فلز گرانبها چیست؟
فلز گرانبها یا فلز قیمتی، عنصر شیمیایی فلزی کمیاب است که ارزش اقتصادی بسیار بالایی دارد. فلزات قیمتی کمتر از دیگر عناصر، واکنش‌پذیر هستند، جلای بیشتری دارند، نرم‌تر یا شکل‌پذیرتر هستند و دمای ذوب بالاتری هم نسبت به دیگر فلزات دارند.
۱۰ نوع فلز گرانبها:
فلزات ارزشمند و گرانبها به فلزاتی گفته می‌شود که علاوه بر ارزش اقتصادی، ارزش صنعتی نیز داشته باشند. این فلزات به دلیل کمیابی و استفاده در صنایع مهم، ارزشمند هستند و اکثراً به عنوان سرمایه از آنها یاد می‌شود. بعضی از آنها فقط در ساخت جواهرات، به تنهایی یا با ترکیب انواع سنگ جواهر مورد استفاده قرار می‌گیرند و برخی دیگر در صنایع مهمی مثل نفت و پتروشیمی. در زیر انواع مختلف فلزات گرانبها را معرفی می‌کنیم:
طلا
طلا اولین فلز گران بهایی بود که در صنعت جواهرسازی مورد استفاده قرار گرفت. احتمالاً دلیل آن را می‌دانید! طلا هرگز زنگ نمی‌زند، سیاه نمی‌شود و همیشه مثل آفتاب درخشان است. همچنین باید با فلزات دیگر آمیخته شود تا استحکام لازم خود را به دست آورد. طلا را می‌توان به صورت خالص در طبیعت به صورت دانه‌ای یا تکه‌ای در میان سنگ‌ها، کانی‌های بلوری شده و مواد ته‌نشینی آبرفتی پیدا کرد. طلا به دلایل زیر ارزش بسیار بیشتری نسبت به دیگر فلزات دارد:
- کمیابی
- کاربردپذیری آسان
- تصفیه راحت
- مقاومت در مقابل زنگ زدن و زدگی
- رنگ متقابل
- واکنش ناپذیری با دیگر عناصر
از این فلز گران بها برای ساخت انواع وسایل زینتی، زیورآلات و حتی ابزار جنگی و پزشکی استفاده می‌شود. طلا می‌تواند با بسیاری از فلزها آلیاژ شود. این آلیاژها عموماً برای رسیدن به درجه‌های مختلف سختی و نرمی، دمای ذوب مناسب، ایجاد رنگ متفاوت تهیه می‌شوند. مس رایج‌ترین فلز در آلیاژهای طلاست و باعث قرمزتر شدن رنگ آلیاژ می‌شود. میزان طلای موجود در هر آلیاژ از واحد ۲۴ یا واحد ۱۰۰۰ محاسبه و مطرح می‌شود. طلای ۱۸ عیار به معنی ۱۸ واحد طلا و ۶ واحد فلز دیگر و طلای ۹۰۰ به معنی ۹۰۰ واحد طلا و ۱۰۰ واحد فلز دیگر است. شاید جالب باشد بدانید که هند بزرگترین واردکننده طلا در جهان است، به این خاطر که تقاضای جواهرات طلا در این کشور بسیار بالاست.
رزگلد (rose gold)
طلای رزگلد یا طلای روسی تاریخ آن معلوم نیست که از چه تاریخی و چه ساعتی ساخته و عرضه شده‌است. اما هر چه که هست، در حال حاضر برترین برندهای طلا و جواهر در سراسر جهان سعی در عرضهٔ مصنوعاتی به رنگ صورتی را دارند؛ از کارتیه، و پیاژه، گرفته تا دیور و مونیکا وینادر، سعی می‌کنند بیشترین زیورآلات تولیدی‌شان به رنگ رزگلد باشند. رنگ قرمز این طلا از آلیاژ مس و طلای خالص حاصل می‌شود. هر چه قرمزی جواهرات طلا بیشتر باشد، یعنی مس بیشتری در آن استفاده شده و قیمت و ارزش آن کمتر است. در عوض، هر چه مس بیشتر باشد، رنگ رزگلد آن بیشتر خواهد بود. این طلا را با نام «طلای قرمز» هم یاد می‌کنند. البته اگر مس کمتری در ترکیب آن به کار رفته باشد، رنگ آلیاژ صورتی می‌شود که به آن «طلای صورتی» می‌گویند. رزگلد نسبت به طلای زرد و سفید امروزی‌تر است و طرفداران بیشتری دارد.
