Физические и химические свойства платины. Физические свойства платина

Физические и химические свойства платины

Платина является блестящим серебристо-белым металлом. Она относится к 10 группе элементов периодической системы Д.И. Менделеева.

Драгоценный металл платина и его физические свойства

Мы объединили в специальную таблицу все основные характеристики, определяющие физические свойства платины. Чтобы было удобнее сравнивать, мы добавили в таблицу также ключевые свойства золота, серебра и металлов платиновой группы.

«Платиновые» плотность и твёрдость

Платина обладает большой плотностью и является одним из самых тяжелых драгоценных металлов, уступая лишь осмию и иридию. Изделия из платины немного тяжелее золотых и более чем в два раза тяжелее серебряных изделий такого же объёма.

Что касается твёрдости как еще одного важного свойстве этого драгоценного металла, платина тверже и устойчивее к механическим воздействиям, чем золото и серебро. Именно поэтому для изготовления ювелирных украшений может использоваться практически чистая платина, в то время как в золотые и серебряные сплавы для придания прочности добавляется значительное количество легирующих материалов.

Насколько легко расплавить платину?

Долгое время люди не могли использовать платину по причине ее высокой температуры плавления. Первым, кому удалось получить расплав платины, был величайший французский ученый Антуан Лавуазье. В апреле 1782 года, применив сконструированный им аппарат для подачи горящего кислорода, Лавуазье расплавил крошечный кусочек платины, помещенный в древесный уголь. Это событие поразило ученый мир. Вскоре опыт был повторен на специальном заседании Академии наук в Париже. Именно туда, несмотря на большие сложности и денежные затраты, был перевезен аппарат Лавуазье.

При этом историческом событии присутствовали Бенджамин Франклин, живший в то время в Париже как представитель революционного правительства Соединенных Штатов, и некий граф ду Норд. Под этим вымышленным именем скрывался… сын Екатерины Великой, будущий российский царь Павел I, который путешествовал инкогнито. На следующий день после опыта, Франклин писал своему другу Джозефу Пристли (которого сейчас считают основоположником современной химии):

«Вчера граф ду Норд был в Академии наук, когда демонстрировались различные эксперименты для его увеселения: один из них проводил месье Лавуазье, показывая, что самое сильное пламя получается в древесном угле, на который направлена струя дефлогистицированного воздуха. При температуре, полученной таким образом, он расплавил платину в огне, который был во много раз мощнее, чем огонь, полученный от самого сильного зажигательного зеркала».

Заключительный абзац письма от Бенджамина Франклина, написанного 7 июня 1782 года, на следующий день после эффектной демонстрации плавки платины.

Другие физические свойства платины

Платина отличается хорошей ковкостью, пластичностью, высокой прочностью на разрыв. Обладает относительно низкой тепло- и электропроводимостью, и одним из самых низких коэффициентов расширения среди металлов.

При нагревании до красного каления активно испаряется.

Драгоценный металл платина: химические свойства

Платина относится к благородным металлам – она не окисляется и не подвержена коррозии. Является одним из самых инертных металлов, не взаимодействует с какими-либо органическими и минеральными кислотами, щелочами. В обычных условиях растворяется только в «царской водке» (смеси концентрированных азотной и соляной кислот) и в жидком броме. Медленно растворяется в горячей серной кислоте.

При нагревании способность платины к взаимодействию с другими веществами значительно увеличивается.

Важнейшим химическим свойством платины (и металлов платиновой группы) является способность выступать в качестве катализатора реакций.

ВСЕ ЮВЕЛИРНЫЕ МЕТАЛЛЫ: КАТАЛОГ | ЮВЕЛИРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — СПРАВОЧНИК

Все о платине | Все о золоте | Все о серебре | Палладий

Платиновые сплавы и их пробы | Почему изделия из платины дороже золотых? | Применение платины — ювелирное и промышленное | Как определить платина или нет?

Поделитесь статьей с друзьями

Лучшее от российских заводов. Представляем интернет-магазин нашего партнера:

juvelirum.ru

Платина - Физические свойства

Химия - Платина - Физические свойства

01 марта 2011

Оглавление:1. Платина2. История3. Происхождение названия4. Получение5. Физические свойства6. Добыча и производство7. Применение8. Интересные факты

Серовато-белый пластичный металл, температуры плавления и кипения 1769 °C и 3800 °C, удельное электрическое сопротивление 0,098 мкОм·м. Платина один из самых тяжелых и самых редких металлов: среднее содержание в земной коре 5×10% по массе.

Химические свойства

По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет большую химическую устойчивость. Реагирует только с горячей царской водкой: 3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3h3 + 4NO + 8h3O

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: Pt + 2Cl2 + 2NaCl = Na2. 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 Pt2 и Pt4. Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлорплатинатов, например: Na2PtCl4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt2, Na2PtCl6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt4. Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства: Pt2 + 2NaOH = Na2, Pt2 +4HCl = h3 + 2h3O, Pt4 + 6HCl = h3 + 4h3O, Pt4 + 2NaOH = Na2.

Гексафторид платины PtF6 является одним из сильнейших окислителей среди всех известных химических соединений, способный окислить молекулы кислорода, ксенона или NO: O2 + PtF6 = O2+. С помощью него, в частности, канадский химик Нейл Бартлетт в 1962 году получил первое настоящее химическое соединение ксенона XePtF6.

