แพลทินัม

แพลทินัม^[1] หรือ ทองคำขาว (อังกฤษ: Platinum) คือธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 78 และสัญลักษณ์คือ Pt เป็นธาตุโลหะทรานซิชัน มีสีเงินเทา มีน้ำหนักมาก สามารถยืดและตีเป็นแผ่นได้ แพลทินัมทนต่อการกัดกร่อนมาก ในธรรมชาติพบอยู่กับสินแร่ของนิกเกิลและทองแดง ปัจจุบันแพลทินัมมีราคาสูงกว่าทองคำ 2-3 เท่า แพลทินัมสามารถใช้ทำเครื่องประดับ อุปกรณ์ในห้องทดลอง ตัวนำไฟฟ้า งานทันตกรรม และเครื่องกรองไอเสียในรถยนต์ ธาตุแพลทินัมเรียกได้อีกอย่างว่า ทองคำขาว ซึ่งอาจจะสร้างความสับสนกับ ทองขาว (White gold) แพลทินัมจะแกะลายได้สวยกว่าทองเนื่องจากความหนาแน่นสูง และเมื่อใช้ไปในระยะยาวจะยังคงมีลายที่คมชัดเหมือนเดิมไม่สึกออกไปเหมือนทอง (แพลทินัมจะน้ำหนักเท่าเดิมไม่สูญหายเหมือนทองที่พอใช้ไปเรื่อยๆ เนื้อทองจะหลุดร่อนทุกครั้งที่กระทบกับวัตถุอื่นๆ)

แพลทินัม อิริเดียม ← → ทองคำ Pd ↑ Pt ↓ Ds
ทั่วไป
ชื่อ, สัญลักษณ์, เลขอะตอม	แพลทินัม, Pt, 78
อนุกรมเคมี	โลหะทรานซิชัน
หมู่, คาบ, บล็อก	10, 6, d
ลักษณะ	สีขาวอมเทา
มวลอะตอม	195.078 (2) กรัม/โมล
การจัดเรียงอิเล็กตรอน	[Xe] 4f14 5d9 6s1
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน	2, 8, 18, 32, 17, 1
คุณสมบัติทางกายภาพ
สถานะ	ของแข็ง
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.)	21.45 ก./ซม.³
ความหนาแน่นของของเหลวที่m.p.	19.77 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว	2041.4 K (1768.3 °C)
จุดเดือด	4098 K(3825 °C)
ความร้อนของการหลอมเหลว	22.17 กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการกลายเป็นไอ	469 กิโลจูล/โมล
ความร้อนจำเพาะ	(25 °C) 25.86 J/(mol·K)
ความดันไอ P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k ที่ T K 2330 (2550) 2815 3143 3556 4094
คุณสมบัติของอะตอม
โครงสร้างผลึก	cubic face centered
สถานะออกซิเดชัน	2, 4 (ออกไซด์เป็นเบสปานกลาง)
อิเล็กโตรเนกาติวิตี	2.28 (พอลิงสเกล)
พลังงานไอออไนเซชัน	ระดับที่ 1: 870 กิโลจูล/โมล
	ระดับที่ 2: 1791 กิโลจูล/โมล
รัศมีอะตอม	135 pm
รัศมีอะตอม (คำนวณ)	177 pm
รัศมีโควาเลนต์	128 pm
รัศมีวานเดอร์วาลส์	175 pm
อื่น ๆ
การจัดเรียงทางแม่เหล็ก	paramagnetic
ความต้านทานไฟฟ้า	(20 °C) 105 nΩ·m
การนำความร้อน	(300 K) 71.6 W/(m·K)
การขยายตัวจากความร้อน	(25 °C) 8.8 µm/(m·K)
อัตราเร็วของเสียง (แท่งบาง)	(r.t.) 2800 m/s
มอดุลัสของยัง	168 GPa
โมดูลัสของแรงเฉือน	61 GPa
โมดูลัสของแรงบีบอัด	230 GPa
อัตราส่วนปัวซง	0.38
ความแข็งโมส	3.5
ความแข็งวิกเกอร์ส	549 MPa
ความแข็งบริเนล	392 MPa
เลขทะเบียน CAS	7440-06-4
ไอโซโทปเสถียรที่สุด
บทความหลัก: ไอโซโทปของแพลทินัม iso NA ครึ่งชีวิต DM DE (MeV) DP 190Pt 0.01% 6.5 E11 y α 3.18 186Os 191Pt syn 2.96 d ε ? 191Ir 192Pt 0.79% Pt เสถียร โดยมี 114 นิวตรอน 193mPt syn 4.33 d IT 0.1355e 193Pt 193Pt syn 50 y ε ? 193Ir 194Pt 32.9% Pt เสถียร โดยมี 116 นิวตรอน 195mPt syn 4.02 d IT 0.1297e 195Pt 195Pt 33.8% Pt เสถียร โดยมี 117 นิวตรอน 196Pt 25.3% Pt เสถียร โดยมี 118 นิวตรอน 197mPt syn 1.59 h IT 0.3465 197Pt 197Pt syn 19.8913 h β- 0.719 197Au 198Pt 7.2% Pt เสถียร โดยมี 120 นิวตรอน
แหล่งอ้างอิง