طلای سفید (white gold)
طلای سفید آلیاژی از طلا است که از ترکیب آن با حداقل یک فلز سفید رنگ به دست می‌آید. آلیاژهایی که در ساخت طلای سفید استفاده می‌شوند اغلب پالادیوم، روی، مس، نیکل، منگنز و نقره هستند. در اصل طلای سفید همان طلای زرد است که یک لایه فلز سفید همچون نیکل، پالادیم یا پلاتین روی آن کشیده شده‌است. طلای سفید همیشه یک روکش رودیوم دارد تا علاوه بر حفظ سفیدی، براق و درخشان هم بماند. ازآنجا که برخی افراد به نیکل حساسیت دارند، به‌جای نیکل از پالادیوم استفاده می‌شود. این فلز از نیکل گران‌تر است اما احتمال اینکه واکنش‌های آلرژیک ایجاد کند کمتر است. اگر از پالادیوم در طلای سفید استفاده شود، دیگر نیازی به روکش رودیوم نیست زیرا پالادیوم نوعی رنگ خاکستری به طلا می‌دهد. معمولاً روکش رودیوم وقتی ساییده می‌شود طلا به رنگ زرد کدر دیده می‌شود.
نقره (silver)
از دیگر فلزات گران بها باید به نقره اشاره کرد که بعد از طلا از محبوبیت بسیار زیادی برخوردار است. نقره فلزی نرم، سفید رنگ، براق و جذاب است. از مشخصات نقره می‌توان به درخشندگی، شکل‌پذیر، نرم و چکش‌خوار بودن آن اشاره کرد. نقره در برابر اکسیداسیون مقاوم است اما در هوا وقتی ترکیب‌های گوگردی بر آن اثر بگذارد، تیره می‌شود. در دوران باستان از این فلز گران بها بیشتر از طلا استفاده می‌شده‌است زیرا علاوه بر سبک‌تر بودن از طلا، مقاوم‌تر و مستحکم‌تر هم بوده‌است. از این فلز گرانبها در ساخت وسایلی همچون وسایل غذاخوری، زیورآلات، مدال‌ها، سکه‌ها و وسایل زینتی استفاده می‌شود.
مس (Copper)
فلز مس نیز یک فلز قیمتی به‌شمار می‌آید که با نماد شیمیایی cu نمایش داده می‌شود. از خواص آن می‌توان به چکش خواری و رسانایی بالا حرارتی و الکتریکی اشاره کرد واز آن در صنعت طلاسازی بسیار استفاده می‌شود. از فلز مس علاوه‌براینکه برای تغییر رنگ طلا استفاده می‌شود، برای پایین آوردن عیار طلا هم نیز کمک می‌گیرند؛ یعنی وقتی می‌خواهند طلاهایی با عیار بالا را به طلاهایی با عیار پایین تبدیل کنند طلا را با مقادیر معینی از فلز مس ترکیب می‌کنند. البته باید این را هم بدانیم که عیب فلز مس در ساخت زیورآلات این است که ممکن است روی پوست بعضی از افراد ردی سیاه به جا بگذارد. از کاربرد مس می‌توان به لوازم معماری و سیم برق‌ها و سکه‌های قدیمی اشاره کرد.