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 даёт фторид Pt: Pt + 2F2 = PtF4 Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой. Тетрахлорид платины с водой образует гидраты PtCl4·nh3O, где n = 1, 4, 5 и 7. Растворением PtCl4 в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H и h3. Синтезированы такие галогениды платины как PtBr4, PtCl2, PtCl2·2PtCl3, PtBr2 и PtI2. Для платины характерно образование комплексных соединений состава2- и2-. Изучая комплексы платины, А. Вернер сформулировал теорию комплексных соединений и объяснил природу возникновения изомеров в комплексных соединениях.

Реакционная способность

Монета 3 рубля, 1834

Платина является одним из самых инертных металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. Платина также непосредственно реагирует с бромом, растворяясь в нём.

При нагревании платина становится более реакционноспособной. Она реагирует с пероксидами, а при контакте с кислородом воздуха с щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла. Реакции с другими неметаллами происходят менее охотно. При более сильном нагревании платина реагирует с углеродом и кремнием, образуя твёрдые растворы, аналогично металлам группы железа.

В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +6, из которых наиболее устойчивы +2 и +4. Для платины характерно образование многочисленных комплексных соединений, которых известно много сотен. Многие из них носят имена изучавших их химиков. Большой вклад в изучение таких соединений внес русский химик Л. А. Чугаев, первый директор созданного в 1918 году Института по изучению платины.

Катализатор

Платина, особенно в мелкодисперсном состоянии, является очень активным катализатором многих химических реакций, в том числе используемых в промышленных масштабах. Например, платина катализирует реакцию присоединения водорода к ароматическим соединениям даже при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода. Еще в 1821 немецкий химик И. В.Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций; при этом сама платина не претерпевала изменений. Так, платиновая чернь окисляла пары винного спирта до уксусной кислоты уже при обычной температуре. Через два года Дёберейнер открыл способность губчатой платины при комнатной температуре воспламенять водород. Если смесь водорода и кислорода ввести в соприкосновение с платиновой чернью или с губчатой платиной, то сначала идет сравнительно спокойная реакция горения. Но так как эта реакция сопровождается выделением большого количества теплоты, платиновая губка раскаляется, и гремучий газ взрывается. На основании своего открытия Дёберейнер сконструировал «водородное огниво» прибор, широко применявшийся для получения огня до изобретения спичек.

4108.ru

Физические и химические свойства платины

Физические свойства платины

Платина – это металл серебристо-белого цвета, пластичный и тугоплавкий. Чтобы платина начала плавиться, её нужно довести до температуры свыше 1700 0C. Жидкая платина закипает и переходит в газообразное состояние при температуре в 3825 0C.

Этот благородный металл считается одним из самых тяжёлых: так, масса платинового куба со стороной 10 см превышает 21 кг! Куб золота того же объёма весит 19 кг. Платина, как и все металлы, проводит электрический ток. Её удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре составляет 0,107 мкОм x м.

Химические свойства платины как химического элемента

Платина (Pt) – это химический элемент 10 группы 6 периода таблицы Менделеева. Имеет порядковый номер 78, равный зарядовому числу атомного ядра. Один атом платины содержит 78 протонов, 78 электронов и 117 нейтронов. Массовое число ядра (т. е. полное количество нуклонов) равно 195.

Химические свойства платины как простого вещества

Металл платина – один из наиболее инертных: в кислотах и щелочах платина не растворяется (кроме царской водки HNO3 + 3 HCl). Платина активно катализирует многие химические реакции, например реакцию добавления h3к ароматическим соединениям. При нагревании реакционная способность металла возрастает.

Химические свойства платины как компонента сложного вещества

В соединениях платина может иметь различные степени окисления – от 0 до +6, наиболее устойчивы +2 и +4. Гексафторид платины PtF6– один из наиболее сильных окислителей, известных на данный момент, окисляет даже O2 и Xe.

Существует несколько сотен химических соединений, имеющих в составе платину. Многие из них названы в честь химиков, которые изучали эти соединения. Например:

Соль Магнуса – H₁₂Cl₄N₄Pt₂, или [Pt(Nh4)4][Pt(II)Cl4];

Соль Пейроне – Pt(Nh4)2Cl2;
Соль Цейзе – K[Pt(C2h5)Cl3] h3O;
1-ая и 2-ая соли Косса – K[Cl3Pt(Nh4)] и K[Cl5Pt(Nh4)];
Соли Чугаева – [Pt(Nh4)5Cl]X3, где X — одновалентный анион.

metall-discont.ru

применение, физические свойства. Мелкодисперсная платина и её твёрдость

Европейские мореплаватели, которые в середине XVIII века привезли из Перу небольшие самородки белого цвета, с удивлением обнаружили, что данное вещество не только твёрже серебра или золота, но и крайне устойчиво к воздействию большинства кислот и щелочей. Кроме того, оно выдерживало сильное накаливание, не меняя при этом ни цвета, ни характеристик. Интересно, но перевод названия «платина» (platina) с испанского – «маленькое серебро». Возможно, здесь свою роль сыграл естественный серо-белый цвет металла. И всё же, впоследствии выяснилось, что платина куда более ценна, нежели обычное чистое серебро.

