Пла́тина (лат. Platinum, испанское platina, уменьшительное от plata — серебро), Pt, читается «платина», химический элемент с атомным номером 78, атомная масса 195, 083. Платина состоит из четырех стабильных изотопов 194Pt (32, 9%), 195Pt (33, 8%), 196Pt (25, 2%), 198Pt (7, 2%) и двух слабо радиоактивных 190Pt (0, 013 %, период полураспада Т1/2 = 6, 9·1011 лет), 192Pt (0, 78 %, Т1/2 = 1015лет). Относится к платиновым металлам и располагается в 6 периоде, в VIIIB группе периодической системы элементов. Входит в триаду платина, осмий, иридий. Конфигурация двух внешних электронных слоев 5s2p6d96s1. Степени окисления 0, +2, +3, +4, +6 и редко +5 (валентности 0, II, III, IV, V, VI). Наиболее характерна степень окисления +4.
Радиус атома 0, 138 нм, ионный радиус иона Pt2+ — 0, 074 (координационное число 4), Pt2+ — 0, 094 (6), Pt4+ — 0, 0765 (6), Pt5+ — 0.071 нм (6). Энергии ионизации Pt0 — Pt+ — Pt2+ — Pt3+ равны 9, 0, 18, 56, 23, 6 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2, 2.
Платина известна человечеству с древнейших времен. Изделия, содержащие платину, найдены при раскопках древнеегипетских гробниц и древнеиндейских поселений в Колумбии. Первое описание платины в Европе сделал А. де Ульолоа, который участвовал во французской экспедиции в 1736 с целью определения длины экватора. В его записях упоминается благородный металл platina, найденный в колумбийских золотых рудниках.
В 1741 южноамериканские образцы металла были доставлены в Европу, где сначала платину рассматривали как «белое золото». В середине 18 века была установлена элементарная природа платины. В настоящее время «белым золотом» называют сплавы золота и платины. Расплавить чистую платину удалось в 1783 А. Л. Лавуазье .
Производство платины в виде порошка началось в 1805 англичанином У. Х. Волластоном из южноамериканской руды.
В настоящее время платину получают из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO3. При этом иридий и палладий восстанавливаются до Ir3+ и Pd2+. Последующим добавлением хлорида аммония выделяют (NH4)2PtCl6. Высушенный осадок прокаливают при 800–1000°C:
(NH4)2PtCl6 = N2 + 6HCl + Pt + H2.
Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением (NH4)2PtCl6 и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки. При восстановлении платиновых растворов химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину — платиновую чернь.
Платина — один из наиболее редких элементов, ее содержание в земной коре 5·10–7% по массе. Она встречается в природе в сульфидных, медно-никелевых и медно-молибденовых рудах, в виде самородков и самородных сплавов с иридием или палладием. Минералы платины: PtAs2 (сперрилит), PtS (куперит), (Pt, Pd, Ni)S (брэггит).
Платина — тугоплавкий тяжелый (плотность при 20°C 21, 45 г/см3) серебристо-белый металл. Имеет кубическую гранецентрированную решетку, a = 0, 392 нм. Температура плавления 1769°C, кипения 4170°C. Проявляет свойства парамагнетика. Металлическая платина хорошо поддается прокату и сварке. В ряду стандартных потенциалов платина расположена правее водорода и с неокисляющими кислотами и водой не реагирует.
По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет большую химическую устойчивость. Реагирует только с горячей царской водкой:
3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
Платина медленно растворяется в горячей серной кислоте и жидком броме. Она не взаимодействует с другими минеральными и органическими кислотами. При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов):
Pt + 2Cl2 + 2NaCl = Na2[PtCl6].
При нагревании платина реагирует с серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объем поглощаемого водорода меньше и способность его отдавать при нагревании у платины меньше.
При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: черный PtO, коричневый PtO2, красновато-коричневый PtO3, а также Pt2O3 и Pt3O4.
Для платины известны гидроксиды Pt(OH)2 и Pt(OH)4. Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлорплатинатов, например:
Na2PtCl4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt(OH)2Ї,
Na2PtCl6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt(OH)4Ї.
Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства:
Pt(OH)2 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)4],
Pt(OH)2 +4HCl = H2[PtCl4] + 2H2O,
Pt(OH)4 + 6HCl = H2[PtCl6] + 4H2O,
Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6].
Гексафторид PtF6 — один из сильнейших окислителей, способный окислить молекулы кислорода, ксенона или NO:
O2 + PtF6 = O2+[PtF6]–.
C обнаруженного Н. Бартлеттом взаимодействия между Хе и PtF6, приводящего к образованию XePtF6, началась химия инертных газов. PtF6 получают фторированием платины при 1000 °C под давлением.
Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350-400 °C дает фторид Pt(IV):
Pt + 2F2 = PtF4
Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой.
Тетрахлорид платины (IV) с водой образует гидраты PtCl4·nH2O, где n = 1, 4, 5 и 7. Растворением PtCl4 в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H[PtCl5] и H2[PtCl6].
Синтезированы такие галогениды платины как PtBr4, PtCl2, PtCl2·2PtCl3, PtBr2 и PtI2.
Для платины характерно образование комплексных соединений состава [PtХ4]2– и [PtX6]2–. Изучая комплексы платины, А. Вернер сформулировал теорию комплексных соединений и объяснил природу возникновения изомеров в комплексных соединениях.
Основное применение платина, ее сплавы и соединения находят в автомобилестроении (30-65%), в качестве катализатора для дожигания выхлопных газов автомобилей. 7-12% платины используется в нефтеперерабатывающей промышленности и органическом синтезе (в процессах гидрирования углеводородов), 7-13% — в электротехнике и электронике, 3-17% — в стекольной и керамической промышленности, 2-35% — для изготовления зубных протезов и ювелирных изделий.
Все соединения платины — сильные окислители. И требуют осторожного обращения.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Аналитическая химия платиновых металлов. М, 1972.
- Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины / Пер. с англ. М., 1978.
- Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М., 1980.
- Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М., 1978.
- Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М., 1980.
- Додин Д. А. Платина России. - СПб.: ВНИИОкеангеология, 2004.
- Дмитриев В. А. Высокотемпературное разрушение платиновых металлов и сплавов. - М.: Руда и металлы (РиМ), 2003.
- Аналитическая химия металлов платиновой группы. - М.: Едиториал УРСС, 2003.