رودیوم (Rhodium)
رودیوم یکی از کمیاب‌ترین و باارزش‌ترین فلزات است که رنگ آن سفید-نقره‌ای است. رودیوم در سال ۱۸۰۳ توسط یک دانشمند بریتانیایی از خاک معدنی که علاوه‌بر رودیوم، شامل پلاتین و پالادیوم بود؛ استخراج کرد. هر یک تن از پوسته‌ی زمین دارای ۰.۰۰۱ گرم رودیوم است و این موضوع دلیلی بر گران بها بودن آن است. تولید سالانه رودیوم تقریبا حدودا ۳۰ تن است که در مقایسه با بقیه فلزات بسیار کم است.
یکی دیگر از دلایل گران‌قیمت بودن رودیوم، دشوار بودن فرایند استخراج آن است. معادن رودیوم بسیار محدود است و اغلب از خاک‌های نیکل یا پلاتین‌دار استخراج می‌شود.
رودیوم یکی از مقاوم‌ترین فلزات در برابر حرارت و فرسایش در بین فلزات گران بهای شناخته‌شده‌است. رودیوم مقاومت بسیاری در برابر فرسایش دارد و درخشندگی و جلای آن نسبت به بقیه فلزات گران بها قابل توجه است. آفریقای جنوبی، روسیه و کانادا از بزرگترین تولیدکنندگان رودیوم هستند.
رودیوم فلزی گران بها و کمیاب است و قیمت آن طی سال‌های گذشته نوسانات بسیاری داشته‌است. قیمت این فلز در سال ۱۹۹۰ به بالاترین مقدار خود رسید و بهای آن ۵۳۴۷ دلار برای هر اونس تروا رسید که ۲۰ برابر قیمت طلا در آن زمان بود.
کاربردهای رودیوم
- رودیوم از خاصیت بازتابش عالی برخوردار است که از این خاصیت برای ساخت جواهرات، پروژکتورها و صنعت خودروسازی استفاده می‌شود.
- نزدیک به ۸۰ درصد رودیوم‌های تولید شده در جهان برای ساخت مبدل‌های کاتالیست‌های خودروها برای جلوگیری از گازهای سمی، استفاده می‌شود.
- این فلز در مقابل فرسایش و واکنش‌های شیمیایی مقاومت بسیاری دارد و برای پوشش‌های مقاوم به فرسایش برای استفاده در حرارت‌های بالا استفاده می‌شود.
- همچنین به عنوان کاتالیزوری برای تولید اسید‌نیتریک و استیک در صنایع شیمیایی استفاده می‌شود.
- رودیوم به علت درخشان بودنش، در ساخت جواهرات و زیورآلات استفاده می‌شود به گونه‌ای که یک لایه نازک آن درخشش بسیاری ایجاد می‌کند.
- یکی دیگر از خاصیت‌های آن آبکاری فلزات گران بها مانند طلا و نقره است که برای شفافیت بیشتر و افزایش مقاومت در برابر خراشیدگی و لکه‌دار شدن آن فلزات استفاده می‌شود.
- از این فلز آلیاژی به نام پلاتین-رودیوم تولید می‌شود که از آن وسایلی مانند ورق، سیم، فویل و… ساخته می‌شود.
بازیافت رودیوم
همان‌طور که گفتیم رودیوم فلزی گران بها و کمیاب است؛ به همین دلیل آن را از کاتالیست‌های خودرو، جواهرات آبکاری شده توسط رودیوم و برخی از قطعات الکترونیکی بازیافت می‌کنند. بازیافت رودیوم به دو روش تیزآب‌کاری و یا الکترولیز بازیافت کرد. رودیوم به علت داشتن نقطه ذوب بالا در اسیدها حتی تیزآب سلطانی حل نمی‌شود. البته توجه داشته باشید که اگر رودیوم به صورت پودر باشد می‌توان با استفاده از حرارت بالا و زمان زیاد، آن را در تیزآب حل کرد
پلاتین (platinum)
پلاتین یکی از باارزش‌ترین فلزات گران‌بهاست. نام این فلز برگرفته از واژهٔ اسپانیایی پلاتینا به معنی «نقره کوچک» است. نادر بودن این فلز ۳۰ برابر بیشتر از طلاست. کشورهایی مانند آمریکای جنوبی اولین کسانی بودند که از ارزش و خواص پلاتین بهره گرفتند. چندین سال بعد، در حوالی سال ۱۸۳۲ اروپایی از آن در صنایع مختلف استفاده کردند. و سپس به قاره‌های آفریقا و آسیا رسید.آفریقای جنوبی، روسیه، کانادا، زیمباوه و آمریکا به ترتیب از بزرگترین تولیدکنندگان فلز پلاتین هستند.