การค้นพบ

แพลทินัมถูกแยกออกมาเป็นสารบริสุทธิ์ ครั้งแรกโดยนักเคมีชาวอังกฤษ ซึ่งในการแยกแพลทินัมในครั้งนั้น เขาก็ได้ค้นพบธาตุชนิดใหม่ขึ้นมาอีก 2 ชนิด คือ แพลเลเดียม (Pd) และโรเดียม (Rh) โดย แพลทินัมนั้นมาจากภาษาสเปน ซึ่งแปลว่า เงิน นั่นเอง แพลทินัมโดยทั่วไปจะพบที่บริเวณแผ่นเปลือกโลก ซึ่งจะกระจายอยู่ทั่วไป แต่จะมีปริมาณที่น้อยมาก แหล่งที่พบแพลทินัม คือ แอฟริกาใต้ แคนาดา อเมริกา และรัสเซีย การนำแพลทินัมไปใช้ประโยชน์นั้นมีมากมายหลายหลายแบบ เพราะแพลทินัมนั้น มีคุณสมบัติที่มากหลายประการที่เป็นความต้องการของตลาดเอง หรือแม้แต่ตัวผู้ประกอบการต่างๆ แพลทินัมจึงเป็นโลหะที่ เมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่นในตระกูลแพลทินัมแล้วถือว่าแพลทินัมเป็นโลหะที่มีการใช้มากที่สุด ดังนั้น แพลทินัมจึงมีราคาที่สูงมาก เพราะเป็นทั้งโลหะที่มีการใช้มาก และยังหายากอีกด้วย แต่ถึงจะมีราคาที่สูงแต่แพลทินัมก็เป็นที่นิยมมากในการนำมาทำเป็นเครื่องประดับ เพราะแพลทินัมนั้น มีสีเงิน และมีความเงางามมาก ที่สำคัญคือ แพลทินัม จะไม่ทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจน (O) จึงไม่ทำให้เกิดสนิม และแพลทินัมยังสามารถที่รวมตัวและนำมาผสมกับโลหะชนิดอื่นได้ และยังมีความคงทนแข็งแรง จึงมีการนำแพลทินัมไปทำเป็นเบ้าที่มีความคงทนต่อความร้อนที่สูงและแพลทินัมยังช่วยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในเคมีได้อีกด้วย^[2]

แพลทินัม

คุณสมบัติทางเคมี

แพลทินัมจะมีจุดหลอมเหลวที่สูงมากสุงกว่าจุดหลอมเหลวของทองคำ แพลทินัมจะไม่สามารถหลอมเหลวด้วยเปลวไฟที่ใช้ในการหลอมทองคำได้ เนื่องจาก มีจุดเดือดที่ต่างกัน แพลทินัมจะมีจุดหลอมเหลวที่ 1768.3 °C แพลทินัมจะไม่มีการสึกกร่อนหรือละลายด้วยกรด ยกเว้นกรดกัดทอง แพลทินัมจะเกิดการละลายเมื่อมีกรดผสมระหว่างกรดไนตริกกับกรดไฮโดรคลอริก ในอัตราส่วน 1:3 แพลทินัมจะไม่เกิดสนิม ถ้าเป็น เครื่องประดับที่เป็นแหวนก็จะ คงความเงางาม แวววาวได้นาน กว่าทองคำ ถึงแม้ว่าค่าความบริสุทธิ์จะมีค่าเท่ากับแพลทินัม แต่แพลทินัมจะมีค่าความแข็งมากกว่าทองคำถึงเท่าตัวเลยทีเดียว ^[3]

