Platine

Le platine est l'élément chimique de numéro atomique 78, de symbole Pt.

Les qualités du platine en font l'une des huit matières premières stratégiques considérées comme indispensables en temps de guerreAvec le germanium (électronique avancée) ; le titane (sous-marins de chasse, alliage extrêmement résistant ; le magnésium (explosifs) ; le mercure (chimie nucléaire, instruments de mesure) ; le molybdène (acier) ; le cobalt (chimie nucléaire) ; le colombium (alliages spéciaux extrêmement rares). (Christine Ockrent, comte de Marenches, Dans le secret des princes, éd. Stock, 1986, p; 193.).

Histoire et généralité sur l'élément Découverte et dénomination

Ce métal facilement martelable était utilisé en Amérique précolombienne, ainsi que par la plupart des cultures néolithiques et chalcolithiques majeures de l'Eurasie. Toutefois la première référence européenne apparut en 1557 dans les écrits de l'humaniste Jules César Scaliger (1484 – 1558) qui le décrit comme un métal mystérieux venant de mines des Indes occidentales situées entre Darién (Panama) et Mexico.

Les Conquistadors hispaniques nomment d'emblée le métal « platina » (petit argent) quand ils le découvrent sous forme native en Colombie actuelle. Les savants le considèrent par principe comme une impureté de l'argent, une sorte de « petit argent brillant » par mépris, et les autorités régaliennes espagnoles, ayant le monopole du bon minerai et des métaux recherchés, s'empressent de le mettre au rebut et de le rejeter dans les fleuves car ils redoutaient les fraudes diverses, telles l'imitation de pièces d'argent.. Les Indiens et les colons à l'esprit pratique (il s'agit d'un métal inaltérable, relativement malléable et très ductile) s'en servaient pour de multiples usages, ustensiles divers, balles, pierres à fusils, en théorie illégaux et interdits sous peine de mort.

Le curieux métal platine ne fut vraiment étudié pour lui-même que par le militaire et astronome Antonio de Ulloa (1716 – 1795), qui avec Jorge Juan y Santacilia (1713 – 1773), avait été chargé par le roi Philippe V d'Espagne de rejoindre la mission scientifique française au Pérou (1735 – 1745). Parmi d’autres objets selon lui inédits, Ulloa observa le platina del pinto, un métal inexploitable trouvé avec l’or de Nouvelle-Grenade (Colombie).

À son retour en Europe (1744), le navire français dut se rendre aux autorités britanniques du port de Louisbourg. Quoiqu’il fût bien traité en Angleterre et admis plus tard comme membre de la Royal Society, . Charles Wood rapporta en Angleterre les premiers échantillons natifs de ce métal en 1741, avant que le médecin et chimiste William Brownrigg, avec l’aide de Ulloa, le décrive en minéralogie en 1748. Mais il fallait disposer de l'usage d'un chalumeau performant, mis au point plus tard par les chimistes et minéralogistes suédois à la fin du , pour initier les rudiments de la chimie du platine, comme sa mise en forme en joaillerie. Il faut donc se résigner à admettre, sans oublier l'héritage savant, que c’est le chimiste anglais Wollaston qui a démontré en 1803 que le corps simple métallique est bien issu d'un élément particulier, nommé platinum en latin ou en anglais savant, soit platine en français, Platin en allemand, platino en italien ou en espagnol.

gauche|75px|Symbole alchimique du platine

Le symbole alchimique du platine a été créé tardivement après par « fusion » ou accolement des symboles, respectivement lunaire et solaire, de l'argent et de l'or.

Ce métal de transition fait partie du sous-groupe ou triade du nickel, avec le nickel et le palladium, et dans un sens plus large, au sous-groupe des éléments du groupe 10. Ce métal lourd figure, avec l'osmium et l'iridium, parmi les éléments de la période 6. Mais le nickel se distingue des deux platinoïdes Pd et Pt : il possède des formes ioniques simples et se révèle globalement plus réactif.

Histoire des unités métriques, électrochimiques et d'éclairage La définition standard d'un mètre fut longtemps fondée sur la distance entre deux marques gravées sur une barre en platine iridié conservée au Bureau international des poids et mesures à Sèvres en France. Jusqu'en mai 2019, un cylindre en platine iridié, également conservé au BIPM, a servi de prototype au kilogramme. En France, l'intensité lumineuse du platine en fusion servait d'étalon en métrologie pour l'unité d'éclairage en bougieLa bougie en métrologie correspondait à l'intensité lumineuse normale d'un 1/20 de centimètre carré de platine à sa température de fusion dès soit comme valant 1/20 de Violle, ..

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

Isotopes

Le platine naturel est un mélange de six isotopes, dont cinq stables (Pt, Pt, Pt, Pt et Pt) et un radioactif primordial. Ce dernier, Pt, a une très longue demi-vie ( d'années) et une abondance très faible (0,01 %, soit 100 ppm). On connaît de nombreux autres radioisotopes, dont le plus stable après Pt est Pt, dont la demi-vie est de .

Abondance naturelle, minéralogie et géologie, gisement et production Présent dans la nature, le platine et ses alliages sont connus depuis longtemps. Le platine est un métal noble résistant à la corrosion, on le trouve souvent associé à certains minerais de cuivre ou de nickel, plus rarement sous forme de dépôts natifs (en Afrique du Sud notamment). gauche|upright=1.5|vignette|Platine natif (grains et petites pépites roulés des placers en haut, amas de gisement quasi-primaire en bas)

Gisements et production Le platine se trouve à l'état natif dans les gisements dits primaires, avec ses principaux minerais et/ou les roches magmatiques ultrabasiques tels que les dunites, le platine natif est le plus souvent allié avec d'autres métaux (Ir, Pd, Au, Fe, Cu, Ni...). Comme il est quasi-inaltérable et dense, ce platine se retrouve sur les gisements secondaires, en l'occurrence des placers souvent très proches de ces premières zones primaires.

