Bạn biết gì về bạch kim - Platinum, một trong những kim loại quý hiếm nhất hành tinh?

Bạch kim (hay Platinum, vàng trắng) là một kim loại quý hiếm được sử dụng rộng rãi để làm đồ trang sức, bộ chuyển đổi xúc tác, chất dẫn điện, máy trợ tim, thuốc chữa ung thư và nam châm. Nó là một kim loại hiếm - chỉ chiếm 5 phần tỉ (tính theo trọng lượng) của vỏ trái đất. Theo Chemicool, Platinum có giá trị rất cao vì vậy ai cũng muốn mua được nhẫn cưới bạch kim.

Platinum là kim loại bạc trắng - còn được gọi là "vàng trắng". Đặc biệt, nó được biết đến như một "kim loại quý tộc", không hoen rỉ, ít bị ăn mòn, dẻo và dễ uốn. Ngoài ra, Platinum có thể dễ tạo hình, kéo dãn thành sợi và không gây ra phản ứng (tức là không bị oxy hóa và ảnh hưởng bởi axit thông thường).

Platinum là một trong những kim loại chuyển tiếp gồm có vàng, bạc, đồng và titan và hầu hết các nguyên tố này đều nằm ở giữa bảng tuần hoàn. Cấu trúc nguyên tử của những kim loại này có thể dễ dàng liên kết với các nguyên tử khác.

Theo Chemicool, Platinum cũng là một trong những nguyên tố nặng nhất 21,45 g/cm³, nhẹ hơn 21 lần so với nguyên tử khối của nước và 6 lần với nguyên tử khối của kim cương. Những tính chất hóa học này giúp cho kim loại bạch kim trở nên quý hiếm và đắt đỏ.

Tính chất chung:

• Số nguyên tử (số proton trong hạt nhân): 78
• Ký hiệu nguyên tử (trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học): Pt
• Khối lượng nguyên tử (khối lượng trung bình của nguyên tử): 195,1
• Mật độ: 21,45 g/cm³
• Trạng thái vật chất: chất rắn
• Nhiệt độ nóng chảy: 3215,1^o F (1768,4^o C)
• Nhiệt độ sôi: 6917 F (3825 C)
• Số đồng vị tự nhiên (các nguyên tử có cùng nguyên tố và khác số nơtron): 6. Ngoài ra còn có 37 đồng vị nhân tạo được tạo ra trong phòng thí nghiệm.
• Đồng vị phổ biến nhất: Pt-195 (33,83% số lượng tự nhiên), Pt-194 (32,97% số lượng tự nhiên), Pt-196 (25,24% số lượng tự nhiên), Pt-198 (7,16% số lượng tự nhiên), PT 192 (0,78% số lượng tự nhiên), Pt-190 (0,01% số lượng tự nhiên)

Kim loại "không tan chảy"

Trong thời cổ đại, người Ai Cập và người châu Mỹ sử dụng Platinum trộn lẫn với vàng để làm đồ trang sức và đồ trang trí. Tài liệu tham khảo đầu tiên về bạch kim được viết vào năm 1557, khi Julius Scaliger - một bác sĩ người Ý miêu tả về một kim loại được tìm thấy ở Trung Mỹ không tan chảy, có tên gọi là "Platina" nghĩa là "có một ít bạc".

Theo nhà sử học Hà Lan Peter van der Krogt, năm 1741 nhà khoa học người Anh Charles Wood tiến hành một nghiên cứu giới thiệu Platinum là một kim loại mới, có một số tính chất hóa học và các ứng dụng thương mại. Sau đó, năm 1748 nhà khoa học người Tây Ba Nha và sĩ quan hải quân Antonio de Ulloa thêm mô tả là không sử dụng được và không thể tan chảy (Thực tế, ông viết nó vào năm 1735 nhưng do bị lính hải quân Anh tịch thu giấy tờ).

