Platine

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Nb	78 Pt

Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.

C'est un métal de transition dur, malléable, ductile, précieux de couleur gris-blanc. Le platine est un métal noble résistant à la corrosion, et on le trouve dans certains minerais de cuivre ou de nickel, ainsi que sous forme de dépôt natif. Le platine est utilisé en bijouterie, dans les équipements de laboratoire, en médecine dentaire, pour certains contacts électriques et dans les pots catalytiques des véhicules.

Présent dans la nature, le platine et ses alliages sont connus depuis longtemps.

Ce métal était utilisé par les Indiens précolombiens, et la première référence européenne apparut en 1557 dans les écrits de l'humaniste italien Julius Caesar Scaligero (1484-1558) qui le décrivit comme un métal mystérieux venant de mines situées entre Darién (Panama) et Mexico.

Les Espagnols nommèrent le métal platina (petit argent) quand ils le découvrirent en Colombie. Ils le considéraient alors comme une impureté de l'argent et ne le conservaient pas.

Le platine fut découvert par les astronomes Antonio de Ulloa et don Jorge Juan y Santacilia (1713-1773), qui tous deux avaient été appointés par le roi Philippe V d'Espagne pour rejoindre une expédition géographique au Pérou qui dura de 1735 à 1745. Parmi d'autres choses, Ulloa observa le platina del pinto, un métal inexploitable trouvé avec l'or de Nouvelle-Grenade (Colombie).

Des corsaires britanniques interceptèrent le navire d'Ulloa sur le chemin du retour. Bien qu'il fût bien traité en Angleterre et admis comme membre de la Royal Society, on l'empêcha de publier une référence aux métaux inconnus avant 1748. Avant que cela ne puisse arriver, Charles Wood isola indépendamment l'élément en 1741.

Le symbole alchimique du platine (ci-contre) a été créé par fusion des symboles de l'argent et de l'or.

Le platine est maintenant considéré comme un métal plus précieux que l'or, de telle sorte qu'une récompense de platine est meilleure qu'une récompense d'or. Le prix du platine varie en fonction de sa disponibilité, mais normalement il coûte environ deux fois plus cher que l'or.

La définition standard d'un mètre fut longtemps basée sur la distance entre deux marques sur une barre de platine iridié conservée au Bureau international des poids et mesures à Sèvres en France. Aujourd'hui un cylindre de platine iridié, également conservé au BIPM, sert de prototype au kilogramme.

Le platine est également utilisé dans la définition de l'électrode standard à hydrogène.

Ce métal a une couleur argent-blanc lorsqu'il est pur, il est malléable, ductile et très résistant à la corrosion.

Sa résistance à l'abrasion et au ternissement font qu'il est apprécié en bijouterie.

Le platine interagit avec de nombreuses molécules, ce qui en fait un catalyseur très recherché. À température ambiante, il résiste cependant à de nombreuses attaques chimiques : il ne s'oxyde pas à l'air libre, et n'est corrodé que par les cyanures, les halogènes, le soufre et les métaux alcalins caustiques. Sauf à l'état de micro- ou nanoparticules, il est insoluble dans l'acide chlorhydrique et dans l'acide nitrique, mais il se dissout dans l'eau régale (mélange de ces deux acides). À haute température (à partir de 600 °C), il réagit avec le dioxygène de l'air pour former un oxyde volatil (PtO₂) ; oxyde lamellaire stable, qui a également un pouvoir catalytique (catalyseur d'Adams), et qui peut être réduit en platine colloïdal par le dihydrogène in situ

Les caractéristiques catalytiques du platine, comme celles des six autres métaux du groupe du platine, sont exceptionnelles.

Par exemple, un mélange de dihydrogène et de dioxygène explose en présence de platine : le platine catalyse la réaction qui est exothermique, l'élévation de température consécutive provoque alors un emballement de la réaction, d'où l'explosion. Sous certaines formes, le platine est un puissant toxique (il détruit l'ADN en empêchant la double hélice de se dérouler), ce pourquoi il est utilisé pour traiter certains cancers (chimiothérapie) en bloquant le processus de division rapide normal de certaines cellules (dont celles qui font pousser les cheveux, d'où une chute des cheveux lors de certaines chimiothérapies).