پلاتین کمترین واکنش‌پذیری در بین تمامی فلزات را دارد و در برابر خوردگی بسیار مقاوم است. پلاتین حتی در محیط‌های داغ هم این ویژگی را حفظ می‌کند. جالب است بدانید که قیمت پلاتین از طلا نوسان بیشتری دارد. در ساخت زیورآلات پلاتین بعد از طلا بیشترین استفاده را دارد. این فلز گران بها در مقابل تیرگی و خوردگی بسیار مقاوم است به‌طوری که حتی از طلای زرد هم بهتر است. همچنین شکل‌پذیری آن نیز بسیار بالاست. جواهرات پلاتین عموماً با عیار ۹۵۰ از هزار ساخته می‌شوند.
از واژه‌ی اسپانیایی پلاتینو به معنای نقره کوچک الهام گرفته شده‌است و از سخت‌ترین و سنگین‌ترین فلزات است. علاوه‌بر اینکه دومین فلز در میان گران بها ترین فلزات جهان است، یکی از کمیاب‌ترین عناصر پوسته زمین است. پلاتین به صورت آزاد در طبیعت وجود دارد و اغلب برروی سواحل رودخانه‌ها یافت می‌شود.
رنگ این فلز به رنگ سفید-خاکستری است، انعطاف‌پذیری بالا و قابلیت چکش‌خواری از خصوصیات بارز پلاتین است. به علت داشتن چگالی بالا به عنوان فلز سنگین شناخته می‌شود. یکی از خصوصیات پلاتین که آن را ارزشمند و گران بها می‌کند، واکنش‌پذیر نبودن و داشتن مقاومت بالا نسبت به خوردگی حتی در دمای بالا است.
پلاتین نوسانات قیمتی بسیاری دارد و اغلب در مواقع ثبات و رشد اقتصادی نسبت به فلز طلا گران بها‌تر است. فلز پلاتین مانند طلا اتحادیه دارد که قیمت آن را تعیین می‌کند.
کاربرد پلاتین
- از پلاتین در ساخت جواهرات و زیورآلات، دندانپزشکی، ساخت سلاح و همچنین به عنوان کاتالیزور در واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شود.
- برخلاف تصور عموم که باور دارند پلاتین گران‌قیمت‌ترین فلز استفاده‌شده در جواهرسازی است، رودیوم به علت کمیاب بودنش، گران بها‌ترین فلز مورداستفاده در جواهرسازی است.
- اغلب پلاتین‌های موجود در دنیا برای ساخت مبدل‌های کاتالیستی استفاده می‌شود تا گازهای سمی را به بخارآب و دی‌اکسیدکربن تبدیل کنند.
- این فلز به علت مقاومت در برابر تیرگی و خوردگی و همچنین شکل‌پذیری بالاتر نسبت به طلا و نقره و مس، گزینه مناسبی ساخت جواهرات محسوب می‌شود. همچنین یکی از محبوب‌ترین فلزها برای ساخت حلقه ازدواج است.
- فلز پلاتین درخشندگی بالایی دارد و تغییر رنگ نمی‌دهد. یکی دیگر از ویژگی‌هایی که این فلز را محبوب کرده‌است، ضد‌حساسیت بودن آن است.
- همچنین این فلز گران بها برای تجهیزات پزشکی و دندانپزشکی و ابزارهای مخصوص آزمایشگاهی استفاده می‌شود.
- از برخی از ترکیبات دارویی حاوی پلاتین برای شیمی‌درمانی برخی از سرطان‌ها استفاده می‌شود.