Платина: физические и химические свойства

Особое достоинство металла – твердость платины по Бринеллю составляет 390-420 МПа. При этом плотность вещества достигает 21,45 г/см3, температура плавления – 1773,5°C, а температура кипения — 4410°C. Остальные физические характеристики платины:

модуль упругости – 173 ГПа
теплопроводность (25°С) – 74,1 Вт/(м*К)
уд. электрическое сопротивление (0°С) – 9,85 мкОм*см
уд. теплоемкость – 25,9 Дж/(моль/К)

Очевидно, что мы имеем дело с относительно тяжелым и тугоплавким металлом, которому, помимо прочего, присущи и довольно специфичные химические свойства. Так, растворить платину можно только в нагретой серной кислоте, в броме или в «царской водке»:

3Pt+4HNO3+18HCl = 3h3(PCl6) + 4NO + 8h3O

Помимо этого, нагретая платина способна вступать в реакцию с кислородом, образуя летучие оксиды:

PtO (чёрный)
PtO2 (коричневый)
PtO3, Pt2O3, Pt3O4 (красновато-коричневые)

Если же осуществлять восстановление раствора солей платины путем применения химических или электрохимических методов, будет образовываться мелкодисперсная платина (или платиновая чернь).

Платина: применение

Столь редкий и обладающий уникальными свойствами элемент имеет достаточно большую стоимость. Его часто называют более чистым, нежели золото, с точки зрения накопления негативной энергии. Именно поэтому платина так популярна и ценна в ювелирной промышленности. Где еще используют платину?

Поскольку сегодня особое внимание современных ученых приковано к нанотехнологиям, платина для них становится, чуть ли не самым любопытным материалом. Известно, что наночастицы этого металла не только без труда проникают в организм человека, но и оказывают на его работу положительное влияние. В частности, они уничтожают свободные радикалы, а значит, замедляют процессы старения человека.Помимо медицины (в том числе стоматологии) и ювелирного дела платина востребована среди производителей монет, наград и всевозможных знаков отличия. Что касается промышленности, то этот ценнейший металл часто можно найти в:

электродах (используемых для получения кислот и карбонатов)
магнитах
зеркалах (используемых в лазерной технике)
электрических контактах
нерастворимых анодах (гальванотехника)
анодных шлангах
термометрах сопротивления
нагревательных элементах печей
элементах резонаторов и пр.

fx-commodities.ru

Применение платины. Где и как используется платина

Самым дорогим из тройки благородных металлов считается, конечно же, платина. По распространенности в земной коре она является одним из наиболее редких элементов. В чистом виде платина практически не встречается и стоит очень дорого. Несмотря на это, применение платины в разных сферах народного хозяйства действительно очень широко. В некоторых случаях этот металл может быть даже и незаменимым.

История открытия

Все найденные на сегодняшний день самородки платины предоставляют собой ее сплавы с иридием, палладием, осмием, железом и родием. Иногда также встречаются соединения этого металла с никелем или медью. Собственно сама платина в чистом виде представляет собой металл блестящего бело-серебристого оттенка. Своим названием она обязана испанским конкистадором, завоевавшим Южную Америку. Внешне платина очень сильно похожа на серебро, но отличается гораздо большей тугоплавкостью. Испанские конкистадоры, обнаружившие в Южной Америке металл, похожий на серебро, сначала просто выкидывали его. При этом завоеватели презрительно называли его platina, что в переводе означает «серебришко».

У нас в стране платина была обнаружена в 1819 г. Промышленная ее добыча началась уже спустя пять лет. Изначально применение платины ограничивалось в России в основном лишь металлургией. Использовали ее в качестве добавки при производстве высококачественных сталей. Однако в 1828 г. платина нашла и еще одно применение. Тогда по указу царя монетный двор России начал чеканку денег из этого металла.

В чистом виде платина была получена только в 1859 году химиком Девелем. Первоначально она в России добывалась исключительно на Верх-Исетском, Билимбаевском и Невьянском приисках. В 1824 году были открыты и другие богатые ее месторождения.

Химические и физические характеристики

Платина — металл, относящийся к группе 6-го переходного периода системы Менделеева. Основными ее свойствами являются:

тугоплавкость;
труднолетучесть;
способность кристаллизоваться в кубические гранецентрированные решетки.

В горячем виде платина хорошо сваривается и прокатывается. Также этот металл может довольно сильно поглощать кислород. Ниже в таблице представлены основные характеристики платины:

Основные свойства платины

Характеристика	Параметр
Плотность	21.45 г/дм3
Температура плавления	1769 С
Удельное электросопротивление	9.85 мкОм·см
Твердость	390-420 МПа
Упругость	173 ГПа

Широкое применение платины в промышленности, медицине и других отраслях народного хозяйства оправдано, помимо всего прочего, и химической ее устойчивостью. Растворяется этот металл только в царской водке и в броме. При нагревании платина может вступать в реакцию лишь с немногочисленной группой веществ.

Основные сферы использования платины

Применение платины в ювелирной промышленности оправдано прежде всего ее благородством, редкостью и красотой. Именно таким образом вплоть до середины прошлого века в основном и использовался этот металл. Лишь несколько процентов от всего добываемого объема платины применялось медиками и зубопротезистами. Сегодня рост спроса на этот благородный металл неуклонно растет. Уникальные физические и химические свойства платины, помимо ювелирного производства, делают ее необыкновенно востребованной в самых разных областях промышленности и народного хозяйства:

в медицине;
космической отрасли;
химической индустрии;
авиа- и судостроении;
в стекольной промышленности;
в технике.