Isotopes

Le platine naturel est un mélange de cinq isotopes stables et d'un isotope radioactif, le Pt, de très longue période radioactive (650 milliards d'années). Il existe aussi de nombreux autres radioisotopes dont le plus stable est le Pt dont la période est de 50 ans.

Le platine se trouve en général à l'état natif et le minerai de sperrylite (arséniure de platine, PtAs₂) est la source principale du métal. L'alliage platine/iridium naturel est le platiniridium et se trouve aussi dans le coopérite minéral (sulfure de platine, PtS).

Le platine, souvent accompagné de faibles quantités d'autres métaux de la famille du platine, peut être trouvé dans certaines alluvions ; en Afrique du Sud, Colombie, en Ontario, dans l'Oural et dans certains états de l'ouest des États-Unis d'Amérique. En Europe, il est extrait dans le grand nord de la Russie, dans les gisements de cuivre et nickel de la presqu'île de Taïmyr, dans le complexe métallurgique et minier de Norilsk créé par la Russie soviétique en 1935 (En 1953, on y produisait déjà 35 % du nickel de l'Union Soviétique, 30 % du cobalt et 90 % des métaux du groupe du platine, ou « platinoïdes »). Cette activité est à l'origine de la ville de Norilsk (175 000 habitants) et d'une voie ferrée qui transporte le minerai vers le port de Dudunka sur l'Ienisseï puis vers l'usine Severonickel dans la presqu'île de Kola. 330 000 t de nickel ont été extraites du sol rien qu'en 2003 (c'est 23,6 % de la production mondiale. C'est du même minerai qu'est tiré le platine, qui y est présent en faible quantité).

Le platine est le plus souvent produit commercialement comme sous-produit du traitement du minerai de nickel, qui en contient deux grammes par tonne.

Le platine est très utilisé en bijouterie, dans les contacts électriques, dans les creusets et dans les fourneaux électriques à haute-température. Avec deux autres métaux du groupe du platine, il est souvent utilisé comme catalyseur chimique (dans les pots catalytiques de moteurs à combustion interne des véhicules et dans différents procédés industriels). Voici d'autres utilisations :

• Il peut adsorber une grande quantité de dihydrogène, qu'il relâche lorsqu'il est chauffé. Son utilisation dans la conception d'un conteneur d'hydrogène associé à des piles à combustible est à l'étude.
• L'industrie chimique utilise une quantité significative de platine ou d'alliage platine-rhodium sous forme de gaze (filet fin) pour catalyser l'oxydation partielle de l'ammoniac pour produire de l'oxyde nitrique, qui entre dans la composition d'engrais, d'explosifs et de l'acide nitrique.
• Des catalyseurs au platine sont utilisés dans le raffinage et la transformation du pétrole, ainsi que dans d'autres processus de la production d'essence et de composés aromatiques dans l'industrie pétrochimique.
• Ce métal a un coefficient de dilatation presque égal à celui du verre de silicate sodocalcique et est donc utilisé pour sceller des électrodes dans du verre.
• Les alliages de platine et cobalt ont d'excellentes propriétés magnétiques. Un alliage de 76,7 % de platine et 23,3 % de cobalt, en masse, constitue un aimant extrêmement puissant.
• L'alliage platine/osmium 90/10 est utilisé pour réaliser des stimulateurs cardiaques, des valvules cardiaques artificielles ou d'autres implants.
• Utilisé pour recouvrir le nez des missiles, les injecteurs des moteurs à réaction et des dispositifs qui doivent pouvoir fonctionner durablement à haute température.
• Un fil de platine fin porté à incandescence est un catalyseur de la réaction de transformation du méthanol (vapeur) en formaldéhyde. Ce phénomène a eu une application commerciale dans la fabrication de briquets ou de chaufferettes à alcool.
• Le cisplatine [PtCl₂(NH₃)₂] et le carboplatine sont certaines des substances les plus efficaces dans le traitement de certains types de cancer dont la leucémie , le cancer du testicule ou le cancer de la vessie.
• Sa résistivité variant en fonction de la température, il est utilisé pour les thermomètres à résistance de platine et pour produire des thermocouples, sous la forme d'une soudure entre du platine pur et du platine rhodié.
• Il est utilisé sous forme de pots, creusets et coupelles dans les laboratoires pharmaceutiques et de chimie industrielle.
• Le platine est utilisé dans la photographie: la platinotypie est un processus de tirage photographique breveté par William Willis en 1873.