ประโยชน์

แพลทินัมเป็นธาตุที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 95% จัดเป็นโลหะที่มีความบริสุทธิ์ เทียบเท่ากับทองคำเลยทีเดียว แต่ค่าความแข็งแพลทินัมจะมีค่าสูงกว่าทองคำถึงเท่าตัว ทำให้เป็นธาตุที่มีมูลค่าในด้าน ด้านการแพทย์ นำมาผลิตเป็นเครื่องมือในการผ่าตัด เนื่องจากแพลทินัมจะไม่เกิดสนิม จึงมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องมือทั่วๆไป เครื่องใช้ในห้องปฏิบัติการสายความต้านทานไฟฟ้าและจุดติดต่อไฟฟ้า และด้านอุตสาหกรรมด้านอัญมณี และเครื่องประดับ เนื่องจาก แพลทินัม มีความทนทาน แวววาว เมื่อนำมาทำเครื่องประดับก็ดูสวยงามยาวนานโดยที่ไม่ต้องทำความสะอาดอยู่บ่อยๆ และเครื่องประดับจะไม่มีการสึกกร่อนได้ง่าย ทำให้ไม่ศูนย์เสียเนื้อโลหะและไม่มีการบิดเบี้ยวเสียรูปทรง ยังคงสภาพเดิมได้ยาวนาน^[4] รวมถึงการนำมาใช้เป็นสีพ่นบนผิวของตัวรถ ส่วนใหญ่ที่ได้มีการนำมาใช้จะใช้กับรถสปอร์ตหรู ทำให้ดูสวยงามและมีความแวววาวของสีรถได้นานกว่าสีธรรมดาทั่วไป ทำให้รถดูมีมูลค่าสูงขึ้นด้วย^[5]

ด้านอุตสาหกรรมยานยนต์

แพลทินัมยังนำมาใช้ในด้านอุตสาหกรรมยานยนต์อีกด้วย นำมาปรับใช้ในการลดมลพิษทางอากาศที่เกิดจากการปล่อยควันพิษจากท่อไอเสียของรถยนต์ โดยใช้ โลหะ “แพลทินัม” และ “แพลเลเดียม” เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน ที่จะทำให้ CO ให้เป็น CO₂ และ น้ำ ในการเกิดปฏิกิริยาในห้องเครื่องยนต์ต้องมีแก๊สออกซิเจนที่มากพอที่จะก่อให้เกิดการทำปฏิกิริยา โดยอาจมีการปั๊มลมเข้าไปในตัวเครื่อง การฟอกอากาศที่เป็นพิษจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแก๊สด้วย ถ้าแก๊สมีอุณหภูมิสูงกว่า 200 °C ประสิทธิภาพการฟอกไอเสียของเครื่องฟอกไอเสียแบบที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันใหม่จะมีค่าถึงร้อยละ 98 แต่ถ้าอุณหภูมิต่ำกว่า 200 °C ตัวเร่งปฏิกิริยาก็จะใช้ไม่ได้ผล^[6]

ผลกระทบต่อสุขภาพ

ส่วนใหญ่เราจะพบแร่แพลทินัมในรูปของผลิตภัณฑ์ เป็นในรูปของแหวนเพชรแพลทินัม เพราะว่าแพลทินัมมีความบริสุทธิ์ สุดจึงไม่มีอันตรายต่อการสวมใส่แม้กระทั่ง ผิวที่เกิดการแพ้ง่าย จึงทำให้มีความนิยมกันมากขึ้น แต่แหวนเพชรแพลทินัมนี้จะมีราคาแพงมากจึงเป็นทางเลือกทางเลือกให้แก่ที่คนชอบใส่แหวนแต่มีอาการผิวแพ้โลหะ แต่ถ้ามาดูถึงแพลทินัมในรูปของเกลือแพลทินัมแล้วจะมีอันตรายต่อสุขภาพมากเลยทีเดียว อย่างเช่น

• การเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอ
• มะเร็ง
• อาการแพ้ของผิวหนังและเยื่อเมือก
• ความเสียหายไปยังอวัยวะเช่นลำไส้ไตและไขกระดูก
• อาจเกิดการสูญเสียการได้ยินเสียง ^[7]