Применяется этот благородный металл, конечно же, и в банковском деле.

Использование платины в ювелирной промышленности

Разумеется, наиболее широко этот металл применяется для изготовления разного рода украшений. Ежегодно в мировой ювелирной промышленности используется около 50 тонн платины. Изготавливаться из этого металла могут самые разные украшения. Кольца из платины, равно как и цепочки, серьги, браслеты и колье, не только красивы, но и долговечны.

Наибольшей популярностью в ювелирной промышленности пользуется металл 950-й пробы. В такой сплав входит 95 % собственно самой платины и 5 % иридия. Металл подобного состава отличается высокой степенью упругости и твердости. Цепочки, браслеты и кольца из платины в сплаве с иридием способны прослужить максимально долго.

В технике платина используется в основном как катализатор. Именно этот металл является лучшим окислителем аммиака до NO при производстве азотной кислоты. Используют его в данном случае обычно в виде сетки из проволоки диаметром 0,05-0,09 мм. При производстве азотной кислоты чаще всего применяется не платина в чистом виде, а ее сплав с родием. Это позволяет немного удешевить катализатор, повышает его активность и увеличивает срок хранения.

Используется платина в технической промышленности, конечно же, не только при производстве азотной кислоты. Катализаторы из этого металла способны ускорять и многие другие химические реакции. Применяется платина, к примеру, при гидрировании ароматических и технических углеводородов, кетонов, ацетилена и т. д. Также этот металл используется в сернокислотном производстве для получения SO3 или SO2.

Применение в нефтепереработке

На промышленных предприятиях этой специализации платина используется на самом деле достаточно широко. В данном случае ее также применяют в качестве катализатора. В нефтепереработке с помощью этого металла в специальных установках получают бензин. Конечно же, высококачественный. В нефтеперерабатывающей промышленности платину применяют не в виде сетки, а в виде мелкодисперсного порошка. Помимо бензина, с помощью этого металла получают также технический водород и ароматические углеводороды.

Конечно же, в нефтеперерабатывающей промышленности могут использоваться и другие катализаторы — молибден, алюминий и т. д. Однако платина в сравнении с ними имеет такие неоспоримые преимущества, как долговечность, большая активность и повышенная эффективность.

Применение платины в электротехнике и приборостроении

Одним из преимуществ этого металла является то, что он отличается стабильными электрическими и механическими свойствами. Это сделало платину необыкновенно востребованной в таких отраслях народного хозяйства, как:

радиотехника;
электротехника;
автоматика;
точное приборостроение.

Применение платины в электронике позволяет изготавливать качественные контакты высокоточных приборов. В этом случае металл обычно используют в сплаве с иридием. Очень часто, к примеру, платина идет на изготовление контактов печей сопротивления и разного рода работающих от сети устройств. Иногда в технике применяется также сплав этого металла с кобальтом. Такой материал используется при изготовлении магнитов, обладающих огромной силой притяжения при малых размерах.

Применение платины в автомобилестроении и космической отрасли

В этих областях народного хозяйства платина также нашла довольно широкое использование. В автомобилестроении этот металл чаще всего применяется в качестве катализатора в нейтрализаторах выхлопных газов. В этом случае его используют в качестве напылителя в керамических монолитах.

В космической промышленности и самолетостроении этот металл используют в основном для изготовления электродов топливных элементов. Подобным образом платина была применена, к примеру, во всех космических кораблях серии «Аполлон».

Использование в медицине

Применение платины в этой сфере позволяет сохранить жизни тысячам больных. Ценность этого металла в данном случае заключается в том, что аналогов ему в медицине не существует. Из платины, к примеру, изготавливают специальные хирургические инструменты, стерилизовать которые можно в пламени спиртовой горелки. При такой обработке они, в отличие от изготовленных из других металлов, не окисляются.

Платина, применение в медицине которой хирургией, конечно же, не ограничивается, может использоваться также в стоматологии, кардиологии и слухопротезировании. Часто, к примеру, она применяется в качестве напылителя при изготовлении инструментов, предназначенных для лечения зубов. В кардиологии и слухопротезировании используются электроды, изготовленные из ее сплава с иридием. Их применяют в основном для стимуляции сердечной деятельности. Также их часто используют и для изготовления имплантов, предназначенных для людей с тугоухостью.

Применение платины в стекольной промышленности

Платина — металл, помимо всего прочего, широко используемый при производстве высококачественной оптики. Также ее в сплаве с родием часто применяют при изготовлении фильер стеклянного волокна, толщина которого зачастую не превышает 1 мкм. Такой металл способен легко выдерживать тысячи часов нагрева до 1450 С. Также сплав родия с платиной практически никак не реагирует на сильные перепады температур и стоек к коррозии.

Помимо всего прочего, этот металл также очень часто используется при производстве разного рода оборудования, предназначенного для изготовления высококачественного стекла. Такие механизмы не деформируются и не окисляются в процессе производства. Также они не реагируют и с самим изготавливаемым стеклом. Очень часто в этой отрасли промышленности применяются, к примеру, платиновые тигли. Именно в них делают широко известное и очень дорогое чешское стекло.

