ПЛАТИНА

ПЛАТИНА (исп. platina, уменьшит. от plata-серебро; лат. Platinum) Pl, хим. элемент VIII гр. периодич. системы, ат. н. 78, ат. м. 195,08; относится к платиновым металлам. Природная платина состоит из четырех стабильных изотопов: 194Pt (32,9%), 195Pt (33.8%), 196Pt (25,2%), 198Pt (7,2%) и двух радиоактивных-190Pt (0,013%, Т1/2 6,9· 1011 лет), 192Pt (0,78%, T1/2 1015 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 8,8 · 10-28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 5d96s1; степени окисления 0, +2, +3, +4, редко +5, +6; энергия ионизации Pt0Pt+Pt2+Pt3+соотв. 9,0, 18,56 и 23,6 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,2; атомный радиус 0,138 нм, ионные радиусы (в скобках даны координац. числа) Pt2+ 0,074 нм (4, квадрат) Pt2+ 0,094 нм (6), Pt4+ 0,077 нм (6), Pt5+ 0,071 нм (6).

Платина-один из наиб. редких элементов, его средняя концентрация в земной коре 5· 10-7 % по массе. Встречается в самородном виде, в виде сплавов и соединений. Наиб. важные минералы-самородная платина, поликсен (содержит 6-10% Fe), палладистая платина (60-90% платины, 7-39% Pd), ферро-платина (12-20% Fe), иридистая платина (55-60% платины, до 30% Ir), сперрилит PtAs2, куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S. Наиб. значит. месторождения платины сосредоточены в ЮАР и СССР (сульфидные руды Норильского района и Кольского п-ова).

Свойства. Платина-серовато-белый блестящий пластичный металл; кристаллизуется в гранецентрир. кубич. решетке, а = 0,392 нм, z = 4, пространств. группа Fт3т; т. пл. 1769 0C, т.кип. ок. 38000C; плотн. 21,45 г/см3; 25,85 Дж/(моль· К);20 кДж/моль, 510 кДж/моль; 41,6 Дж/(моль· К); температ.урный коэф. линейного расширения 9,1 · 10-6 К-1 (273-373 К); r 9,85 мкОм· см (00C); теплопроводность 74,1 Вт/(м·К); парамагнетик, уд. магн. восприимчивость +9,71 ·10-7 (200C); работа выхода электрона 5,23 эВ. Твердость по Бринеллю 390-420; модуль упругости 173 ГПа, твердость по Виккерсу 38-40. В горячем состоянии платина хорошо прокатывается и сваривается. Холодное деформирование упрочняет платину, относительное удлинение уменьшается от 30-50 до 1-2%, а твердость по Виккерсу увеличивается до 90-95. Отжиг платины приводит к восстановлению ее пластичности. Легирующие добавки обычно увеличивают прочность и твердость платины.

По хим. св-вам платина близка к Pd, но несколько превосходит его по хим. устойчивости. При нагр. на воздухе или в атмосфере O2 платина окисляется с образованием летучих оксидов. Один объем платиновой черни поглощает до 100 объемов O2. Платина медленно раств. в горячей H2SO4 и жидком Br2, раств. в царской водке. Не взаимод. с другими минер. и орг. к-тами. При нагр. реагирует со щелочами, Na2O2, галогенами, S, Se, Те, P, С, Si. Поглощает H2, хотя в этом отношении уступает Pd, Ir и Ru; удаление поглощенного H2 из платины нагреванием в вакууме затруднено.

С кислородом платина образует красновато-коричневый три-оксид PtO3 (м. б. пероксид), коричневый диоксид PtO2 и черный оксид PtO, разлагающиеся соотв. при комнатной т-ре, при 380-4000C и при 5600C. PtO3 окисляет HCl до Cl2; получают анодным окислением. PtO2 образует неск. гидратов; получают гидролизом PtCl4. PtO синтезируют окислением порошкообразной платины в O2 или термич. разложением Pt(OH)2, к-рый осаждают из р-ров при щелочном гидролизе хлороплатинатов(П). Окислением платины в разл. условиях получены также Pt2O3 и Pt3O4, гидролизом хлоропла-тинатов(IV) — Pt(OH)4.

Гексафторид PtF6 — темно-красные кристаллы; т. пл. 69,40C, т.возг. 690C; -676 кДж/моль (для газа); сильнейший окислитель, реагирует с Xe, O2 и NO, образуя соотв. XePtF6, O2PtF6, NOPtF6; получают фторированием платины при 950-1000 0C, под давлением-при 200 0C или с использованием атомного фтора. Темно-красный пентафторид PtF5 получают фторированием платины при 3500C, светло-коричневый тетрафторид PtF4 (разлагается выше 3000C, плотн. 7,07 г/см3, -410 кДж/моль)-фторированием платины при 2000C. Желтый трифторид состава PtII [PtIVF6] получают в смеси с др. фторидами при фторировании платины. Все фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой. Известны окси-фториды платины и фтороплатинаты(IV, V и VI).

