Поширення платини в природі.
В природі платина зустрічається в розсипах у вигляді крупинок, завжди містить домішки інших платинових металів. Рідко платина зустрічається у вигляді самородків. Найбільш багаті родовища платини знаходяться на Уралі. Велику кількість платини видобувають у Південно-Африканській Республіці.
Фізичні властивості платини.
Щільність платини при 20*C становить 21,45 г./см3.
Температура плавлення: 1769*C.
Температура кипіння: 4530*C
Платина – білий блискучий ковкий метал, який не змінюється на повітрі навіть при сильному розжарюванні. Платина гарно пресується, при нагріванні кується і зварюється
Застосування платини.
Зважаючи на тугоплавкість та хімічну інертність, платина широко застосовується в наукових, дослідницьких і виробничих хімічних лабораторіях. В аналітичній роботі, платину використовують в вигляді чашок, електродів, тиглів тощо. Платина застосовується як каталізатор, що прискорює багато хімічних процесів (гідрування, окиснення). Дрібно роздроблена платина може адсорбувати великі кількості водню і кисню (до 100 об’ємів газу на 1 об’єм металевої платини).
Хімічні властивості платини.
У своїх сполуках платина, як правило, двох- і чотирьохвалентна. Як у першому, так і в другому стані платина здатна утворювати комплексні сполуки. Більш важливі сполуки чотирьохвалентної платини. Окремі кислоти на платину не діють. Розчиняється платина тільки в суміші кислот “Царська водка” (від стародавнього слова водка – тобто вода, а не горілка, розуміння слова водка як горілка пішло з московії), але значно важче за золото. За допомогою царської водки платина витягується з руди. При взаємодії платини з царською водкою утворюється кислота гідроген гексахлорплатинат(IV) H2[PtCl6] при випаровуванні розчину цієї кислоти виділяються червоно-бурі кристали складу H2[PtCl6]*6H2O.
3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
Сполуки платини
Сполуки платини Pt(0). Нульова, як і негативна ступінь окиснення платини проявляється в сполуках донорного та акцепторного типу, наприклад з CO, PF3, CN–. Відомі комплекси в яких роль ліганду грає молекула O2: Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2. Так, Pt[Р(6Н5)3]4 поглинає кисень:
Pt[Р (6Н5)3]4 + O2 = Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 + 2Р(C6Н5)3
а сама сполука Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 є окислювачем, наприклад:
Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 + 2NO2 = Pt(NO3)2[Р(С6Н5)3]2
при гідролізі дає гідроген пероксид.
Сполуки Pt(II). Сполуки платини(II) як правило володіють інтенсивним забарвленням. Орієнтація в кристалах і комплексних сполуках платини(II) чотирикутна. У кристалах PtO і PtS атоми Pt оточені чотирма атомами оксиґену або сульфуру в вершинах чотирикутника. Але є і цілком обґрунтовані винятки, наприклад, платина(II) хлорид, червоно-чорні кристали PtCl2 складаються з октаедричних кластерних угруповань Pt6Cl12. Платина(ІІ) хлорид може бути отриманий реакцією порошку платини з хлором при 500°C, при 250°C вийде платина(IV) хлорид.
Оксиди та гідроксиди платини(II) мають чорний колір і нерозчинні у воді. Діоксид та дисульфід платини стійкі до кислот. Комплексні сполуки платини(II) утворюються з аміними лігандами, органічними лігандами, дуже стійкі ціанідні комплекси.
Платиносиньородістоводнева кислота – дигідроген тетраціаноплатинат(ІІ) H2[Pt(CN)4]. Барієва сіль цієї кислоти Ba[Pt(CN)4] виявляє яскраву флуоресценцію при дії на неї ультрафіолетових і рентгенівських променів. У зв’язку з цим, вона застосовується для покриття флуоресціюючих екранів.
