プラチナグループ

白金族金属（PGM ）は、白金族、白金化物、白金族、白金金属、白金族、または白金族元素（PGE）とも呼ばれ、周期表に集まった6つの貴金属元素です。これらの元素はすべてdブロック（第8、9、10族、第5周期と 第6周期）の遷移金属です。[ ^1]

6つの白金族金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金である。これらは物理的、化学的性質が似ており、同じ鉱床に一緒に存在する傾向がある。^[2]しかし、地質システム内での挙動に基づいて、イリジウム族白金族元素（IPGE：Os、Ir、Ru）とパラジウム族白金族元素（PPGE：Rh、Pt、Pd）にさらに細分化することができる。^[3]

周期表の白金族より上位の3元素（鉄、ニッケル、コバルト）はすべて強磁性体であり、これらとランタノイド元素のガドリニウム（20℃以下の温度）^[4]は、室温付近で強磁性を示す唯一の遷移金属として知られています。

天然のプラチナとプラチナを多く含む合金は、コロンブス以前のアメリカ人には長年知られていました。^[5]しかし、コロンブス以前の人々によってこの金属が使用されていたにもかかわらず、ヨーロッパでプラチナについて最初に言及されたのは、1557年にイタリアの人文主義者ジュリアス・シーザー・スカリゲル（1484-1558）の著作の中で、ダリエン（パナマ）とメキシコの間の中央アメリカの鉱山で発見された謎の金属（「スペインのいかなる技術でもこれまで溶かすことは不可能」）の説明として登場しました。^[5]

プラチナという名前はスペイン語の「プラチナ（小さな銀）」に由来しており、コロンビアに移住したスペイン人がこの金属に付けた名前である。彼らはプラチナを採掘している銀の中の不要な不純物とみなしていた。^{[5] [6]}

1815年までに、ロジウムとパラジウムはウィリアム・ハイド・ウォラストンによって発見され、イリジウムとオスミウムは彼の親友であり協力者でもあったスミスソン・テナントによって発見された。^[7]

白金族金属には、多くの有用な触媒特性があります。白金族金属は、摩耗や変色に非常に強いため、特に高級宝飾品に適しています。その他の特徴的な特性としては、化学的攻撃に対する耐性、優れた高温特性、高い機械的強度、良好な延性、安定した電気特性などがあります。^[8]宝飾品への応用とは別に、白金族金属は、抗がん剤、産業、歯科、電子機器、自動車排気触媒（VEC）にも使用されています。^[9] VECには、固体の白金（Pt）、パラジウム（Pd）、ロジウム（Rh）が含まれており、自動車の排気システムに設置され、一酸化炭素（CO）などの有害な排出物を、より害の少ない排出物に変換することで削減します。^[10]

一般的に、超塩基性火成岩と塩基 性火成岩は比較的高いPGE 痕跡量を持ち、花崗岩は低い。地球化学的に異常な痕跡は、主にクロムスピネルと硫化物に見られる。塩基性火成岩と超塩基性火成岩は、実質的に世界中のすべての主要な PGM 鉱石を収容している。ブッシュフェルト複合岩体を含む塩基性層状貫入岩は、プラチナ鉱床のその他の地質学的設定をはるかに上回っている。^{[11] [12] [13] [14]その他の経済的に重要な PGE 鉱床には、}洪水玄武岩に関連する塩基性貫入岩や、アラスカ、ウラルタイプの超塩基性複合岩体がある。^{[12] : 230}

PGMの典型的な鉱石には1トンの鉱石あたり約10gのPGMが含まれているため、特定の鉱物の正体は不明です。^[15]

