Platin ist ein schweres Element, das hauptsächlich durch den r-Prozess (schnelle Neutroneneinfang) bei gewaltsamen Ereignissen wie Supernovae und Neutronensternverschmelzungen synthetisiert wird. Es gehört zu den siderophilen Elementen, die eine starke Affinität zu metallischem Eisen haben. Diese geochemische Eigenschaft erklärt, warum während der Entstehung der Erde der größte Teil des Platins im primordialen Material in den metallischen Kern wanderte. Die extrem niedrige Konzentration von Platin im Erdmantel und in der Erdkruste (Teile pro Milliarde) steht im Kontrast zu seiner relativen Häufigkeit in chondritischen Meteoriten, die die Zusammensetzung des entstehenden Sonnensystems besser widerspiegeln.
Die kosmische Häufigkeit von Platin beträgt etwa 1,5×10⁻¹² mal die von Wasserstoff in der Anzahl der Atome, was es etwas häufiger als Gold, aber viel seltener als Silber oder Palladium macht. In Meteoriten werden die Häufigkeitsverhältnisse zwischen Platin und anderen siderophilen Elementen (wie Iridium, Osmium, Ruthenium) als "Fingerabdrücke" verwendet, um Meteoritentypen zu klassifizieren und planetare Akkretionsprozesse zu verstehen.
Wie Iridium ist Platin ein Schlüsselindikator für extraterrestrisches Material in geologischen Schichten. Platinanomalien werden in Sedimentschichten gesucht, um vergangene Asteroideneinschläge zu identifizieren. Das Platin-Osmium-Isotopensystem (\(^{190}\mathrm{Pt}\) zerfällt zu \(^{186}\mathrm{Os}\)) ist ein ergänzendes Datierungswerkzeug zum Re-Os-System, das zur Datierung sehr alter planetarer Differenzierungsereignisse oder zur Untersuchung der Herkunft von Platin in irdischen Lagerstätten verwendet wird.
Spektrallinien von Platin wurden in der Atmosphäre einiger metallreicher Sterne nachgewiesen und liefern Informationen über Nukleosyntheseprozesse. Im interstellaren Medium ist Platin wahrscheinlich in Form von refraktären Staubkörnern vorhanden, ähnlich denen, die während der Planetenentstehung in diese eingebaut worden sein könnten.
Der Name "Platin" leitet sich vom spanischen "platina" ab, einer Verniedlichungsform von "plata" (Silber). Dieser Begriff wurde von spanischen Eroberern im 16. Jahrhundert etwas abwertend verwendet, die dieses weiße Metall, gemischt mit Gold in kolumbianischen Flüssen, als "kleines Silber" oder "unreines Gold" ansahen und es manchmal wegwarfen. Sein wahrer Wert wurde erst später erkannt.
Artefakte aus Gold-Platin-Legierungen aus der präkolumbianischen Zeit wurden in Ecuador gefunden, was auf eine frühe Beherrschung des Metalls durch die indigenen Völker hinweist. Für die europäische Wissenschaft wurde Platin in den 1740er-1750er Jahren offiziell als neues Element identifiziert, insbesondere durch die Arbeiten des spanischen Gelehrten Antonio de Ulloa (der es aus Amerika mitbrachte) und des Briten William Brownrigg. Der schwedische Chemiker Henrik Scheffer veröffentlichte 1752 eine detaillierte Beschreibung und bezeichnete es als "weißes Gold".
Die Reinigung von Platin war aufgrund seines extrem hohen Schmelzpunkts eine große Herausforderung. Die erste Methode, die in den 1780er Jahren vom Franzosen Pierre-François Chabaneau unter der Schirmherrschaft des spanischen Königs entwickelt wurde, bestand darin, Platinschwamm durch Hämmern und Warmumformen zu reinigen. Die "Feuerprobe"-Technik ermöglichte die Herstellung des ersten schmiedbaren Barrens. Im 19. Jahrhundert führte die Entdeckung der anderen Platinmetalle (Palladium, Rhodium usw.) in Rohplatin und die Entwicklung von Wasserstoff-Sauerstoff-Öfen durch Henri Sainte-Claire Deville und Jules Henri Debray (1857) zur industriellen Produktion.
Die wichtigsten Platinlagerstätten sind von zwei Typen:
Die jährliche Weltproduktion beträgt etwa 180-200 Tonnen. Südafrika dominiert die Produktion (≈70%), gefolgt von Russland (≈20%). Platin ist eines der teuersten Metalle, in der Regel wertvoller als Gold, außer in Zeiten hoher Goldnachfrage. Sein Wert leitet sich aus kritischen industriellen Anwendungen ab, die weit über die Schmuckherstellung hinausgehen.