Theo van der Krogt, trước thế kỷ thứ 18, Platinum là kim loại thứ 8, được biết đến như "vàng trắng". Những kim loại trước nó là sắt, đồng, bạc, thiếc, vàng, thủy ngân và chì.

Trong những năm 1800, bạn bè và đồng nghiệp của hai nhà hóa học người Anh William Hyde Wollaston và Smithson Tennant đã sử dụng công nghệ của Wollaston để sản xuất và bán Platinum nguyên chất. Công nghệ này gồm hòa tan quặng Platinum trong hỗn hợp axit ni-trích (HNO3) và axit clohyđric (nước cường toan). Ngày nay, Platinum vẫn được sử dụng công nghệ của Wollaston để chiết xuất. Các mẫu vật có chứa Platinum được hòa tan trong nước cường toan và tan chảy ở nhiệt độ cao để sản xuất ra kim loại.

Những ứng dụng của Platinum?

• Một trụ lớn Platinum và hợp kim Platinum được sử dụng như một tiêu chuẩn quốc tế để đo lường một ki-lô-gam. Trong những năm 1880, có khoảng 40 cái trụ nặng gần 1 kg được phân phối trên toàn thế giới. Platinum, iridi, osmi, palladi, ruthenium và rhodium đều thuộc cùng nhóm các kim loại (được gọi là "những kim loại bạch kim") và có những đặc tính giống nhau. Các kim loại này thường kết hợp với nhau để tạo ra bộ phận có độ bền cao cho nhiều động cơ, dụng cụ và đồ trang sức.
• Năm 2014, Johnstone, Park và Lippard thực hiện một nghiên cứu và cho thấy rằng: "Platinum được sử dụng trong nhiều loại thuốc chống ung thư vì mức độ xảy ra phản ứng của nó rất thấp". Khoảng 50 phần trăm bệnh nhân điều trị ung thư hiện nay đang sử dụng các loại thuốc có chứa Platinum. Bác sĩ thú y Barbara Forney cho biết rằng: một số loại thuốc, chẳng hạn như cisplatin, cũng được sử dụng để điều trị các khối u và ung thư ở động vật.
• Theo trang Encyclopedia.com, Platinum cũng được sử dụng trong máy trợ tim, chụp răng giả và các thiết bị khác sử dụng trong cơ thể con người vì nó không thể bị ăn mòn từ các dịch chất trong cơ thể và ít phản ứng với các chức năng cơ thể.
• Theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, phần lớn (xấp xỉ 80%) Platinum được khai thác tại Nam Phi, gần 10% được khai thác ở Nga và phần còn lại được tìm thấy ở Bắc và Nam Mỹ. Platinum và những kim loại Platinum khác thường ít tìm được số lượng lớn, vì chúng chỉ thường được tìm thấy trong lúc khai thác kim các mỏ kim loại khác.
• Theo trang Science for Kids, mỗi năm Platinum chỉ khai thác được khoảng 130 tấn thấp hơn gần 14 lần so với khối lượng vàng (xấp xỉ 1800 tấn).
• Theo trang Total Materia, gần nửa số Platinum được khai thác và sử dụng trong các bộ chuyển đổi xúc tác, một phần giúp ô tô làm giảm các loại khí thải ít độc hại. Bạch kim và kim loại bạch kim khác có thể chịu được nhiệt độ cao ở các phản ứng oxy hóa nhằm làm giảm lượng khí thải.
• Theo Chemicool, Platinum kết hợp với cobalt tạo ra nam châm vĩnh cửu. Nam châm được sử dụng trong các dụng cụ y tế, máy móc, đồng hồ và nhiều hơn nữa.
• Theo trang Encyclopedia.com, Platinum được sử dụng như một chất xúc tác làm tăng năng suất trong sản xuất các chất như phân bón, nhựa, xăng dầu và các nhiên liệu khác.
• Mặc dù giá của Platinum bị thay đổi nhiều do quá trình tăng trưởng kinh tế, giảm mạnh hơn so với giá của các kim loại quý hiếm khác nhưng nhiều nhà đầu tư vẫn dùng Platinum để trao đổi.
• Theo trang Total Materia, khoảng 30% Platinum được sử dụng làm đồ trang sức. Phần lớn những viên kim cương đẹp nhất trên thế giới, chẳng hạn như Hope Diamond (theo Famous Diamonds) và các mặt hàng trong bộ sưu tập Elizabeth Taylor (theo Bulgari), đều được trưng bày trên đĩa làm bằng Platinum.