Применение в химической индустрии

В данном случае платину также используют в основном для изготовления тиглей и другого лабораторного оборудования — чашек, термометров сопротивления и т. д. Применяются такие изделия в основном при изготовлении разного рода сверхчистых веществ. В полупроводниковых кристаллах не должно быть, к примеру, ни одного чужеродного атома на миллион собственных. Именно таких результатов и позволяет добиться использование платинового оборудования.

Вместо заключения

Применение платины в рассмотренных выше областях целесообразно и оправдано. Но конечно же, может использоваться этот металл и в других отраслях народного хозяйства. К примеру, часто из платины делают тигли, применяемые при выращивании кристаллов для лазеров и контактов в технике слабых токов. Также из этого металла изготавливают держатели стрелок компасов, используют его в антивозрастных косметических кремах и лосьонах, лекарствах против рака и т. д.

fb.ru

Платина | Virtual Laboratory Wiki

Платина(Pt) Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества

Атомный номер	78
Внешний вид простого вещества	Тяжёлый мягкий серебристо-белый металл
Атомная масса(молярная масса)	195,08 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	139 пм
Энергия ионизации(первый электрон)	868,1(9,00) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d9 6s1
Ковалентный радиус	130 пм
Радиус иона	(+4e) 65 (+2e) 80 пм
Электроотрицательность(по Полингу)	2,28
Электродный потенциал	Pt←Pt2+ 1,20В
Степени окисления	4, 2, 0
Плотность	21,45 г/см³
Удельная теплоёмкость	0,133 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	71,6 Вт/(м·K)
Температура плавления	2045 K
Теплота плавления	21,76 кДж/моль
Температура кипения	4100 K
Теплота испарения	~470 кДж/моль
Молярный объём	9,10 см³/моль
Структура решётки	кубическаягранецентрированая
Период решётки	3,920 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	230,00 K

Платина — 78 элемент периодической таблицы, атомная масса 195,08, благородный металл серо-стального цвета.

В Старом Свете платина не была известна, однако цивилизации Анд (инки и чибча) добывали и использовали её с незапамятных времён.

В Европе платина была неизвестна до XVIII в. В 1748 г. испанский математик и мореплаватель А. де Ульоа первым привез на европейский континент образцы самородной платины, найденной в Перу. Впервые в чистом виде из руд платина была получена английским химиком У. Волластоном в 1803 г. Итальянский химик Джилиус Скалигер в 1835 году открыл неразложимость платины и таким образом доказал, что она является независимым химическим элементом.

Происхождение названия Править

Название платине было дано испанскими конкистадорами, которые в середине XVI в. впервые познакомились в Южной Америке (на территории современной Колумбии) с новым металлом, внешне похожим на серебро (исп. plata). Слово исп. Platina буквально означает «маленькое серебро», «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро.

Самородную платину добывают на приисках (см. подробнее в статье Благородные металлы)

Производство платины в виде порошка началось в 1805 английским ученым У. Х. Волластоном из южноамериканской руды. Сегодня 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 (Nh5)2PtCl6. Высушенный осадок прокаливают при 800–1000°C: (Nh5)2PtCl6 = N2 + 6HCl + Pt + h3. Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением (Nh5)2PtCl6 и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки. При восстановлении платиновых растворов химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину — платиновую чернь.

Физические свойства Править

Серовато-белый пластичный металл, температуры плавления и кипения — 1769 °C и 3800 °C, удельное электросопротивление — 0,098 мкОм•м. Платина — один из самых тяжелых (плотность 21,5 г/см³; атомная плотность 6.62•1022 ат/см³) и самых редких металлов: среднее содержание в земной коре 5•10−7% по массе.

Химические свойства Править

По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет большую химическую устойчивость. Реагирует только с горячей царской водкой: 3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3h3[PtCl6] + 4NO + 8h3O

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.

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 = h3[PtCl4] + 2h3O, Pt(OH)4 + 6HCl = h3[PtCl6] + 4h3O, 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 даёт фторид Pt(IV): Pt + 2F2 = PtF4 Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой. Тетрахлорид платины (IV) с водой образует гидраты PtCl4·nh3O, где n = 1, 4, 5 и 7. Растворением PtCl4 в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H[PtCl5] и h3[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.

Реакционная способность Править

Платина является одним из самых инертных металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. При комнатной температуре платина медленно окисляется кислородом воздуха, давая прочную плёнку оксидов. Платина также непосредственно реагирует с бромом, растворяясь в нём.

При нагревании платина становится более реакционноспособной. Она реагирует с пероксидами, а при контакте с кислородом воздуха — с щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла. Реакции с другими неметаллами (хлором, серой, фосфором) происходят менее охотно. При более сильном нагревании платина реагирует с углеродом и кремнием, образуя твёрдые растворы, аналогично металлам группы железа.

В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +8, из которых наиболее устойчивы +2 и +4. Для платины характерно образование многочисленных комплексных соединений, которых известно много сотен. Многие из них носят имена изучавших их химиков (соли Косса, Магнуса, Пейроне, Цейзе, Чугаева и т. д.). Большой вклад в изучение таких соединений внес русский химик Л. А. Чугаев (1873−1922), первый директор созданного в 1918 году Института по изучению платины.

Гексафторид платины PtF6 является одним из сильнейших окислителей среди всех известных химических соединений. С помощью него, в частности, канадский химик Нейл Бартлетт в 1962 году получил первое настоящее химическое соединение ксенона XePtF6.

