Платина

химичен елемент с атомен номер 78

Платината (Pt) е химичен елемент от десета група на периодичната система (подгрупа платинови метали), много устойчив химически (разтваря се само в царска вода). Гъбестата платина поглъща газове. Използва се като катализатор (около 50 % от добива), за сплавииридий, паладий и др.), за химични апарати, в зъботехниката, в химичния анализ, в галваностегията (за платиниране), като оцветители и др.

Платина
Платина – сиво-бял, жилав и ковък метал
Сиво-бял, жилав и ковък метал
Спектрални линии на платина
ИридийПлатинаЗлато
Pd

Pt

Ds
Периодична система
Общи данни
Име, символ, ZПлатина, Pt, 78
Група, период, блок106d
Химическа серияпреходен метал
Електронна конфигурация[Xe] 4f14 5d9 6s1
e- на енергийно ниво2, 8, 18, 32, 17, 1
CAS номер7440-06-4
Свойства на атома
Атомна маса195,084 u
Атомен радиус (изч.)135 (177) pm
Ковалентен радиус136±5 pm
Радиус на ван дер Ваалс175 pm
Степен на окисление-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6
ОксидPtO и PtO2 (основни)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
2,28
Йонизационна енергияI: 870 kJ/mol
II: 1791 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояниетвърдо вещество
Кристална структуракубична стенноцентрирана
Плътност21450 kg/m3
Температура на топене2041,4 K (1768,4 °C)
Температура на кипене4098 K (3825 °C)
Моларен обем9,09×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене22,17 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение510 kJ/mol
Налягане на парата
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 2330 2550 2815 3143 3556 4094
Скорост на звука2800 m/s при 25 °C
Специф. топл. капацитет133 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост9,4×106 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление0,105 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост71,6 W/(m·K)
Магнетизъмпарамагнитен
Модул на еластичност168 GPa
Модул на срязване61 GPa
Модул на свиваемост230 GPa
Коефициент на Поасон0,38
Твърдост по Моос3,5
Твърдост по Викерс400 – 550 MPa
Твърдост по Бринел300 – 500 MPa
История
Наименуванот испанското Plata – Сребро
ОткритиеАнтонио де Ульоа (1748 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР
190Pt 0,012 % 6,5×1011 г. α 186Os
192Pt 0,782 % стабилен
193W синт. 50 г. ε 193Ir
194Pt 32,864 % стабилен
195Pt 33,775 % стабилен
196Pt 25,211 % стабилен
198Pt 7,356 % стабилен

ИсторияРедактиране

Металът „платина“ е известен още от древността. Познат е в Древен Египет, където не е различаван от среброто. Тъй като платината се топи при температура, по-висока от златото, тя не е използвана широко. Тя била използвана за направата на украшения във вида, в който е намирана. Сведения за това има от предколумбовите индианци от района на Колумбия, които използват платината за направата на украшения.

В средата на 16 век, испанските конкистадори добиват платина от златоносните реки в колумбийската област Чоко. Местните златотърсачи намират във ваните за промиване бели метални зрънца, които водели до недоволството им, тъй като се налагало получаваното сребро отново да се пречиства. Някои дори смятали, че това е „неузряло“ сребро и го хвърляли обратно в реката за „доузряване“. Тези бели зрънца дават и името на метала, което в превод от испански означава „сребърце на Пинто“ (на испански: Platina del Pinto), тъй като се добивал от златоносните пясъци на река Пинто в Южна Америка.

В началото на 19 век става ясно, че „самородната“ платина всъщност е сплав от няколко метала. Чистата платина бива изолирана за пръв път от английския химик Уилям Уоластън през 1803 г.

Отначало платината бива използвана предимно в бижутерията. Между 1828 и 1846 г. в Русия са сечени монети от платина, с номинал от 3, 6 и 12 рубли, които днес имат изключителна нумизматична стойност.

РазпространениеРедактиране

Платината е един от най-редките елементи на Земята, около 1×10-8% по маса и е на 75-о място сред елементите. Среща се самородна в някои наносни скали[1] и във вид на минералите кулерит (PtS), сперилит (PtAs2) и в медно-никелови руди.[2]

Физични свойстваРедактиране

Платината е сиво-бял блестящ пластичен метал. По ковкост се доближава до златото.[1] Кристализира в кубична стенноцентрирана решетка, проявява парамагнитни свойства и е един от най-тежките метали с плътност 21,46 g/cm3. Топи се при 1768,4 °C и кипи при 3825 °C. Заварява се и се валцова лесно нажежена. Хладната деформация прави платината по-твърда, но при загряване пластичността ѝ се възстановява.[2] Обикновено легиращите добавки увеличават плътността на платината.

ИзотопиРедактиране

В природата платината се среща със своите 6 стабилни изотопа: 190Pt, 192Pt, 194Pt, 195Pt, 196Pt и 198Pt. Изотопът 190Pt е слаб излъчвател на α-частици. Изкуствено са създадени и изследвани 31 радиоактивни изотопа на платината, имащи 6 изомера, с A от 166 до 202. Радиоактивният изотоп 197Pt се използва в активационния анализ и се получава при облъчване на 196Pt с неутрони.

Химични свойстваРедактиране

Платината е химичен елемент 78, член на 6-и период, 10-а група. Електронният строеж на платината е KLMN5s25p65d96s1 – прибавя се 5d-електрон, а друг преминава от 6s към 5d в сравнение с иридий. В химичните съединения платината е предимно в +2 и +4 степен на окисление, но се среща и в 0, +1 и +3. По химични свойства наподобява Cu, Ag и Au.

По химични свойства платината е близка до паладия и е още по-инертна от него. Въпреки това, тя образува множество разнообразни съединения и за нея е характерно комплексообразуването.