Красновато-коричневый тетрахлорид PtCl4 разлагается при 370 0C даже в атмосфере Cl2; образует гидраты с 1, 4, 5 и 7 молекулами воды и платинохлористоводородные к-ты ( PtCl4·5H2O -1748 кДж/моль, H[PtCl5]· 2H2O -1013 кДж/моль, H2[PtCl6]· 6H2O -2363 кДж/моль); хорошо раств. в воде и ацетоне; получают хлорированием платины при 250-3000C, разложением H2PtCl6 · 6H2O при 3000C. Диxлорид PtCl 2 ( -107 к Дж/моль) существует в двух формах — нерастворимой в воде оливково-зеленой (a) и красноватой (b); разлагается при 580 0C в атмосфере Cl2; при растворении в слабой соляной к-те образует H2[PtCl4], в водных р-рах NН3-аммин [Pt(NH3)2Сl2]. Известны также аддукты типа PtCl2· 2PCl3 (т.пл. 1600C), PtCl2· 2PF3 (т.пл. 1020C); получают PtCl2хлорированием платины выше 5000C, разложением H2[PtCl6]· 6H2O при 360-3800C. Существуют многочисленные хлороплатинаты(IV и II): MI2[PtCl6] и MI2[PtCl4], напр. гексахлорплатинат (IV) аммония (NH4)2 [PtCl6 ] — желтые кристаллы; — 984,1 кДж/моль; плохо раств. в воде, разлагается при нагр. до металла.

Коричневато-черный тетрабромид PtBr4 ( —159 кДж/моль) медленно разлагается при 1800C; его получают из простых в-в при 150 0C или выпариванием р-ра платины в смеси HNO3 и HBr. Коричневый дибромид PtBr2 (-100 кДж/моль) разлагается при 2500C. Коричневато-черный тетраиодид PtI4 ( — 59,4 к Дж/моль) разлагается при 1300C; его получают из простых в-в или осаждают действием KI на р-р H2PtCl6. Черный дииодид PtI2 разлагается при 3600C.

Серовато-черные сульфид PtS ( —83,09 кДж/моль) и дисульфид PtS2 ( -112 кДж/моль, разлагается при 225-250 0C) не раств. в воде и м. б. получены взаимод. платины с S, дисульфид — также осаждением H2S из р-ров гексахлороплатинатов(IV). Близкими св-вами обладают селенид PtSe2 и теллуриды PtTe и PtTe2.

Сульфаты платины легко гидролизуются, в присут. хлорид-ионов легко переходят в хлориды и хлороплатинаты.

Платина в степени окисления +2 и +4 образует многочисл. комплексные соед., по составу близкие к соед. Pd. Наиб. многочисленны соед. [PtX4]2- и [PtX6]2- (X = F, Cl, Br, I). Получены комплексные соед. Pt0, напр. Pt(PF3)4 (т. пл. 15 0C, т. кип. ок. 870C). Известны также разл. аммины, разно-лигандные комплексы, соед. с орг. лигандами, моно- и полиядерные комплексы и т.д. См. также Платинаоргани-ческие соединения.

Получение. Шлиховую платину, лом или концентраты платиновых металлов растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO3 и восстановления иридия и палладия до Ir3+ и Pd2+ . Далее осаждают (NH4)2PtCl6 действием NH4Cl, осадок высушивают и прокаливают при постепенном повышении т-ры до 800-10000C с получением загрязненной губчатой платины. Чистую платину получают растворением этого продукта в царской водке, повторным осаждением и прокаливанием. Губчатую платину переплавляют. При восстановлении солей платины в р-рах образуется мелкодисперсная платина-платиновая чернь. Для получения платиновых покрытий (платинирование) используют фосфатные или цис-диамминонитритные электролиты.

Применение. Осн. области применения платины, ее сплавов и соед.- автомобилестроение (в развитых странах потребляется от 30 до 65% платины), электротехника и электроника (7-13%), нефтехимия и орг. синтез (7-12%), стекольная и керамич. пром-сть (3-17%), произ-во ювелирных изделий (2-35%). Применение катализаторов дожигания выхлопных газов автомобилей [сплав Pt-Pd (70-30%)] началось в сер. 70-х гг. и быстро расширялось в связи с ужесточением требований к охране атм. воздуха. В электротехнике и электронике платину используют как материал контактов электрич. приборов и печей сопротивления. Так, для контактов высоковольтных реле применяют сплавы платины с Ir и Ru. Платина и ее сплавы с Ir и Re в нефтехимии применяют для повышения октанового числа бензина, в орг. синтезе-как катализаторы гидрирования, изомеризации, циклизации, окисления. С помощью таких катализаторов производят, напр., бензол, толуол, ксилол.

Платину используют для каталитич. синтеза HNO3, H2SO4, ката-литич. очистки H2. Платиновые катализаторы используют в виде сеток, черней и нанесенными на носители.

В стекольной пром-сти платина с добавками Rh и Ir-осн. конструкц. материал стекловаренных печей для произ-ва оптич. стекла. Из сплавов с Rh и Au изготовляют фильеры для получения стекловолокна, а также футеровку для печей, краски для керамики и стекла. Платину применяют в качестве материала высокотемпературных термопар и термометров сопротивления, электродов при электролизе, для изготовления лаб. посуды и оборудования, в зубоврачебном деле. Сравнительно новые области применения платины-изготовление катализаторов для топливных элементов, создание противоопухолевых препаратов [цис-Pt(NH3)2Cl2], произ-во контейнеров для радиоизотопных генераторов.

В сер. 80-х гг. ежегодная добыча платины в капиталистич. и развивающихся странах составляла 60-75 т, а извлечение из вторичных ов-ок. 5-10 т.

Лит.: Платина, ее сплавы и композиционные материалы, M., 1980. См. также лит. при ст. Платиновые металлы.

Источник: himik.chernykh.net