Notons qu'aujourd'hui le minerai à base de sperrylite (arséniure de platine, PtAs2) est la source principale du métal. L'alliage platine/iridium naturel qu'est le platiniridium se trouve aussi dans le coopérite minéral (sulfure de platine, PtS).

Le clarke est de l'ordre de ou par tonne. Il est le plus abondant des platinoïdes.

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 où il est aussi fortement concentré dans le complexe igné du Bushveld (environ /t), 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 péninsule de Taïmyr, dans le massif de Konder, 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 () et d'une voie ferrée qui transporte le minerai vers le port de Doudinka sur l'Ienisseï puis vers l'usine Severonickel dans la presqu'île de Kola. 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 quantitéNote du BRGM pour le ministère de l'Industrie français.

Le platine, outre son occurrence à l'état natif souvent très localisée, est présent comme sous-produit intéressant à récupérer dans les minerais de nickel ou de cuivre. Le platine est en effet le plus souvent produit commercialement comme sous-produit du traitement du minerai de nickel, qui en contient parfois deux grammes par tonne.

Corps simple, chimie et corps composés chimiques vignette|Le fil de platine pur (99,95 %) se dissout facilement dans un mélange d'eau régale.

Propriétés physiques et chimique du corps simple métallique Ce corps simple est un métal de transition de couleur blanche à gris-blanche, à reflet métallique, brillanteCe métal a une couleur argentée blanche très brillante lorsqu'il est pur.. Ce platinoïde lourd a une densité élevée avoisinant 21,4 ; il est assez mou et malléable, très ductile (il peut être tréfilé en fil très fin), rare et précieux et très résistant à la corrosion.

Il s'agit d'un métal noble (avec l'argent et l'or), d'un métal précieux non magnétique (pur), bon conducteur de la chaleur et de l'électricité. Son coefficient de dilatation thermique est proche de celui du verre.

Sa résistance à l'abrasion et au ternissement font qu'il est apprécié en bijouterie. Son point de fusion est élevée de l'ordre de . Pour l'artisan joaillier, le platine est un métal dense qui se soude à de très hautes températures aux alentours ou au-delà de , mais ne s'oxyde quasiment pas et reste très blanc. La plage de travail est grande car son point d'ébullition dépasse .

Le platine natif ne s'altère pas à l'air et reste très stable sur un plan chimique. Il est possible de le chauffer au chalumeau sans ternissement de sa surface, même dans une zone en fusion partielle. Il s'agit d'un métal réfractaire. , c'est-à-dire qu'il cloque, mousse ou forme des cloques en se solidifiant. En réalité, sa résistance à l'oxydation est relative, l'oxyde de platine se forme à haute température et haute pression.

Néanmoins ce corps simple est globalement plus réactif que l'osmium ou l'iridium métallique.

Le platine est inattaquable par les bases fortes et acides forts, à l'exception notable de l'eau régale où il forme facilement un ion complexe hexachloroplatinique soluble, l'ion hexachloroplatinate [Pt(Cl)] , ainsi en milieu aqueux acide, où existe l'acide hexachloroplatinique H[Pt(Cl)].

Citons ses propriétés physico-chimiques remarquables, en ce qui concerne l'adsorption et la catalyse. Un fil fin de platine peut initier et favoriser la décomposition de la vapeur de méthanol en gaz dihydrogène et en méthanal. Il s'agit d'un des premiers métaux précieux utilisés en catalyse dans la synthèse de l'acide sulfurique. Il est parfois présent dans les pots d'échappement à l'état finement divisé, sous l'aspect d'une matière dénommée mousse de platine. Notons que les diverses éponges ou mousses de platine étaient fabriquées à l'origine par divers procédés thermiques, au contraire du noir de platine obtenu par réduction de corps organo-platiniques en solution aqueuse et précipitation chimique en fines particules.

À température ambiante, une éponge ou mousse de Pt peut adsorber, c'est-à-dire fixer sur sa grande surface spécifique, cent fois son poids de gaz dihydrogène, et parfois jusqu'à vingt fois son poids de gaz dioxygène. De plus la mousse de platine chauffée libère ses gaz, sans les dénaturer. Ce métal d'adsorption est connu depuis les travaux pionniers de Sir Humphry Davy en 1817, cette reconnaissance ayant ouvert le champ de la catalyse en chimie.

Chimie L'état d'oxydation IV est beaucoup plus stable que dans le cas du palladium. Il existe le monoxyde de platine et le dioxyde de platine . Le platine réagit avec le fluor au-delà de :

Pt solide cristal + 2 F gaz → PtF

Elle peut d'ailleurs se poursuivre en obtenant PtF et PtF.

L'attaque par le gaz dichlore nécessite une haute température. On obtient PtCl et PtCl. De même avec les autres halogènes plus lourds, PtBr et PtBr ou PtI et PtI.

Le platine, à l'instar des autres platinoïdes, est attaqué par les corps simples soufre et phosphore, ainsi que de nombreux semi-métaux As, Se, Te, Sb, Pb...

Le platine a une nette propension à former des complexes.