Les qualités du platine en font l'une des huit matières premières stratégiques considérées comme indispensables en temps de guerre comme en temps de paix.

Production

Les principaux producteurs mondiaux de platine sont :

• Anglo American : près de 2,5 millions d'onces produites en 2007,
• Impala Platinum (Afrique du sud) : près de 2 millions,
• Lonmin (ex-Lonrho) : environ 0,8 million,
• Norilsk Nickel : environ 0,7 million.

Quand il est pur et massif, le platine ne pose a priori aucuns problèmes de santé environnementale.
Mais tous ses composés sont hautement toxiques.

Sous leurs formes biodisponibles, les platinoïdes se sont montrés bioassimilables chez les plantes et animaux expérimentalement exposés. Ceci a été démontrée chez diverses plantes terrestres ou aquatiques, pour des composés solubles et pour des particules liée au Pt, Pd et Rh .
Le platine des pots catalytiques, rare et couteux tend à être remplacé par le palladium (ou associé à ce dernier). Dans les mêmes conditions, le palladium semble aussi voire plus bioassimilable que le platine.

- Le Palladium et le platine ont été dosés chez 22 espèces d'algues du littoral californien, avec une technique analytique nouvelle, très sensible  ; les teneurs dans ces algues variaient de de 0,09 à 0,61 ng/g pour le palladium et 0,25 à 1,75 ng/g pour le platine (en matière sèche) .

- Le ratio moyen de Pt/Pd trouvé dans ces algues était de 3,5 alors qu’il était de 4,5 dans la mer. On suppose donc que ces algues accumulent le palladium et le platine de l'eau de mer, sans discrimination, en raison de la similitude chimique de ces métaux .

Chez les animaux (espèces aquatiques principalement) expérimentalement exposés à des sels solubles ou à des substances catalytiques, la bioconcentration est également démontrée .

- Par exemple, le platine sous forme de H2PtCl6 provoque chez le poisson Danio rerio une lyse et nécrose des cellules de la muqueuse intestinale, des changements dans la sous-muqueuse, et la fusion des villosités entre elles . Cet effet était d'autant plus marqué que la concentration ou le temps d’exposition était élevé. Lors d’une exposition de 15 jours à une concentration sublétale de 16 µg/L, suivie d'un période de non-exposition de 64 jours, ces lésions étaient toutefois réversibles.

- Les animaux filtreurs y sont notamment vulnérables  : À titre d'exemple et de comparaison avec d'autres "métaux lourds", pour la moule zébrée (Dreissena polymorpha) vivant en eau douce, la biodisponibilité des platinoïdes issus de poussières routières se situe entre celle du cadmium et du plomb ., avec - peut-on supposer - des effets synergiques.
Des vers parasites des poissons ont également montré une capacité à bioaccumuler les platinoïdes (ils pourraient donc être utile à la biosurveillance fine de milieux aquatiques .
La bioassimilabilité et bioconcentrtion sont également observées quand ce sont des sédiments de rivières urbaines, de la poussière routière ou de tunnel qui sont utilisés comme sources de platinoïdes pour l'expérience )

Parmi les platinoïdes, c’est le palladium qui semble le plus bioassimilable par la faune comme par la flore .

Sous forme de micro ou nanoparticules, le platine devient très actif, même à très faible dose.

Les composés du platine biodisponibles étaient très rares dans la nature. Mais ils sont maintenant produits en grandes quantités par l'industrie et largement répandus dans l'environnement, notamment via l'incinération et lors du vieillissement des pots catalytiques.

