Платина. Соединения платины.


ПлатинаРаспространение платины в природе.
В природе платина встречается в россыпях в виде крупинок, всегда содержащих примесь других платиновых металлов. Редко платина встречается в виде самородков. Наиболее богатые месторождения платины находятся в России, на Урале. Большое количество платины добывают в Южно-Африканской Республике.

Физические свойства платины.
Плотность платины при 20°C составляет 21,45 г/см3.
Температура плавления: 1769°C.
Температура кипения: 4530°C
Платина представляет собой белый блестящий ковкий металл, не изменяющийся на воздухе даже при сильном накаливании.

Платиновая посудаПрименение платины.
Ввиду тугоплавкости и химической инертности, платина широко применяется в научных, исследовательских и производственных химических лабораториях. В аналитической работе, платину используют в виде чашек, электродов, тиглей и т.п. Платина применяется как катализатор, ускоряющий многие химические процессы. Мелко раздробленная платина может адсорбировать большие количества водорода и кислорода (до 100 объемов газа на 1 объем металлической платины).

Химические свойства платины.
В своих соединениях платина, как правило, двух- и четырехвалентна. Как в первом, так и во втором состоянии платина способна образовывать комплексные соединения. Более важны соединения четырехвалентной платины. Отдельные кислоты на платину не действуют. Растворяется платина только в царской водке, но значительно труднее, чем золото. При помощи царской водки платина извлекается из руды. При взаимодействии платины с царской водкой образуется платинохлористоводородная кислота H2[PtCl6], при выпаривании раствора этой кислоты выделяются красно-бурые кристаллы состава H2[PtCl6]*6H2O.

3Pt + 4NHO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O

Соединения платины Pt(0). Нулевая, как и отрицательная степень окисления платины проявляется в соединениях донорного и акцепторного типа, например с СО, PF3, CN. Известны комплексы в которых роль лиганда играет молекула O2: Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2. Так, Pt[Р(С6Н5)3]4 поглощает кислород:

Pt[Р(С6Н5)3]4 + О2 = Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 + 2Р(С6Н5)3

а образовавшийся Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 является окислителем, например:

Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 + 2NO2 = Pt(NO3)2[Р(С6Н5)3]2

при гидролизе дает пероксид водорода.

Соединения Pt(II). Соединения платины (II) как правило обладают интенсивной окраской. Ориентация в кристаллах и комплексных соединениях платины (II) квадратная. в кристаллах PtO и PtS атомы Pt окружены четырьмя атомами кислорода или серы по вершинам четырехугольника. Но есть и вполне объяснимые исключения, например, Хлорид платины (II), красно-черные кристаллы PtCl2 состоят из октаэдрических кластерных группировок Pt6Cl12. Дихлорид платины может быть получен непостредственно реакцией порошка платины с хлором при 500°C, при 250°C получится тетрахлорид платины.
Оксиды и гидроксиды платины (II) обладают черным цветом и нерастворимы в воде. Диоксид и дисульфид платины устойчивы к кислотам. Комплексные соединения платины (II) образуются с аминными лигандами, органическими лигандами, очень устойчивы цианидные комплексы.Платиносинеродистоводородная кислота H2[Pt(CN)4]. Бариевая соль этой кислоты Ba[Pt(CN)4] обнаруживает яркую флуоресценцию при действии на нее ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. В связи с этим, она применялась для покрытия флуоресцирующих экранов.
Известны комплексные соединения в которых Pt(II) одновременно входит в состав катионов и анионов, например [Рt(NН3)4][РtСl4]. Это соединение(зеленого цвета) осаждается при смешении растворов [Рt(NН3)4]Сl2 и K2[PtCl4]:

[Pt(NH3)4]Cl2 + K2[PtCl4] = [Pt(NH3)4][PtCl4] + 2KCl

Примером нейтральных комплексных соединений платины (II) могут служить соединения типа [Pt(NH3)2R2] (где R = Сl-, Вг-, NO2). Для соединений этого типа характерна цис-, транс-изомерия. Например, составу [Рt(NН3)4Сl2] отвечают два соединения, которые отличаются свойствами, в частности окраской: цис-изомер — оранжево-желтый, транс-изоиер — светло-желтый. Цис- и транс-изомеры всегда имеют несколько (аиногда и сильно) различающуюся растворимость в воде, кислотах, а также кинетические и термодинамические характеристики. В отличие от транс-изомера, цис-изомер обладает ярко выраженной противораковой физиологической активностью. Различны и способы получения этих изомеров. Цис-изомер образуется при замещении двух хлорид-ионов молекулами аммиака в тетрахлороплатинат (II)-комплексе:

K2[PtCl4] + 2NH3 = [Pt(NH3)2Cl2] + 2КСl

Транc-изомер получается при замещении двух молекул аммиака на хлорид-ионы в комплексе тетрааммин-платина (II):