Platin (Symbol Pt, Ordnungszahl 78) ist ein Übergangsmetall der 6. Periode, das in der Gruppe 10 (früher VIII) des Periodensystems zusammen mit Nickel, Palladium und Darmstadtium steht. Es ist das führende der sechs Platinmetalle (PGM). Sein Atom hat 78 Protonen, in der Regel 117 Neutronen (für das stabile Isotop \(^{195}\mathrm{Pt}\)) und 78 Elektronen mit der Elektronenkonfiguration [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹. Diese besondere Konfiguration (5d⁹ 6s¹ statt der erwarteten 5d⁸ 6s²) resultiert aus der erhöhten Stabilität halbgefüllter Unterschalen.
Platin ist ein Edelmetall von silbergrauer Farbe, glänzend, sehr dicht, dehnbar, duktil und im reinen Zustand relativ weich.
Platin kristallisiert in einer kubisch-flächenzentrierten (kfz) Struktur.
Platin schmilzt bei 1768,3°C (2041,4 K) und siedet bei 3825°C (4098 K). Sein breiter Temperaturbereich im festen Zustand und seine ausgezeichnete chemische Stabilität bei hohen Temperaturen machen es zu einem Material der Wahl für Hochtemperaturgeräte.
Platin ist der Archetyp des Edelmetalls. Es ist beständig gegen die meisten chemischen Agenzien:
Dichte: 21,45 g/cm³.
Schmelzpunkt: 2041,4 K (1768,3°C).
Siedepunkt: 4098 K (3825°C).
Kristallstruktur: Kubisch-flächenzentriert (kfz).
Elektronenkonfiguration: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹.
Wichtigste Oxidationsstufen: +2 und +4.
| Isotop / Notation | Protonen (Z) | Neutronen (N) | Atommasse (u) | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit / Stabilität | Zerfall / Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Platin-190 — \(^{190}\mathrm{Pt}\) | 78 | 112 | 189,959932 u | ≈ 0,012% | 6,5×10¹¹ Jahre | Alphastrahler mit extrem langer Halbwertszeit. Zerfällt zu \(^{186}\mathrm{Os}\). Für übliche Anwendungen als stabil betrachtet. |
| Platin-192 — \(^{192}\mathrm{Pt}\) | 78 | 114 | 191,961038 u | ≈ 0,782% | Stabil | Stabiles Isotop. |
| Platin-194 — \(^{194}\mathrm{Pt}\) | 78 | 116 | 193,962680 u | ≈ 32,967% | Stabil | Stabiles Isotop, eines der häufigsten. |
| Platin-195 — \(^{195}\mathrm{Pt}\) | 78 | 117 | 194,964791 u | ≈ 33,832% | Stabil | Stabiles und häufigstes Isotop. Das einzige natürliche Isotop mit nicht verschwindendem Kernspin (I=1/2), was es für die \(^{195}\mathrm{Pt}\)-Kernspinresonanz (NMR) aktiv macht. |
| Platin-196 — \(^{196}\mathrm{Pt}\) | 78 | 118 | 195,964952 u | ≈ 25,242% | Stabil | Stabiles Isotop, sehr häufig. |
| Platin-198 — \(^{198}\mathrm{Pt}\) | 78 | 120 | 197,967893 u | ≈ 7,163% | Stabil | Stabiles Isotop. |
Hinweis:
Elektronenschalen: Wie die Elektronen um den Kern angeordnet sind.
Platin hat 78 Elektronen, die auf sechs Elektronenschalen verteilt sind. Seine Elektronenkonfiguration [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹ ist eine Ausnahme von den einfachen Auffüllregeln. Sie kann auch geschrieben werden als: K(2) L(8) M(18) N(32) O(17) P(1), oder vollständig: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d⁹ 6s¹. Die 5d-Unterschale ist ein Elektron von der Vollbesetzung entfernt.
K-Schale (n=1): 2 Elektronen (1s²).
L-Schale (n=2): 8 Elektronen (2s² 2p⁶).
M-Schale (n=3): 18 Elektronen (3s² 3p⁶ 3d¹⁰).
N-Schale (n=4): 32 Elektronen (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴).
O-Schale (n=5): 17 Elektronen (5s² 5p⁶ 5d⁹).
P-Schale (n=6): 1 Elektron (6s¹).