プラチナは天然金属として存在する場合もありますが、さまざまな鉱物や合金の形で存在する場合もあります。^{[16] [17]}とはいえ、スペリライト（白金ヒ素、PtAs ₂）鉱石が、この金属の最も重要な供給源であることは間違いありません。^[18]天然の白金-イリジウム合金であるプラチナイリジウムは、鉱物 クーパーライト（白金硫化物、PtS ）に含まれています。天然のプラチナは、多くの場合、他の白金族金属を少量伴い、コロンビア、オンタリオ、ウラル山脈、およびアメリカ西部のいくつかの州の沖積鉱床と砂鉱床で見つかります。プラチナは、ニッケル鉱石処理の副産物として商業的に生産されることもあります。処理されるニッケル鉱石の量が膨大であるため、プラチナが鉱石のわずか2 ppmを占めるという事実を補っています。ブッシュフェルト複合体のメレンスキー礁に広大なプラチナ鉱床がある南アフリカは、世界最大のプラチナ生産国であり、ロシアがそれに続きます。^{[19] [20]プラチナとパラジウムは、米国モンタナ州の}スティルウォーター火成岩体からも商業的に採掘されています。プラチナの一次生産のリーダーは南アフリカとロシアで、カナダ、ジンバブエ、米国がそれに続きます。^[21]

オスミリジウムは、ウラル山脈や南北アメリカの白金含有河川砂中に自然に発生するイリジウムとオスミウムの合金です。また、オンタリオ州サドベリー地域で発見されたニッケル含有鉱石にも、他の白金族金属とともに微量のオスミウムが含まれています。これらの鉱石に含まれる白金金属の量は少ないですが、処理されるニッケル鉱石の量が多いため、商業的に回収することが可能です。^{[20] [22]}

金属イリジウムは白金や他の白金族金属とともに沖積鉱床に存在します。^[23]天然に存在するイリジウム合金にはオスミリジウムとイリドスミンがあり、どちらもイリジウムとオスミウムの混合物です。商業的にはニッケルの採掘と処理の副産物として回収されています。^[20]

ルテニウムは、一般的にウラル山脈や南北アメリカで他の白金族金属とともに鉱石中に発見されます。また、オンタリオ州サドベリーで採掘されるペントランダイトや南アフリカの輝石鉱床にも、少量ながら商業的に重要な量が含まれています。^[20]

ロジウムの工業的抽出は複雑である。なぜなら、ロジウムはパラジウム、銀、白金、金などの他の金属と混合した鉱石として存在するからである。ロジウムは白金鉱石中に存在し、融解が非常に難しい白色の不活性金属として自由に得られる。この元素の主な産地は、南アフリカ、ジンバブエ、ウラル山脈の河川砂、北米と南米、そしてサドベリー盆地地域の銅ニッケル硫化物採掘地域にある。サドベリーで採掘される量は非常に少ないが、処理されるニッケル鉱石の量が多いため、ロジウムの回収は費用対効果が高い。しかし、2003年のこの元素の年間世界生産量はわずか7～8トンで、ロジウム鉱物は非常に少ない。^[24]

パラジウムは硫化鉱物、主に磁硫鉄鉱に優先的に含まれています。^{[12]パラジウムは、}ユーラシア大陸のウラル山脈、オーストラリア、エチオピア、南北アメリカの砂鉱床で、自由金属として、また白金や白金族金属を含む金と合金として発見されています。しかし、商業的には南アフリカやカナダのオンタリオ州にあるニッケル銅鉱床から生産されています。処理されるニッケル銅鉱石の量が膨大であるため、これらの鉱石中の濃度が低いにもかかわらず、この抽出は利益を生みます。^[24]

個々の白金族金属の生産は通常、他の金属の生産の残留物とそれらの金属のいくつかを混ぜたものから始まります。精製は通常、金、銅、またはニッケルの生産の陽極残留物から始まります。これは非常にエネルギー集約的な抽出プロセスとなり、環境への影響につながります。白金金属の需要増加の結果として二酸化炭素排出量が増加すると予想されており、このためブッシュフェルト火成岩複合体での採掘活動が拡大する可能性があります。環境への影響を判断するには、さらなる研究が必要です。^[25] 古典的な精製方法は、抽出対象の金属のいくつかの化合物の化学反応性と溶解性の違いを利用します。 ^{[26]これらのアプローチは、}溶媒抽出を 利用する新しい技術に帰着しました。