Катализатор Править

Платина, особенно в мелкодисперсном состоянии, является очень активным катализатором многих химических реакций, в том числе используемых в промышленных масштабах. Например, платина катализирует реакцию присоединения водорода к ароматическим соединениям даже при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода. Еще в 1821 немецкий химик И. В.Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций; при этом сама платина не претерпевала изменений. Так, платиновая чернь окисляла пары винного спирта до уксусной кислоты уже при обычной температуре. Через два года Дёберейнер открыл способность губчатой платины при комнатной температуре воспламенять водород. Если смесь водорода и кислорода (гремучий газ) ввести в соприкосновение с платиновой чернью или с губчатой платиной, то сначала идет сравнительно спокойная реакция горения. Но так как эта реакция сопровождается выделением большого количества теплоты, платиновая губка раскаляется, и гремучий газ взрывается. На основании своего открытия Дёберейнер сконструировал «водородное огниво» — прибор, широко применявшийся для получения огня до изобретения спичек.

В технике Править

Платина применяется как катализатор (чаще всего в сплаве с родием, а также в виде платиновой черни — тонкого порошка платины, получаемой восстановлением ее соединений).
Платина применяется в ювелирном и зубоврачебном деле, а также в медицине.
Изготовление стойкой химически и к нагреванию лабораторной посуды.
Изготовление миниатюрных магнитов огромной силы (сплав платина-кобальт, ПлК-78).
Специальные зеркала для лазерной техники.
Чрезвычайно долговечные и стабильные электроконтакты и сплавы для радиотехники (ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30 (платина-иридий).
Гальванические покрытия.
Перегонные реторты для производства плавиковой кислоты.
Электроды для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты (фактически на платине держится все мировое производство перекиси водорода: электролиз серной кислоты — пероксодвусерная кислота — гидролиз — отгонка перекиси водорода).
Нерастворимые аноды в гальванотехнике.
Анодные штанги для защиты от коррозии корпусов подводных лодок.
Нагревательные элементы печей сопротивления.

В медицине Править

Соединения платины (преимущественно, тетрахлорплатинаты) применяются, как цитостатики («цис-платина»). Однако в настоящее время имеются более эффективные противораковые лекарственные средства.

В ювелирном деле Править

Платина и её сплавы широко используются для производства ювелирных изделий.

Ежегодно мировая ювелирная промышленность потребляет около 50 тонн платины. До 2001 года большая часть ювелирных изделий из платины потреблялась в Японии. С 2001 года на долю Китая приходится примерно 50 % мировых продаж. В 1980 г. Китай потреблял около 1 % ювелирных изделий из платины. В настоящее время в Китае ежегодно продаётся около 10 млн изделий из платины общей массой около 25 тонн.

Российский спрос на ювелирную платину составляет 0,1 % от мирового уровня.

Монетарная функция Править

Платина, золото и серебро — основные металлы, выполняющие монетарную функцию. Однако платину стали использовать для изготовления монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра. Отчасти из-за высокой температуры плавления.

Биологическая роль Править

Интересные факты Править

Самым крупным существующим в настоящий момент платиновым самородком является «Уральский гигант» весом 7 кг 860,5 г. Хранится в Алмазном фонде Московского Кремля.
В Южной Америке в XVII веке платину считали «поддельным серебром» и однажды её запасы для предотвращения фальшивомонетничества утопили в океане.
Первые в мире монеты из платины были выпущены в России (см. Платиновые монеты).
В цикле рассказов Айзека Азимова «Я, робот» и других его произведениях позитронный мозг роботов сделан из губчатой платины (точнее — сплава платины и иридия).

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Платина. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

ru.vlab.wikia.com

Общие свойства платиновых металлов — Знаешь как

Содержание статьи

Сходство конфигураций внешних электронных оболочек в атомах платиновых металлов и близость эффективных атомных радиусов обусловливают близость химических свойств элементов. Наибольшие аналогии проявляются у элементов, стоящих в периодической системе друг под другом: у рутения и осмия, родия и иридия, палладия и платины. У элементов же, стоящих рядом по горизонтали, проявляются заметные различия в свойствах. Вследствие сходства структур последнего электронного уровня наблюдается сходство свойств некоторых однотипных соединений элементов, расположенных по диагонали: рутения и иридия, родия и платины.

Физические свойства платиновых металлов

Осмий, рутений, иридий и родий очень тверды и хрупки. Наибольшей твердостью обладает осмий, однако и он может быть растерт в порошок. Родий поддается обработке почти так же трудно, как осмий, иридий—лишь при температуре красного каления. Платина в горячем состоянии хорошо прокатывается и сваривается. Особенно легко механически обрабатывается мягкий и пластичный палладий. Наибольшей тепло- и электропроводностью обладают родий и иридий.

в вакууме. Легче всего он удаляется из палладия, труднее-из платины и, особенно, иридия.

Вследствие способности к абсорбции газов платиновые металлы, главным образом, палладий, платина и рутений, применяют в качестве катализаторов при реакциях гидрогенизации и окисления. Каталитическая активность их увеличивается при использовании черни. Осмий также обладает высокой каталитической активностью, но осмиевые катализаторы легко отравляются.