- On en trouve une quantité croissante dans les poussières des zones où la circulation automobile est importante. Par exemple à Mexico où les véhicules ont commencé à être équipés de pots catalytiques qu'en 1991 .

-Il en allait de même à Boston aux USA, les taux de platinoïdes sont en forte augmentation parmi les particules PM10 inhalées par la population .

- En Italie , dans le sol de Naples et d'une zone périphérique de 120 km2, les taux de Pt et Pd (dosés dans 195 échantillons) variaient de moins de 2 μg/kg à 52 μg/kg pour le platine et de moins de 10μg/kg à 110 μg/kg pour le palladium. Or, les teneurs sont considérées comme anormales au dessus de 6,2 μg/kg de platine et de 17,2 μg/kg de palladium.
Plus la circulation était intense, plus le taux de ces métalloïdes était élevé.
La cartographie de la pollution était fortement corrélée à celle du réseau routier et de la densité de circulation .
Bien qu'ils ne soient obligatoires en Europe que depuis 1993 l'identité et les proportions respectives de platinoïdes (Pt / Pd / Rh) correspondent à celles des pots d'échappement catalytiques, ce qui laisse supposer qu'ils sont bien à l'origine des valeurs de plus en plus élevées (même en Italie où l'État a autorisé les pots non-catalytiques jusqu'en Janvier 2002 .).

- Les tunnels sont des zones où l'air est - plus qu'ailleurs- « enrichi » en particules de platinoïdes de petite et très petite taille (PM10 and PM2.5) , ce qui laisse penser qu'elles peuvent pour partie passer dans le sang via les poumons. Dans un tunnel étudié en Autriche, les taux variaient selon le point de prélèvement (distance par rapport à l'entrée), le taux de renouvellement de l'air par la ventilation, et le nombre de véhicules empruntant le tunnel. Les taux variaient de 38 ± 5.9 à 146 ± 13 ng émis en moyenne par véhicule et kilomètre, alors que les facteurs d'émission de palladium variaient de 13 ± 2.1 à 42 ± 4.1 ng veh-1 km-1. La plus grande partie du Pt et Pd étaient présent forme d'aérosol dont la taille particulaire dépassait le PM10, mais 12% et 22% respectivement de ces platinoïdes était émis sous forme de particules assez fine (PM2) pour être inhalées et passer dans le système sanguin et d'autres organes.

- Les platinoïdes ont également augmenté dans les sédiments de rivières ou lacs. Par exemple, dans un lac proche de Boston

- L'analyse de 3 platinoïdes (Pt, Pd, Rh) dans les couches de sédiment montre une nette augmentation depuis l'apparition des pots catalytiques (teneurs 6 à 16 fois plus importantes en 1992-2002 qu'avant l'introduction des catalyseurs) . Les rapports de proportion entre ces éléments signent leur origine automobile (C'est la même que celle de ces produits dans les pots catalytique des environ 500 million de véhicules équipés de pots catalytiques circulant dans le monde vers 2004. Les teneurs en iridium et le ruthénium (Ru) ont aussi augmenté après l'introduction des catalyseurs .

- Le Pt, Pd et Rh ont été dosés dans des échantillons de neige fraîche prélevés à 14 endroits de la vallée d'Aspe (Pyrénées, France) durant deux d'hiver, (Février 2003 et Mars 2004) . Les limites de détection étaient de 0,05, 0,45, et 0,075 pg/g respectivement pour le Pt, Pd et Rh .
La neige fraîche contenait de 0,20 à 2,51 pg/g pour le Pt,de 1,45 à 14,04 pg/g pour le palladium et de 0,24 à 0,66 pg/g pour Rh. les teneurs les plus élevées étaient dans la plupart des cas trouvées près des axes routiers, sans lien direct ou évident avec le trafic routier. Durant l'étude la direction et l'origine des masses d'air atteignant la vallée ont été enregistrées, de manière à fournir des indices sur l'origine de ces platinoïdes .
Les teneurs étaient plus élevées en 2004 qu'en 2003. Les auteurs estiment que les platinoïdes trouvés dans la neige des pyrénées en 2004 provenait du parc des véhicules européen, et certaines activités minières russes .