[Pt(NH3)4]Cl2 +2HCl = [Pt(NH3)2Cl2] + 2NH4Cl

Для понимания направления течения реакций замещения лигандов в комплексах важное значение имеет принцип транс-влияния («Поведение комплексов зависитот трансзаместителей»), установленный И. И. Черняевым (1926). Согласно этому принципу некоторые лиганды облегчают замещение лигандов, находящихся с ними в транс-положении. Таким образом, при синтезе соединений платины играет важную роль не только природа реагентов, но и порядок их смешения, временные и концентрационные соотношения: в зависимости от условий синтеза могут быть получены изомеры положения. Трансзаместители находятся на линии (координате) проходящей через центральный атом, цисзаместители находятся как бы сбоку от центрального атома — на линии (координате), не проходящей через центральный атом. Экспериментально установлено, что для соединений Pt (II) транс-влияние лигандов увеличивается в ряду

Н2О < NH3 < ОН < С1 < Br < NCS, I < NO2 < СО, CN

Принцип транс-влияния сыграл выдающуюся роль в развитии синтеза комплексных соединений.

Одним из хорошо изученных комплексов платины, носящих имя его открывателя, является соль Цейзе K[PtCl32H4)]. Это окрашенное в желтый цвет соединение было синтезировано датским фармацевтом Цейзе еще в 1827г. Соль Цейзе — одно из первых синтетически полученных металлоорганических соединений; одним из лигандов в координационной сфере платины (II) здесь является этилен (донорные свойства проявляет двойная связь Н2С=СН2).

Соединения Pt(IV). Соединения платины (IV) обладают коричневой окраской различных оттенков. Координационное число в комплексных соединения равно 6, что соответствует октаэдрической конфигурации комплексов.
При растворении гидроксида платины (IV) PtO2*nH2O в кислотах и щелочах образуются комплексы анионного типа, например:

Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6]
Pt(OH)4 + 2НСl = Н2[РtСl6] + 4Н2O

Для тетрагалогенидов очень характерно взаимодействие с галогеноводородными кислотами и основными галогенидами с образованием комплексов типа [PtHal6]2- (Hal = Cl, Br, I):

2HCl + PtCl4 = Н2[РtСl6]
2NaCl + PtCl4 = Nа2[РtСl6]

Ионы [PtHal6]2- (за исключением [PtF6]2-) очень устойчивы. Так, при действии AgNO3 на растворы гексахлороплатинатов (IV) образуется светло-бурый осадок Ag2[PtCl6], а не AgCl. В противоположность Na2[PtCl6] гексахлороплатинаты (IV) К+, Pb+, Сs+ и NH4+ плохо растворяются в воде и выделяются в виде желтых осадков, что используется для открытия указанных ионов в аналитической практике.
Аммонийную соль (NH4)2PtCl6 используют для выделения платины из растворов при ее переработке, поскольку дальнейший термолиз этой соли приводит к получению металлической платины (в виде мелкодисперсного черного порошка с сильно развитой поверхностью — так называемой платиновой черни):

(NH4)2PtCl6 = Pt + 2Cl2 + 2NH4Cl

Помимо [PtX6]2- (X = Cl, Br, I, CN, NCS, ОН) известны многочисленные анионные комплексы с разнородными лигандами, например, ряда:

М2[Рt(ОН)6], M2[Рt(ОН)5Сl], M2[Pt(OH)4Cl2], М2[Рt(ОН)3Сl3], M2[Pt(OH)2Cl4], M2[Pt(OH)Cl5], М2[РtCl6]

Некоторые из платинат (IV)-комплексов этого ряда могут быть получены при гидролизе PtCl4:

PtCl4 + 2Н2О = H2[Pt(OH)2Cl4]

или действием щелочей на хлороплатинаты (IV):

Na2[PtCl6] + 6NaOH = Na2[Pt(OH)6] + 6NaCl

Соединения платины (VI). Электролиз щелочных растворов с использованием платиновых электродов приводит к образованию на поверхности платинового анода трехокиси платины или оксида платины (VI) PtO3. Трехокись платины с гидроксидом калия дает соединение К2О*3PtO3. Соединения шестивалентной платины проявляют более выраженные кислотные свойства по сравнению с соединениями двух- и четырехвалентной платины. при сжигании платины во фторе образуется гексафторид платины PtF6 фторид платины (VI), это летучее кристаллическое вещество (т. пл. 61°C, т. кип. 69°C) темно-красного цвета. В 1960 г. Бертлетту (Ванкувер, Канада) обнаружил, что гексафторид платины является сильнейшим окислителем, который сособен оторвать электрон от молекулярного кислорода. В последствии, благодяря этому открытию было положено начало химии кислородных и фторидных соединений инертных газов. Сродство к электрону в гексофториде платины равно 7 эВ. Считается, что PtF6 является более сильным окислителем чем молекулярный фтор, и вообще самым сильным окислителем из известных на сегодняшний день. Так например, при взаимодействии с водой гексафторида платины образуется молекулярный кислород, гексафторид платины легко разрушает стекло и окисляет молекулярный кислород. Гексафторид платины окисляет инертный газ ксенон с образованием устойчивого при 20°C соединения оранжевого цвета Xe[PtF6]


Комментарии закрыты