Химические свойства платиновых металлов

3Pt + 4HNO3 + 18НСl ⇄ 3h3[PtCl6] + 4NO + 8Н2O.

При повышенных температурах платина взаимодействует с едкими щелочами, фосфором и углеродом.

С кислородом платина образует оксиды (II), (III) и (IV): РtO, Pt2O3 и РtO2. Оксид РtO получается при нагревании порошка платины до 430 °С в атмосфере кислорода при давлении 0,8 МПа. Оксид Pt2O3 можно получить при окислении порошка металлической платины расплавленным пероксидом натрия. Оксид РtO2 — порошок черного цвета— получается при кипячении гидроксида платины (II) со щелочью:

2Pt(OH)2 ⇄ PtO2 + Pt + 2Н2O.

Гидроксид платины (IV) можно получить осторожным приливанием щелочи к раствору хлороплатината калия:

K2[PtCl6] + 4KOH ⇄ Pt(OH)4 + 6КСl

Сернистое соединение PtS — порошок коричневого цвета, не растворимый в кислотах и царской водке; PtS2— черный осадок, получаемый из растворов действием сероводорода, растворимый в царской водке.

Тетрахлорид платины PtCl4 при воздействии соляной кислоты образует платинохлористоводородную кислоту h3[PtCl6]. Соли ее — хлороплатинаты Me2[PtCl6]. Практический интерес представляет хлороплатинат аммония (Nh5)2 [PtCl]6 — кристаллы желтого цвета, малорастворимые в воде, спирте и концентрированных растворах хлористого аммония. Поэтому при аффинаже платину отделяют от других платиновых металлов, осаждая в виде (Nh5)2[PtCl6]

В водных растворах сульфаты легко гидролизуются, продукты гидролиза в значительном интервале рН находятся в коллоидном состоянии. В присутствии хлорид-ионов сульфаты платины переходят в хлороплатинаты.

Палладий химически менее стоек, чем платина. Он растворяется в горячей серной и концентрированной азотной кислотах:

Pd + 2h3SO4 ⇄ PdSO4 + SO2 + 2Н2O;

Pd + 4HNO3 ⇄ Pd(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O.

С кислородом палладий образует оксид PdO, который при повышении температуры диссоциирует по уравнению

4PdO ⇄ 2Pd2O + O2

При температурах выше 870 °С палладий полностью восстанавливается. Диоксид PdO2 темно-красного цвета, сильный окислитель, медленно теряющий кислород уже при комнатной температуре. При 200 °С PdO2 разлагается на PdO и кислород; PdO2 образуется при обработке Me2[PdCl6] щелочами.

Из соединений палладия с серой известны PdS и PdS2. С селеном и теллуром палладий образует соединения PdSe, PdSe2, PdTe и PdTe2.

Дихлорид палладия PdCl2 получается из элементов при. температуре темно-красного каления. При растворении палладия в царской водке образуется тетрахлорид палладия,, образующий с соляной кислотой палладохлористоводород-ную кислоту h3[PdCl6], которая при кипячении переходит в палладистохлористоводородную кислоту:

h3[PdCl6] ⇄ h3[PdCl4] + Сl2.

Соли этих кислот — хлоропалладаты Me2[PdCl6] и хлоропалладиты Me2[PdCl4].

Сульфат палладия PdSO4•2h3O, получаемый растворением палладия в серной кислоте, подвергается гидролизу с образованием Pd(OH)2. В присутствии соляной кислоты он переходит в h3[PdCl4]. Известен нитрат палладия Pd(NO3)2. Аммиачные соединения характерны для двухвалентного палладия. При добавлении избытка аммиака к раствору хлоропалладита получается тетраминхлорид:

(Nh5)2[PdCl4] + 4Nh4 ⇄ [Pd(Nh4)4]Cl2 + 2Nh5Cl.

[Pd(Nh4)4]Cl2 + (Nh5)2[PdCl4] ⇄ [Pd(Nh4)4] [PdCl4] + 2Nh5Cl

При осторожном добавлении соляной кислоты к раствору тетраминхлорида выпадает светло-желтый мелкокристаллический осадок хлоропалладозамина:

[Pd(Nh4)4]Cl2 + 2HCl ⇄ [Pd(Nh4)2Cl2] + 2Nh5Cl.

Соль мало растворяется в воде, что используют при отделении палладия от других платиновых металлов.

При прокаливании хлоропалладозамины разлагаются:

3[Pd(Nh4)2Cl2] ⇄ 3Pd + 2НСl + 4Nh5Cl + N2.

Иридий не взаимодействует с кислотами, щелочами, даже царская водка не растворяет компактный иридий. Обычно порошок иридия растворяют спеканием с пероксидом бария или натрия с последующей обработкой спека соляной кислотой или смесью соляной и азотной кислот.

Из кислородных соединений иридия наиболее известны оксиды Ir2O3 и IrO2. Оксид иридия (IV) —сине-черный порошок с металлическим блеском, растворимый в кислотах,получается из гидроксида Ir(OH)4 нагреванием до 350 °С.

Из солей иридийхлористоводородной кислоты большое значение при аффинаже имеет хлороиридат аммония, используемый для отделения иридия от других платиновых металлов.