งานวิจัยเกี่ยวกับลูกบาศก์นาโนแพทตินั่ม

การวิจัยลูกบาศก์นาโนแพทตินั่มนั้นเป็นการช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ของเซลล์เชื้อเพลิงแบบใช้ไฮโดรเจน โดยนักวิทยาศาสตร์ ได้ทำการวิเคราะห์ และทำการทดลองแล้วว่า ยานพาหนะ ที่ใช้เชื้อเพลิงที่ได้จากพลังงานจากไฮโดรเจน ซึ่งมีการนำมาทดแทนการใช้แบตเตอรีนั้น มีการสร้างพลังงานจากปฏิกิริยาเคมี ซึ่งกระบวนการผลิตพลังงานดังกล่าว มักจะมีอุปสรรค คือ มีประสิทธิภาพการใช้งานที่ต่ำ และมีต้นทุนในการผลิตที่สูงมาก นักวิทยาศาสตร์จึงได้มีการทดลองเพื่อเอาชนะและแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นนั้น โดยทีมวิจัย ที่มีบุคคลสำคัญ คือ Shouheng Sun ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ ทางด้านเคมี จาก Brown เป็นผู้ที่เชี่ยวชาญด้านลูกบาศก์นาโนแพทตินั่ม ซึ่งแพทตินั่มเป็นโลหะที่มีค่ามากและยังมีความสามารถที่จะช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีในเซลล์เชื้อเพลิงได้ โดยทีมวิจัยได้ทำการแสดงรูปร่างของโลหะ แพทตินั่มที่เป็นรูปทรงลูกบาศก์ ซึ่งมีส่วนช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของเซลล์ เชื้อเพลิง หรือเรียกว่าปฏิกิริยาออกซิเดชัน แพทตินั่มเป็นตัวช่วยในการลดปริมาณพลังงานก่อกัมมันต์ หรือพลังงานที่น้อยที่สุดที่เกิดจากการชนของอนุภาคของสารตั้งต้น แล้วทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี และอีกทั้งในส่วนของปฏิกิริยาออกซิเดชันในเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งอยู่ในขั้วแคโทด แพทตินั่มก็จะช่วยเร่งปฏิกิริยา การรีดักชันของออกซิเจน โดยที่อิเล็กตรอนจะหลุดออกจากอะตอมของไฮโดรเจน หลังจากนั้นก็ไปรวมตัวกับออกซิเจน เพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า ปฏิกิริยานี้จะมีผลิตภัณฑ์ นั้นก็คือน้ำ โดยผลพลอยได้นี้ ยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้จากรถยนต์ ที่ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง ถึงแม้ว่าแพทตินั่มจะมีประสิทธิภาพมาก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีปัญหาเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพของแพทตินั่ม ให้ได้สูงสุดในปฏิกิริยารีดักชัน อุปสรรคสำคัญคืออยู่ที่รูปร่างและพื้นที่ผิว โดยรูปทรงทางเลขาคณิตและลักษณะพื้นที่ผิวของแพทตินัมนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการก่อร่างแพทตินัมเป็นรูปทรงลูกบาศก์ในขนาดนาโน ซึ่งในตอนแรกนักวิจัยสามารถที่จะคุมลักษณะรูปร่าง ของแต่ละอนุภาคให้มีลักษณะคล้ายกับลูกบาศก์ แต่มีข้อจำกัดมากมายในการควบคุมลักษณะรูปร่างเหล่านี้ ซึ่งทำได้ยากมาก จนกระทั่งตอนนี้สามารถที่จะผลิตลูกบาศก์นาโนที่มีลักษณะที่เหมือน และมีขนาดที่คงที่มากขึ้น ซึ่งในการทดลองนั้นนักวิทยาศาสตร์ ได้ทำการนำแพทตินัมที่รูปร่าง แบบทรงหลายเหลี่ยมและทรงลูกบาศก์ โดยมีการเติม Platinum acetylacetonate และ iron pentacarbonyl จำนวนเล็กน้อยในที่มีอุณหภูมิเฉพาะ และพบว่ารูปร่างของลูกบาศก์ได้มีประสิทธิภาพสูงสุด โดยมีผิวที่ใหญ่มากและต้านทานการดูดซับ ในสารละลายของเซลล์เชื้อเพลิง จาการทดลองนั้นมีการคาดหวังว่า จะทำให้ได้ปริมาณของพลังงานไฟฟ้าที่มากขึ้น จนเหมาะสมกับรถยนต์ที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง และให้น้ำออกมาเป็นผลิตภัณฑ์ ^{[8] [9]}