Каталитичните свойства на платината се дължат на поглъщането в различна степен на H2, O2 и други газове.[1]

Разтваря се бавно в гореща H2SO4, течен бром и царска вода:  .

Получената хексахлороплатинова киселина се използва електролитно нанасяне на платинанеясно? ] и като изходен продукт за множество платинови съединения.

Не взаимодейства с други минерални или органични киселини, реагира при нагряване с основи, Na2O2 и халогени.[2] Реагира и с O2, S, Se, Te, C, Si при по-висока температура.

СъединенияРедактиране

Оксиди, хидроксиди и солиРедактиране

При умерено нагряване на въздух или в атмосфера на кислород се образуват PtO, PtO2 (най-стабилен) и PtO3, а при бързо – оксиди със смесен състав: Pt2O3 и Pt3O4.

Известни са хидроксидите Pt(OH)2 и Pt(OH)4, които се получават по косвен път под формата на хидратни оксиди:

  (в отсъствие на кислород).[1]

При нагряване PtO·H2O се дехидратира и диспропорционира до червено-кафявия PtO2·nH2O, който може да се получи и при алкализиране на PtCl4. При леко загряване се дехидратира, а над 200 °C се разлага до метал и кислород.

Известни соли с кислородсъдържащи киселини са PtSO4·2H2O, Pt(NO3)2·4H2O и Pt(ClO4)·2H2O.

ХалогенидиРедактиране

Халогениди на Pt
СО Флуорид Хлориди Бромиди Йодиди
+4 PtF4
жълтокафяв
PtCl4
червенокафяв
PtBr4
кафявочерен
PtI4 кафявочерен
+2 α-PtCl2
масленозелен
PtBr2 кафяв PrI2 черен

PtCl2 се получава от PtCl4 при 350 °C или чрез редукция на [PtCl6]2- с хидроксиламин или оксалова киселина. PtF4 може да се получи при флуориране на PtCl2 с BrF3. Останалите тетрахалогениди се получават при пряк синтез.

Познати са и (PtF5)4 и PtF6. Платиновият хексафлуорид се получава при нажежаване до червено на платинова жичка във флуорна атмосфера. Той е един от най-силните окислители – окислява O2 до O+
2
и Xe до Xe+.

Комплексни съединенияРедактиране

Най-използваният комплекс на Pt(IV) е H2[PtCl6], която се използва като изходен продукт за почти всички Pt(IV) съединения. Друга комплексна сол е хексацианоплатиновата (IV) киселина, чиято бариева сол е луминисцентна – Ba[Pt(CN)6].

Комплексите на Pt(II) са многобройни и разнообразни. Те са плоскоквадратни.[1]

Органометални съединенияРедактиране

Платиноорганичните съединения са разнообразни. Освен органични лиганди, в състава на молекулата често влизат фосфини, амини и халогени. С платината е получено исторически първото металорганично съединение, „сол на Зайзе“, K[PtCl32-C2H4)].

ПроизводствоРедактиране

Методите за получаването на платина варират и зависят от изходните материали. Най-често се получава като страничен продукт, заедно с другите метали от платиновата група, от добива на медта и никела. Ако платиновата руда е примес в залежи на други метали, тя се изолира чрез различни методи на разделяне – плътностна флотация, флотация с електромагнити или разделяне в зависимост от температурата на топене. Последен стадии е реагирането на рудата със солна или сярна киселина, които не реагират с платината. Златото се утаява с FeCl3, а платината с NH4Cl.[2]

ПриложениеРедактиране

Основни области за използването на платината и нейните сплави са автомобилостроенето, електротехниката и електрониката, нефтохимията и органичния синтез, стъкларската и керамичната промишленост и производството на ювелирни изделия.

Гъбестата и черната платина (разтвор на етанол и алкален разтвор на PtCl2) са изключително активни катализатори. Сплавта Pt–Pd се използва като катализатор за превръщане на CO в CO2 от автомобилните газове. В електротехниката и електрониката Pt–Ir–Pd е контактен материал. Платината се използва като катализатор и в производството на азотна и сярна киселина. Използва се в производството на силиконова гума и медицински импланти. Определени платинови комплекси се използват в химиотерапията и показват добра активност срещу някои тумори.[2] Pt и Pt-Rh са високотемпературни термодвойки.

Прототип на еталонът за 1 килограм маса е сплав със състав 90 % Pt и 10 % Ir.

Платината намира широко приложението в бижутерията. Най-често се използва сплавта платина 950, съдържаща 95 % чиста платина. Останалите 5 % представляват сплав с някои метали: мед, индий, паладий, сребро, волфрам и рутений. През последните 10 години в Германия, Австрия и Швейцария се използва платина 600 за бижутерски цели. Платина 600 съдържа 60 % платина в сплавта, а останалите 40 % са най-често волфрам или рутений. Платина 600 е значително по-евтин и по-лек материал от платина 950, поради по-ниското съдържание на платина в сплавта.

Биологични ефектиРедактиране

При кратко излагане на платинови соли е възможно дразнене на очите, носа и гърлото. При продължително излагане са възможни да възникнат респираторни и кожни алергии.

ИзточнициРедактиране

  1. а б в г д Киркова, Елена. Химия на елементите и техните съединения. 4. София, Университетско издателство „Св. Клинемт Охридски“, 2013. ISBN 978-954-07-3504-7. с. 574 – 588.
  2. а б в г д Лефтеров, Димитър. Химичните елементи и техните изотопи. София, Издателство на БАН „Проф. Марин Дринов“, 2013. ISBN 978-954-322-831-7. с. 135 – 139.

Външни препраткиРедактиране