Желтый сульфат иридия (III) состава Ir2(SО4)3• хh3О получают растворением гидроксида иридия (III) в серной кислоте без доступа воздуха. В водных растворах сульфаты иридия находятся в виде сложных аквогидроксосульфат-ных комплексов, причем состав их значительно меняется в зависимости от способа получения, поэтому определение форм нахождения иридия в сульфатных растворах — чрезвычайно сложная задача. Обычно наиболее устойчивы многоядерные сульфаты иридия с разным соотношением атомов иридия, находящихся в различной степени окисления (III, IV). Изучение сульфатов иридия необходимо для построения рациональной технологии извлечения этого металла из технологических растворов первичного обогащения шламов.

Родий. Так же, как иридий, родий — малоактивный металл и в компактном виде не растворяется в царской водке. С кислородом он образует соединения Rh3О3 и RhО2. При пропускании сероводорода через раствор родиевых солей образуется сернистый родий Rh3S3, который при нагревании в токе кислорода или воздуха разлагается с образованием металлического родия.

Хлорид родия RhCl3 при растворении в соляной кислоте образует родиевохлористоводородную кислоту h4[RhCl6]. Однако ион [RhCl6]³⁻ подвергается акватации уже при концентрации хлор-иона, меньшей 6 М:

[RhCl6]³⁻+ h3O ⇄ [Rh(h3O)Cl5]²⁻ + Сl⁻

При pH>2,9 начинается процесс гидролиза родиевых комплексов:

[RhCl6]³⁻ + nh3O ⇄ [Rh(h3O)n-1 (OH)Cl6-n]³⁻ + nСl⁻ + H⁺.

Поэтому в водных растворах трихлорид родия может существовать в виде катионных, анионных и нейтральных аквогидроксохлорокомплексов. Такое многообразие форм затрудняет выделение этого металла из раствора обычными гидрометаллургическими методами.

Аналогично ведут себя соли родиевой кислоты — хлорородиаты (Na3[RhCl6], K3[RhCl6] и т. д.). При обработке хлорородиата аммония нитритом натрия образуется Na3[Rh (NO2)6]. Добавка хлористого аммония к раствору этой соли вызывает выпадение практически нерастворимого аммоний натриевого гексанитрита родия:

Na3[Rh(NO2)6] + 2Nh5Cl ⇄(Nh5)2Na[Rh(NO2)6] + 2NaCl.

При взаимодействии Na3[Rh (NO2)6] с Nh5OH образуется триаминнитрит родия:

Na3[Rh(NO2)6] + 3Nh5OH ⇄ 2[Rh(Nh4)3](NO2)3 + 3NaNO2 + 3h3O,

который, взаимодействуя с соляной кислотой, дает малорастворимый триаминхлорид родия:

2[Rh(Nh4)3](NO2)3 + 6HCl ⇄ 2[Rh(Nh4)3Cl3] + 3h3O + 3NO2 + 3NO.

Прокаливание триаминхлорида позволяет получить порошок металлического родия. Все приведенные выше реакции используют на аффинажных предприятиях.

Комплексные хлориды рутения — Me2[RuCl6], Me4[Ru2OCl10] и Me2[Ru(h3O)Cl5]—образуются при поглощении тетраоксида рутения соляной кислотой. Однако в зависимости от концентрации соляной кислоты и времени ее взаимодействия с RuO4 могут образоваться самые различные промежуточные соединения. Комплексные анионы рутения легко гидролизуются и акватируются с образованием различных аквагидроксохлорокомплексов. Трехвалентный рутений в водных растворах образует также легко акватируемый и гидролизуемый комплекс [Ru(h3O)Cl5]2-. Поэтому в реальных хлоридных растворах рутений может находиться в виде нейтральных, положительно и отрицательно заряженных аквагидроксохлорокомплексов.

Те же самые процессы акватации и гидратации протекают в сульфатных растворах, содержащих рутений. Обычно в сульфатных растворах присутствуют многоядерные полимеризованные аквагидроксокомплексы рутения (III) и (IV). При этом в растворе находятся одновременно катион-ные, анионные и нейтральные комплексы этого металла. Поэтому выделение рутения из подобных растворов чрезвычайно затруднено.

Осмий. Порошок осмия легко окисляется кислородом до тетраоксида OsO4, который восстанавливается различными органическими восстановителями до диоксида OsO2.

Дисульфид осмия OsS2 может быть получен аналогично RuS2. Для осмия, как и для рутения, характерно образование OsSe2 и OsTe2.

Тетрахлорид осмия OsCl4 получается при хлорировании осмия. Одновременно может быть получен трихлорид OsCl3.

При сплавлении металлического осмия со смесью щелочи и пероксида натрия (или бария) получается осмиат натрия, который при растворении в соляной кислоте образует комплексный хлорид осмия:

Na2[OsO4] + 8HCl ⇄ Na2[OsCl6] + Cl2 + 4Н2O.

Это соединение можно восстановить соляной кислотой до Na3[OsCl6]. Свойства водных растворов комплексных хлоридов осмия напоминают свойства рутениевых комплексов.

В аффинажных операциях большое значение имеет соль Фреми [OsO2(Nh4)4]Cl2, которую получают по реакции:

K2[OsO4] + 4Nh5Cl ⇄ [OsO2(Nh4)4]Cl2 + 2КСl + 2Н2O.

При прокаливании этой соли получается металлический осмий.

Вы читаете, статья на тему общие свойства платиновых металлов

znaesh-kak.com