Введение

Платина – один из самых ценных благородных металлов, обладающий рядом важных свойств, благодаря которым используется не только в ювелирной промышленности, но и во многих отраслях промышленности. Использование платины во многих химических технологиях делает актуальным более глубокое исследование ее физических и химических свойств.

Платина - один из самых важных элементов из всего платинового ряда из-за максимальной среди них химической инертности, а также из-за ценнейших свойств платины как мощ­ного катализатора многих химических процессов.

Основные свойства

Платина – серовато-серый металл, относительно мягкий, очень тягучий, ковкий, тугоплавкий. В особых условиях образует губчатую платину (с сильно развитой поверхностью), платиновую чернь (тонкодисперсный порошок) и коллоидную платину. Благородный металл – занимает последнее (самое электроположительное) место в электрохимическом ряду напряжений. Легко сплавляется с платиновыми металлами (кроме рутения и осмия), а также с Fe, Co, Ni, Cu, Au и другими, с трудом сплавляется с Sb, Bi, Sn, Pb, Ag. Химически весьма пассивный – не реагирует с водой, кислотами (за исключением «царской водки»), щелочами, гидратом аммиака, монооксидом углерода. Переводится в водный раствор хлороводородной кислотой, насыщенной Cl2. При нагревании окисляется кислородом, галогенами, серой, при комнатной температуре – тетрафторидом ксенона. Губчатая платина и платиновая чернь активно поглощают значительно количество H2, He, O2. В природе встречается в самородном виде (в сплавах с Ru, Rh, Pd, Os, Ir).

Платина Pt характеризуется следующими константами:

Атомная масса . 195,09

Валентные электроны 5d96s1

Металлический радиус атома, им . . 0,138

Условный радиус иона, нм:

Э2+ . 0,090

Э4+ 0,064

Энергия ионизации Э0 è Э+, эВ . 8,9

Содержание в земной коре, % (мол. доли) . 5*10-8

Для платины наиболее характерна степень окисления +4. Известны также соединения Pt (VI). Для платины наиболее устойчивы координационные числа 4 (тетраэдр или квадрат) и 6 (октаэдр). Степени окисления элемента и отвечающие им пространственные конфигурации комплексов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Степени окисления и структурные единицы платины

Платина относится к числу редких элементов, встречается в медно-никелевых рудах, а также в самородном состоянии в виде сплавов с небольшим содержанием других металлов (Ir, Pd, Rh, Fe, иногда Ni, Сu и др.). Важным источником платины металлов являются сульфидные полиметаллические медно-никелевые руды.

Простые вещества

В виде простых веществ платина — блестящий белый металл с серебристым оттенком, кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке.

Важнейшие константы Pt представлены ниже:

Пл., г/см3 ………………………………… 21,46

Т. пл., оС ………………………………… 1772

Т. кип., оС ………………………………… ~3900

Электрическая проводимость (Hg=1)…… 10

DHовозг,298 , кДж/моль …………………… 556

Sо298 , Дж/(К*моль) ……………………… 41,5

jо 298 Э2+ + 2е = Э, В …………………… +1,19

По сравнению с другими платиновыми металлами платина несколько более реакционноспособна. Однако и она вступает в реакции лишь при высокой температуре (часто при температуре красного каления) и в мелкораздробленном состоянии. Получающиеся при этом соединения обычно малостойки и при дальнейшем нагревании разлагаются.

Для платины наиболее характерно поглощение кислорода. Большое значение платина имеет как катализатор окисления кислородом аммиака (в произвол HNO3), водорода (для очистки О2 от примеси Н2) и в других процессах каталитического окисления.

В электрохимическом ряду напряжений платина расположена после водорода и растворяется при нагревании лишь в царской водке:

0 +4

3Pt + 4HNO3 + 18НСl = ЗН2[РtCl6] + 4NO + 8H2O

При сплавлении с щелочами, цианидами и сульфидами щелочных металлов в присутствии окислителей (даже O2) платина переходит в соответствующие производные анионных комплексов.

Платина используется для изготовления коррозионностойкой лабораторной посуды, аппаратов и приборов химических производств, для термометров сопротивления и термопар, а также электрических контактов. Из платины изготавливают нерастворимые аноды, например, для электрохимического производства надсерной кислоты и перборатов. Платина применяются в ювелирном деле.

Соединения Pt (0)

Как и у других d-элементов, нулевая (а также отрицательная) степень окисления у платины проявляется в соединениях с лигандами s-донорного и p-акцепторного типа: СО, PF3, CN-. При этом при электронной конфи­гурации центрального атома d10 строение комплексов с лигандами сильного поля чаще всего отвечает структуре тетраэдра.

Для платины, как элемента VIII группы (при электронной конфигурации d8 – d10 ) из­вестны комплексы, в которых роль лигандов играет молекула О2, например Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 .

Молекула О2 — лиганд p-типа (подобно CN-, CO, N2, NO). Его присоеди­нение к комплексообразователю реализуется за счет донорно-акцепторного и дативного взаимодействия М—О2 участием s-, p- и p*-орбиталей молекулы O2.