- فلز پلاتین دوام و چگالی بسیار بالایی دارد. این فلز قابلیت هدایت گرما و الکتریسیته دارد، همچنین قابلیت نرمی و انبساط را نیز داراست.
- یکی دیگر از کاربردهای این فلز گران بها، استفاده از آن در اتصال‌های الکترونیکی، الکترودها، دستگاه‌های مقاوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی، سوخت موتور‌جت و پوشش موشک‌ها می‌باشد.
بازیافت پلاتین
قطعات الکترونیکی کمی وجود دارند که در آنها پلاتین وجود داشته‌باشد مانند سی پی یوها، آی سی‌ها و خازن‌های سطح نصبی. به همین دلیل توصیه می‌شود که پس از تیزآب‌کاری قطعات الکترونیکی، محلول را برای تشخیص پلاتین با استانوس کلرید تست کنند. همچنین جواهراتی که با استفاده از پلاتین ساخته شده‌اند نیز برای بازیافت گزینه مناسبی هستند.
پالادیم (Palladium)
پالادیم در سال ۱۸۰۲ میلادی توسط ویلیام هاید والاستون کشف شد. این فلز گرانبها در مجاورت هوا سیاه نمی‌شود و پایین‌ترین نقطه ذوب را در میان فلزات هم گروه پلاتینیوم دارد. پالادیم همچون طلا می‌تواند به ورقه‌های نازک تبدیل شود و یکی از فلزات کمیاب است و به رنگ نقره‌ای و سفید است. پالادیم یکی از گران‌ترین فلزات دنیاست. بیشتر پالادیم دنیا در دو کشور روسیه و آفریقای جنوبی تولید می‌شود. پالادیم در ابزار جراحی، فنر ساعت، پرکردن دندان، ارتباطات الکترونیکی و جواهرات استفاده می‌شود.
رودیوم (Rhodium)
فلز گران بهای رودیوم کمیاب‌ترین عنصر از خانواده پلاتین است که نیز در سال ۱۸۰۳ میلادی توسط ویلیام هاید والاستون کشف شده‌است. رودیوم قیمت بسیار بالایی دارد. این فلز کمیاب، به رنگ نقره‌ای-سفید است و جنس بسیار سختی دارد. مقاومت بسیار در مقابل فرسایش، درخشندگی و جلای قابل توجه از ویژگی‌های رودیوم به‌شمار می‌روند. این فلز اغلب در سنگ‌های حاوی پلاتین و نیکل همراه با دیگر فلزات گروه پلاتین یافت می‌شود. رودیم در مقابل فرسایش و واکنش‌های شیمیایی مقاومت بسیار بالایی دارد. یک لایه بسیار نازک رودیم هم می‌تواند درخشش و جلای قابل توجه و مقاومت بالایی در مقابل فرسایش و تیرگی به جواهرات بدهد از آن در ساخت جواهرات به وفور استفاده می‌شود.
روتنیم (Ruthenium)
چهارمین فلز گران بها در جهان است که رنگ آن سفید‌نقره‌ای است. دانشمندی روسی تبار در سال ۱۸۴۴ فلز روتنیم را کشف کرد. روتینم مانند سایر فلزات گروه پلاتین نسبت به سایر مواد شیمیایی بی اثر است و روتنیم در دمای اتاق هیچ تغییر رنگی نمی‌دهد و تیره نمی‌شود. روتنیم به صورت آزاد در طبیعت وجود دارد و سالانه تقریبا حدود ۳۰ تن روتنیم استخراج می‌شود. از مهم‌ترین ویژگی‌های روتنیم سختی و مقاومت بسیار بالای آن است که آن را از دیگر فلزاتی که گران بها نیستند، متمایز می‌کند.
بزرگترین تولیدکنندگان این فلز روسیه، آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی است.
کاربرد روتنیم
- روتنیم یکی از بهترین سخت‌کننده‌ها برای افزودن به پالادیوم و پلاتین است تا با استفاده از این آلیاژها، تماس‌های الکتریکی با مقاومت شدید در برابر سایش ایجاد کند.
