Платина

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
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, Z Платина, Pt, 78
Група, период, блок 106d
Химическа серия преходен метал
Електронна конфигурация [Xe] 4f14 5d9 6s1
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 32, 17, 1
CAS номер 7440-06-4
Свойства на атома
Атомна маса 195,084 u
Атомен радиус (изч.) 135 (177) pm
Ковалентен радиус 136±5 pm
Радиус на ван дер Ваалс 175 pm
Степен на окисление -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6
Оксид PtO и PtO2 (основни)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
2,28
Йонизационна енергия I: 870 kJ/mol
II: 1791 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние твърдо вещество
Кристална структура кубична стенноцентрирана
Плътност 21450 kg/m3
Температура на топене 2041,4 K (1768,4 °C)
Температура на кипене 4098 K (3825 °C)
Моларен обем 9,09×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене 22,17 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 510 kJ/mol
Налягане на парата
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 2330 2550 2815 3143 3556 4094
Скорост на звука 2800 m/s при 25 °C
Специф. топл. капацитет 133 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 9,4×106 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление 0,105 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост 71,6 W/(m·K)
Магнетизъм парамагнитен
Модул на еластичност 168 GPa
Модул на срязване 61 GPa
Модул на свиваемост 230 GPa
Коефициент на Поасон 0,38
Твърдост по Моос 3,5
Твърдост по Викерс 400 – 550 MPa
Твърдост по Бринел 300 – 500 MPa
История
Наименуван от испанското Plata – Сребро
Откритие Антонио 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

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.

История[редактиране | редактиране на кода]

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.

Разпространение[редактиране | редактиране на кода]

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 свойства[редактиране | редактиране на кода]

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.

Изотопи[редактиране | редактиране на кода]

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 свойства[редактиране | редактиране на кода]

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.

Съединения[редактиране | редактиране на кода]

Оксиди, хидроксиди и соли[редактиране | редактиране на кода]

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.

Халогениди[редактиране | редактиране на кода]

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 съединения[редактиране | редактиране на кода]

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 съединения[редактиране | редактиране на кода]

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)].

Производство[редактиране | редактиране на кода]

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]

Приложение[редактиране | редактиране на кода]

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 ефекти[редактиране | редактиране на кода]

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.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  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 препратки[редактиране | редактиране на кода]