分離はサンプルの溶解から始まります。王水を使用すると、塩化物錯体が生成されます。多くの場合企業秘密であるプロセスの詳細に応じて、個々のPGMは次の化合物として得られます：難溶性の(NH ₄ ) ₂ IrCl ₆と(NH ₄ ) ₂ PtCl ₆、PdCl ₂ (NH ₃ ) ₂、揮発性のOsO ₄とRuO ₄、および[RhCl(NH ₃ ) ₅ ]Cl ₂。^[27]

ルテニウム、ロジウム、パラジウムの3つの軽白金族金属は、原子炉内で核分裂生成物として大量に生成されます。 ^[28]価格の高騰と世界的な需要の増加に伴い、原子炉で生成される貴金属が代替源として浮上しています。使用済み核燃料から核分裂貴金属を回収する可能性については、さまざまな報告があります。^{[29] [30] [31]}

これまで、白金族金属は、その独特の特性や自動車の排気ガスからの有害な排出物を効果的に削減する能力に比べて、マイナスの属性はほとんどないと考えられてきました。^[32]しかし、白金族金属の使用には多くのプラス面がありますが、その使用によるマイナスの影響が将来にどのような影響を与えるかを考慮する必要があります。たとえば、金属Ptは化学的に反応せず、アレルギーも起こさないと考えられているため、VECから放出されるPtは金属および酸化物の形で比較的安全であると考えられています。^[33]しかし、Ptは道路のほこりに溶解し、水源や地面に入り、生体蓄積によって動物の線量率を高める可能性があります。^[33]白金族からのこれらの影響は以前は考慮されていませんでしたが、^[34]時間の経過とともに、環境中の白金族金属の蓄積は実際には以前考えられていたよりも大きなリスクをもたらす可能性があります。^[34]特に、内燃機関の自動車の運転が増えるほど、白金金属の排出量が増えるため、白金金属の脅威を完全に把握するには将来の研究が必要です。

動物における白金金属の生体内蓄積は、人間と生物多様性の両方に重大な健康リスクをもたらす可能性があります。食物源がVECから放出されるこれらの有害な白金金属に汚染されている場合、種はより毒性が強くなる傾向があります。魚などのこれらの危険な動物を食べると、人間を含む他の種に害を及ぼす可能性があります。^[34]

採掘および製錬の過程で抽出される白金族金属も、重大な環境影響を引き起こす可能性があります。ジンバブエでは、白金族の採掘が水源の汚染、酸性排水、環境悪化などの重大な環境リスクを引き起こしたという研究結果が出ています。^[35]

Ptのもう一つの危険性はハロゲン化Pt塩への曝露であり、これはアレルギー反応を引き起こし、高率で喘息や皮膚炎を引き起こす可能性があります。これは工業用触媒の製造で時々見られる危険性であり、労働者に反応を引き起こします。 ^[33] Pt塩とのさらなる接触から直ちに隔離された労働者には長期的な影響の証拠は見られませんでしたが、曝露が続くと健康への影響につながる可能性があります。^[33]

プラチナの医薬品への使用も再評価する必要があるかもしれない。これらの医薬品の副作用には吐き気、難聴、腎毒性などがあるからである。^[33]看護師などの専門家によるこれらの医薬品の取り扱いによっても、染色体異常や脱毛などの副作用が生じたことがある。したがって、プラチナ医薬品の使用と曝露の長期的な影響を評価し、医療での使用が安全かどうかを判断する必要がある。

比較的少量の白金族金属の排出物への曝露は長期的な健康影響を及ぼさない可能性があるが、白金族金属の排出物の蓄積が環境と人間の健康にどのような影響を与えるかについては大きな懸念がある。これは、白金族金属による潜在的な危険を軽減する方法だけでなく、安全なリスクレベルを決定するためにさらなる研究が必要となる脅威である。^[36]

• アフリカの白金族金属
• メレンスキーリーフ
• ジョンソン・マッセイ・テクノロジー・レビュー（旧称プラチナ・メタルズ・レビュー）

• プラチナグループ価格（ジョンソン・マッセイ提供） -世界の商品市場のスポット価格
• ジョンソン・マッセイが作成した白金族金属（PGM）データベース
• 米国地質調査所国立鉱物情報センターによる白金族金属の統計と情報