- روتنیم به عنوان کاتالیزگر سخت‌کننده برای پلاتین و پالادیوم در جواهرسازی استفاده می‌شود.
- همچنین در ساخت تجهیزات پزشکی، الکترونیکی و سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود.
تیتانیوم (Titanium)
تیتانیوم در سال ۱۷۹۱ کشف شد. تیتانیوم یک فلز سبک است که به راحتی می‌توان رنگ آن را تغییر داد. همین ویژگی‌ها، آن را یک فلز گران بهای بسیار مناسب برای طراحی و ساخت زیورآلات تبدیل کرده‌است. بعلاوه، تیتانیوم حساسیت زا هم نیست به همین خاطر در ساخت زیورآلات کاربرد زیادی دارد. موتور و ساختمان داخلی هواپیما، تجهیزات حمل و نقل، صنایع شیمیایی، واحدهای مولد برق، صنایع آلیاژی، ساخت زیر دریایی‌ها، کارخانه‌های ساخت مواد شیمیایی، دستگاه‌های خنک‌کننده نیروگاه‌های اتمی و حرارتی و… کاربرد دارد.
کبالت (Cobalt)
کبالت با نماد شیمیایی co شناخته می‌شود و در سال ۱۷۳۵ شناسایی شد و جزو فلزات جهان شد. میزان استحکام کبالت از پلاتین بیشتر است و به راحتی خط و خش برنمی‌دارد. وزن کبالت نیز بسیار پایین است و این مسئله موجب محبوبیت آن میان طراحان و برندهای زیورآلات شده‌است. از ویژگی‌های کبالت نسبت به دیگر فلزات گران بها باید به عدم ایجاد حساسیت پوستی روی بدن انسان اشاره کرد.
تنگستن (Tungsten)
فلز تنگستن با نماد شیمیایی w شناخته می‌شود. در سال۱۳۷۱ توسط کارل ویلهم شیله کشف و شناسایی شد. این فلز گران بها نیز در ساخت زیورآلات کاربرد زیادی دارد. اما عیب این فلز، وزن زیاد آن است. به طوری که وزن آن چهار برابر بیشتر از وزن تیتانیوم است. از این فلز برای ساخت گردنبند، گوشواره و انواع ست و نیم‌ست استفاده می‌شود. تنگستن به صورت طبیعی به رنگ‌های نقره‌ای تا سفید شیری یافت می‌شود.
تنگستن هم مانند بسیاری از فلزات دیگر به صورت آلیاژ در صنعت جواهرسازی کاربرد دارد. از ویژگی‌های این فلز می‌توان به مناسب بودن برای پوست‌های حساس، استحکام و مقاومت بالا در برابر انواع خط و خش و تغییر رنگ و درخشش و جلوه فوق‌العاده زیبا اشاره کرد.
ایریدیوم (Iridium)
ایریدیوم در سال ۱۸۰۳ در میان ناخالصی‌های نامحلول پلاتین توسط اسمیتسون تنانت کشف شد. علاوه‌بر اینکه پنجمین فلز در میان گران بها ترین فلزات جهان است، یکی از متراکم‌ترین فلزات روی کره‌زمین نیز است.
ایریدیوم فلزی سفیدرنگ و مایل به زرد است. ایریدیوم پس از اوسمیوم، بیشترین چگالی را در بین فلزات دارد. سالانه حدود ۳ تن از این فلز تولید می‌شود. فراوانی فلز ایریدیوم در پوسته زمین کم است اما در شهاب‌سنگ‌ها فراوانی بیشتری دارد. ایریدیوم بیشترین مقاومت را در برابر خوردگی دارد، و مقاومت زیادی در برابر اسید و فلزات مذاب دارد.
بزرگترین تولید‌کننده این فلز افریقای جنوبی است و این فلز گران بها در جواهرات، ساعت‌سازی، قطب‌نما و صنعت خودرو استفاده می‌شود.
