แพลทินัม

การค้นพบ

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

คุณสมบัติทางเคมี

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

ประโยชน์

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

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

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