Nghiên cứu hiện nay về Platinum

Các nhà nghiên cứu tiếp tục tìm ra cách sử dụng và ứng dụng mới của Platinum. Ví dụ như: Platinum được sử dụng trong các loại thuốc chống ung thư.

Năm 1844, nhà hóa học người Ý Michele Peyrone vô tình phát hiện ra Platinum có đặc tính chống ung thư (nghĩa là ngăn cản sự phát triển của các khối u). Năm 1971, bệnh nhân ung thư đầu tiên được điều trị bằng thuốc có chứa bạch kim.

Theo một bài báo được công bố trên tạp chí Chemical Reviews năm 2016, khoảng 50% bệnh nhân ung thư hiện nay được điều trị bằng các kim loại quý hiếm này. Các loại thuốc này bao gồm cisplatin, carboplatin, oxaliplatin và một số khác đang trong giai đoạn thử nghiệm.

Bài viết này thảo luận về một số loại thuốc ung thư mới nhất có chứa Platinum và hệ cung cấp mà họ cho rằng sẽ hiệu quả hơn trong cuộc chiến chống các tế bào ung thư. Các tác giả gọi đây là một "mối đe dọa kép" - loại thuốc có chứa Platinum trong một hệ thống cung cấp.

Các nhà nghiên cứu giải thích: những thứ được gọi là Platinum "đầu đạn" đích trong các tế bào ung thư chịu trách nhiệm ngăn cản sự phát triển và đưa ra các cách để loại bỏ tế bào ung thư có chứa nhiều thụ thể trên bề mặt. Do bởi các tế bào ung thư phân chia rất nhanh nên bệnh nhân cần hấp thụ nhiều chất dinh dưỡng (như glucose hoặc axit folic). Các hệ thống đích tìm ra những đặc điểm khác nhau của cơ thể và truyền trực tiếp thuốc vào bên trong tế bào. Khi chất Platinum nằm trong các tế bào, nó sẽ kết hợp với các thuốc hóa trị liệu khác để ngăn ngừa sự phân chia của các tế bào ung thư.

Một bài báo cho biết: "Lợi ích khác của việc sử dụng hệ cung cấp nano này là vì chất Platinum tồn tại trong máu một thời gian dài nên chúng có thể dẫn truyền đi tốt hơn và từ từ phát huy công hiệu của thuốc.

Theo tác giả, do cần số lượng lớn Platinum để nghiên cứu các loại thuốc chống ung thư nên các công ty lọc dầu đã sẵn sàng tham gia ngay. Mặc dù, việc sử dụng Platinum tinh chế trong thuốc ung thư có lợi cho nhiều người nhưng những người làm việc ở mỏ bạch kim phải làm cẩn thận vì họ trực tiếp hít và tiếp xúc với muối Platinum (được tạo ra từ quá trình làm sạch và trước khi bị tan vào kim loại) có thể gây tác dụng ngược lại bởi các nguy cơ gây hại cho sức khỏe như dị ứng, các bộ phận bên trong cơ thể, hoặc thậm chí là ung thư.

Một vài nghiên cứu khác bao gồm một nghiên cứu năm 2006 được công bố trên tạp chí Water, Air, and Soil Pollution và một nghiên cứu năm 2009 được trình bày tại Hội nghị thường niên ngành luyện kim Canada chỉ ra mối liên quan giữa khai thác mỏ Platinum và những ảnh hưởng không tốt đến môi trường - sức khỏe.