dans l'industrie chimique, en particulier dans les catalyseurs automobiles pour réduire les émissions nocives.

4. Extraction et production :

L'extraction et la production du platine sont des processus complexes qui dépendent de la source primaire du minerai et des technologies utilisées. 

Voici des informations sur les principales sources d'extraction du platine et les méthodes d'extraction et de raffinage couramment utilisées :

Principales sources d'extraction du platine dans le monde :

1. Minerais de platine : Les principaux minerais de platine sont la pentlandite, la pyrrhotite, et la chalcopyrite, qui contiennent généralement du platine, du palladium, du rhodium, de l'iridium et du ruthénium. Ces minerais sont souvent extraits en combinaison avec d'autres métaux précieux et des métaux de base.

2. Gisements alluvionnaires :  Outre les minerais, le platine peut également être trouvé sous forme de grains alluvionnaires dans les rivières et les lits de ruisseaux. Les mineurs utilisent des techniques d'extraction traditionnelles, comme la prospection à la batée, pour collecter ces particules de platine.

Méthodes d'extraction du platine :

1. Mines souterraines : Dans le cas de gisements primaires de minerais de platine, des mines souterraines sont souvent utilisées. Les minerais sont extraits à l'aide d'explosifs et d'équipements miniers spécialisés. Ces minerais sont ensuite transportés à la surface pour être traités.

2. Mines à ciel ouvert : Pour les gisements de platine situés près de la surface, des mines à ciel ouvert peuvent être utilisées. Cela implique l'enlèvement des couches de terre et de roche stérile pour accéder aux minerais de platine.

3. Concentration : Une fois que le minerai est extrait, il subit un processus de concentration pour éliminer les impuretés. La flottation par mousse est souvent utilisée pour séparer les minéraux de platine des autres minéraux.

Méthodes de raffinage du platine :

1. Fusion et affinage : Les concentrés de minerais de platine sont généralement fondus pour obtenir un matériau brut appelé "matière brute de platine". Ce matériau est ensuite soumis à un processus d'affinage qui utilise des réactions chimiques pour séparer et purifier les métaux précieux du platine brut.

2. Électrolyse :  L'électrolyse est parfois utilisée pour raffiner le platine. Elle implique l'utilisation d'une cellule électrolytique où le platine brut est dissous dans un acide pour séparer les métaux précieux.

3. Traitement thermique : Certaines impuretés du platine peuvent être éliminées par des traitements thermiques spécifiques, comme la calcination.

Une fois que le platine est raffiné, il peut être utilisé dans une variété d'applications industrielles, notamment dans l'industrie automobile, la bijouterie, l'industrie électronique et médicale, comme mentionné précédemment.

5. Applications du platine :

1. Industrie automobile :  Le platine est utilisé dans les catalyseurs automobiles pour réduire les émissions nocives des gaz d'échappement. Il agit comme un catalyseur dans la conversion des gaz toxiques, tels que le monoxyde de carbone et les oxydes d'azote, en composés moins nocifs comme le dioxyde de carbone et l'eau.

Cette application est essentielle pour répondre aux normes environnementales strictes en matière d'émissions de véhicules.

2. Bijouterie et orfèvrerie :  En raison de sa beauté, de sa rareté et de sa résistance à la corrosion, le platine est très prisé dans l'industrie de la bijouterie et de l'orfèvrerie. 

Il est utilisé pour créer des bijoux de haute qualité, des bagues de mariage, des colliers et d'autres pièces précieuses. Le platine est également utilisé pour fabriquer des montres de luxe.

3. Industrie électronique :  Le platine est employé dans la fabrication de composants électroniques, tels que les connecteurs, les contacts électriques et les fils conducteurs.

Sa conductivité électrique élevée et sa résistance à la corrosion en font un matériau de choix pour garantir des performances électriques fiables dans les dispositifs électroniques.

4. Industrie médicale :  En médecine, le platine est utilisé pour fabriquer des instruments chirurgicaux, des implants médicaux et des dispositifs de diagnostic. Il est apprécié pour sa biocompatibilité, sa résistance à la corrosion et sa capacité à être moulé en formes complexes pour répondre aux besoins médicaux spécifiques.

5. Industrie chimique :  Le platine est un catalyseur important dans de nombreuses réactions chimiques industrielles, notamment la production d'acide sulfurique, de gaz nitreux et de nombreux produits chimiques organiques. Ses propriétés catalytiques permettent d'accélérer ces réactions tout en économisant de l'énergie.

6. Recherche spatiale :  En raison de sa résistance à des températures extrêmement élevées et à la corrosion, le platine est utilisé dans l'industrie aérospatiale pour fabriquer des composants de satellites et d'autres engins spatiaux.

7. Énergie renouvelable :  Le platine est utilisé dans la fabrication de cellules à combustible, qui sont des dispositifs qui convertissent l'hydrogène en électricité, ce qui en fait une composante importante des technologies d'énergie renouvelable.

6. Le platine dans la chimie :

Voici quelques-unes des réactions chimiques clés dans lesquelles le platine est couramment utilisé en tant que catalyseur :

1. Réaction d'hydrogénation :  Le platine est largement utilisé dans la catalyse de l'hydrogénation, où il favorise l'addition d'hydrogène (H2) à des composés insaturés, tels que des alcènes et des alcynes, pour produire des alcanes correspondants. Cette réaction est essentielle dans la production de produits chimiques, de carburants et d'huiles végétales hydrogénées.

2. Réaction de déshydrogénation :   Le platine est également utilisé dans la déshydrogénation, où il permet l'élimination de l'hydrogène d'un composé organique. Cette réaction est cruciale dans la production de styrène, de propylène et d'autres composés importants pour l'industrie chimique.

3. Réaction de reformage catalytique :  Le reformage catalytique est une étape clé dans la production d'essence de haute qualité. Le platine est utilisé comme catalyseur pour la conversion de composés pétroliers lourds en produits plus légers et plus précieux, tels que l'essence et le benzène.

4. Réaction d'oxydation :  Le platine est utilisé comme catalyseur dans des réactions d'oxydation, où il favorise l'addition d'oxygène à des composés organiques pour produire des produits oxydés. Par exemple, le platine est utilisé dans la fabrication de peroxydes organiques et d'autres produits chimiques oxydés.

5. Réaction de décomposition catalytique :  Dans certaines réactions, le platine est utilisé pour catalyser la décomposition de composés instables en produits plus stables. Par exemple, il est utilisé dans la décomposition catalytique de l'acide nitrique.

6. Réaction de réduction :  Le platine est également employé dans des réactions de réduction, où il favorise la réduction de composés chimiques en utilisant des agents réducteurs tels que l'hydrogène. Cette réaction est importante dans la production de certains métaux précieux à partir de minerais.

7. Réaction de craquage catalytique :  Le platine est utilisé dans le craquage catalytique, qui est un processus important pour la production d'hydrocarbures plus légers à partir de composés pétroliers plus lourds.