Platin hat 10 Valenzelektronen, wenn man die Elektronen der 5d- und 6s-Schalen zählt (9+1). Es zeigt eine reiche Chemie mit mehreren stabilen Oxidationsstufen, wobei die wichtigsten +2 und +4 sind. Der +2-Zustand (d⁸-Konfiguration) ist sehr häufig in quadratisch-planaren Komplexen, wie dem berühmten Cisplatin (cis-[PtCl₂(NH₃)₂]), einem Krebsmedikament. Der +4-Zustand (d⁶-Konfiguration) ist ebenfalls stabil (z.B. PtO₂, PtF₆). Andere Zustände wie 0, +1, +3, +5 und +6 existieren, sind aber weniger häufig.
Die Koordinationschemie von Platin ist umfangreich und von entscheidender Bedeutung, sowohl in der Katalyse als auch in der Medizin. Seine Tendenz, quadratisch-planare Komplexe mit "weichen" Liganden (wie Phosphinen, Thioethern) zu bilden, und seine Fähigkeit, Hydrierungs-, Oxidations- und Kopplungsreaktionen zu katalysieren, machen es zu einem zentralen Metall in der metallorganischen und industriellen Chemie.
Platin ist bei allen Temperaturen an der Luft perfekt stabil. Es bildet unter normalen Bedingungen kein stabiles Oxid. Ein PtO₂-Oxid kann sich bei hoher Temperatur unter hohem Sauerstoffdruck bilden, zersetzt sich jedoch bei etwa 450°C. An der Oberfläche kann es eine dünne Oxidschicht bilden, die zu bestimmten katalytischen Eigenschaften beiträgt.
Platin wird von Wasser und einfachen Mineralsäuren, selbst konzentriert und siedend, nicht angegriffen. Diese Trägheit ist die Grundlage für seine Verwendung in Laborgeräten (Tiegel, Schalen) und chemischen Ausrüstungen.
Seine einzige bemerkenswerte Schwäche ist Königswasser, eine Mischung aus konzentrierter Salpetersäure und Salzsäure, die es unter Bildung von Hexachloroplatin(IV)-säure (H₂[PtCl₆]) löst: Pt + 4 HNO₃ + 6 HCl → H₂[PtCl₆] + 4 NO₂ + 4 H₂O. Diese Verbindung ist der Ausgangspunkt für die Herstellung der meisten anderen Platinverbindungen.
Hinweis:
Dies ist die größte industrielle Anwendung von Platin (etwa 30-40% der jährlichen Nachfrage). Der Katalysator wandelt schädliche Abgase in weniger gefährliche Verbindungen um:
Platin (oft in Kombination mit Palladium und Rhodium) wird in Form von Nanopartikeln auf einem keramischen Wabenträger dispergiert. Seine Effizienz und Haltbarkeit bei hohen Temperaturen sind unübertroffen. Globale Abgasnormen (Euro, EPA) machen dieses Material unverzichtbar.
Platin ist ein prestigeträchtiges Schmuckmetall, das für folgende Eigenschaften geschätzt wird:
Es wird hauptsächlich für Eheringe, Solitäre, Hochwertiguhren und Diamantfassungen verwendet (sein neutrales Weiß setzt den Stein perfekt in Szene).
Neben dem Autokatalysator katalysiert Platin grundlegende Reaktionen:
Quadratisch-planare Platin(II)-Komplexe sind eine wichtige Klasse von Chemotherapeutika:
Diese Medikamente retten jedes Jahr Hunderttausende von Leben.
Platin ist ein kritisches Material für die Energiewende:
Metallisches Platin ist inert und ungiftig. Deshalb wird es in Schmuck und Zahnmedizin ohne Risiko verwendet. Allerdings:
Der Platinabbau, hauptsächlich im Bergbau, erzeugt große Mengen an Abraum und Rückständen und kann lokale Auswirkungen auf die Wasser- und Bodenqualität haben. Platin aus gebrauchten Autokatalysatoren kann in Form von Feinstaub in Straßenstaub und Boden am Straßenrand vorkommen, aber in den gemessenen Konzentrationen wird seine direkte ökologische Auswirkung als gering eingestuft. Die Forschung zur langfristigen Wirkung und zum Verbleib dieser Partikel wird fortgesetzt.
Das Recycling von Platin ist wirtschaftlich sehr attraktiv und entscheidend für die Versorgungssicherheit. Die wichtigsten Quellen sind:
Die globale Recyclingrate wird auf etwa 25-30% der Nachfrage geschätzt, könnte aber durch bessere Sammelsysteme deutlich verbessert werden. Südafrika hat Infrastruktur aufgebaut, um einen großen Teil seiner Katalysatorabfälle zu recyceln.
Platin ist ein kritisches Material für die moderne Wirtschaft mit einer geografisch konzentrierten Lieferkette (Südafrika). Die Herausforderungen sind:
Das Atom in all seinen Formen: Von der antiken Intuition zur Quantenmechanik 