- Le taux de platine et platinoïdes catalytiques mesuré dans les neiges et glaces du pôle Nord a fortement augmenté entre 1990 et 2000 ; et les taux mesurés dans les couches de neige formées au milieu des années 1990 sont 40 à 120 fois plus élevés que ceux mesurés dans la glace datant de 7000 ans, ce qui indique une contamination à large échelle de toute la troposphère de l'hémisphère Nord par les platinoïdes. Ici aussi, le rapport massique Pt/Rh des échantillons de neige la plus récente est proche du rapport moyen de ces catalyseurs dans les pots catalytiques, ce qui suggère aux auteurs de cette étude « qu'une grande partie de l'augmentation récente du Pt et Rh pourrait provenir de convertisseurs catalytiques d'automobiles » .

- Alors que la contamination par l’osmium (Os) était autrefois associée aux tanneries, les changements récents de composition isotopique de l'osmium (également présent dans les pots catalytiques neufs, comme impureté) montrent une autre source anthropique pour cet élément. L’hypothèse que les catalyseurs automobiles sont une source d’iridium et d’osmium est encore renforcée par le fait que ces éléments sont les plus concentrés dans la poussière de tunnels routiers .

Bien que leur potentiel toxicologiques et écotoxicologiques soit encore mal connu, et qu'on n'ait pas encore détecté d'effets écologiques majeurs ou aigus attribuables avec certitude à ces platinoïdes anthropiques , des effets chroniques sur la biosphère sont suspectés, notamment car  :

• sous forme de très petite particules, ce sont de puissants catalyseurs ;
• leur augmentation est rapide et cumulative (effets synergiques potentiels) ;
• Leur augmentation semble déjà concerner tous les compartiments de l'environnement, et au moins tout l'hémisphère-nord  ;
• leur disponibilité biologique est bien plus importante qu'on ne le pensait il y a quelques décennies ;
• leur bioaccumulation est avérée pour de nombreuses espèces et plausible pour les autres.

La question d'éventuels effets sanitaires - via l'alimentation ou via l'inhalation de particules - se pose donc.

Dans tous les cas, les études sont compliquées par les difficultés techniques d'analyse des traces de Pt, Pd et Rh (bien que des techniques récentes permettent des mesures très précises en Pg/g d'échantillon) et surtout par d'importantes lacunes en matière de connaissance de leurs impacts environnementaux .
De plus, les émissions (industrielles ou des pots cataytiques) changent dans leur composition. Par exemple, à Mexico, on a noté un pic en 1993, puis une moindre augmentation des taux de Pt-Pd-Rh , ce qui suggère que les premiers pots catalytiques perdaient plus rapidement qu'aujourd'hui une partie de leurs catalyseurs, soit parce que la technologie ne permettait pas une bonne adhésion des catalyseurs à la matrice du pot, soit parce que les conducteurs utilisaient des carburants inappropriés, ou pour ces deux raisons à la fois.

• Les noces de platine symbolisent les 70 ans de mariage dans la tradition française (symbole de stabilité).
• Le platine est le 12 niveau dans la progression de la sarbacane sportive.
• Le disque de platine est une récompense honorifique remise aux artistes ayant atteint le million d'albums vendus.
• Sur les jeux PlayStation 3, un trophée (fictif) de platine est obtenu après qu'un joueur ait obtenu tous les trophées de bronze, d'argent et d'or du jeu.

Dans le monde financier, le terme platine fait référence au téléphone utilise dans une salle de trading ou d'arbitrage par les opérateurs de marchés financiers (traders). Ils permettent de communiquer avec un grand nombre de contre-parties (60) sur des systèmes combinant haut-parleurs et micro ainsi que sur 2 à 6 combinés. Cette industrie traverse une révolution technologique passant de systèmes digitaux a des systèmes de type IP (Internet Protocol). De nouveaux leaders émergent, tels IP Trade, qui font concurrence aux acteurs en place : Etrali, IPC et BT.