Відомі комплексні сполуки, в яких Pt(II) одночасно входить до складу катіонів і аніонів, наприклад [Рt(NН3)4][РtСl4]. Це сполуки (зеленого кольору) осаджуються при змішуванні розчинів [Рt(NН3)4]Сl2 K2[PtCl4]:
[Pt(NH3)4]Cl2 + K2[PtCl4] = [Pt(NH3)4][PtCl4] + 2KCl
Прикладом нейтральних комплексних сполук платини(II) можуть бути сполуки типу [Pt(NH3)2R2] (де R = Сl-, Вг-, NO2–). Для сполук цього типу характерна цис-, транс-ізомерія. Наприклад, складу [Рt(NН3)4Сl2] відповідають дві сполуки, які відрізняються властивостями, зокрема забарвленням: цис-ізомер — помаранчево-жовтий, транс-ізомер — світло-жовтий. Цис- і транс-ізомери завжди мають (а інколи і сильно) відмінну розчинність у воді, кислотах, а також відмінні кінетичні та термодинамічні характеристики. На відміну від транс-ізомеру, цис-ізомер має яскраво виражену протиракову фізіологічну активність. Різними є і способи отримання цих ізомерів. Цис-ізомер утворюється при заміщенні двох хлорид-іонів молекулами амоніаку в тетрахлороплатинат(II)-комплексі:
K2[PtCl4] + 2NH3 = [Pt(NH3)2Cl2] + 2КСl
Транс-ізомер виходить при заміщенні двох молекул амоніаку на хлорид-іони в комплексі тетраамінплатина(II):
[Pt(NH3)4]Cl2 + 2HCl = [Pt(NH3)2Cl2] + 2NH4Cl
Для розуміння напрямку перебігу реакцій заміщення лігандів у комплексах важливе значення має принцип транс-впливу («Поведінка комплексів залежить від транс-замісників»), встановлений В.І. Черняєвим (1926). Згідно з цим принципом деякі ліганди полегшують заміщення лігандів, які перебувають з ними у транс-положенні. Таким чином, при синтезі сполук платини відіграє важливу роль не тільки природа реагентів, але і порядок їх змішування, тимчасові і концентраційні співвідношення: в залежності від умов синтезу можуть бути отримані ізомери положення. Транс-замісники знаходяться на лінії (координаті) яка проходить через центральний атом, цис-замісники знаходяться збоку від центрального атома — на лінії (координаті), які не проходять через центральний атом. Експериментально встановлено, що для сполук Pt(II) транс-вплив лігандів збільшується в ряді
Н2 < NH3 < OН– < Сl– < Br– < NCS–, I– < NO2 < CO, CN–
Принцип транс-впливу зіграв видатну роль у розвитку синтезу комплексних сполук.
Одним з добре вивчених комплексів платини, що носить ім’я його відкривача, є сіль Цейзе K[PtCl3(C2H4)]. Цю забарвлену в жовтий колір сполуку, було синтезовано датським фармацевтом Цейзе ще в 1827р. Сіль Цейзе – одна з перших синтетично одержаних металоорганічних сполук; одним з лігандів у координаційній сфері платини(II) тут є етилен (донорні властивості виявляє подвійний зв’язок Н2С=СН2).
Сполуки Pt(IV). Сполуки платини(IV) мають коричневе забарвлення різних відтінків. Координаційне число в комплексних сполуках дорівнює 6, що відповідає октаедричній конфігурації комплексів.
При розчиненні платина(IV) гідроксиду PtO2*nH2O в кислотах і лугах утворюються комплекси аніонного типу, наприклад:
Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6]Pt(OH)4 + 2НСl = Н2[РtСl6] + 4Н2O
Для тетрагалогенідів дуже характерна взаємодія з гідрогенгалогеновими кислотами і основними галогенідами з утворенням комплексів типу [PtHal6]2- (Hal = Cl, Br, I):
2HCl + PtCl4 = Н2[РtСl6]2NaCl + PtCl4 = Nа2[РtСl6]
Іони [PtHal6]2- (за винятком [PtF6]2- дуже стійкі. Так, при дії AgNO3 розчини гексахлороплатинатів(IV) утворюється світло-бурий осад Ag2[PtCl6], а не AgCl. В протилежність Na2[PtCl6] гексахлорплатинат(IV) K+, Pb+, Сs+ і NH4+ погано розчиняються у воді, та виділяються у вигляді жовтих осадів, що використовують для відкриття зазначених іонів в аналітичній хімії.
Амонійну сіль(NH4)2PtCl6 використовують для виділення платини з розчинів при її переробці, оскільки подальший термоліз цієї солі призводить до отримання металевої платини (у вигляді дрібнодисперсного чорного порошку з сильно розвиненою поверхнею — так званої платинової черні):
(NH4)2PtCl6 = Pt + 2Cl2 + 2NH4Cl
Крім [PtX6]2- (X = Cl–, Br–, I–, CN–, NCS– ВІН–) відомі численні аніонні комплекси з різнорідними лігандами, наприклад:
М2[Рt(ВІН)6], M2[Рt(ВІН)5Сl], M2[Pt(OH)4Cl2], М2[Рt(ВІН)3Сl3], M2[Pt(OH)2Cl4], M2[Pt(OH)Cl5], М2[РtCl6]
Деякі з платинат(IV)-комплексів цього ряду можуть бути отримані при гідролізі PtCl4:
PtCl4 + 2Н2O = H2[Pt(OH)2Cl4]
або дією лугів на хлорплатинати(IV):
Na2[PtCl6] + 6NaOH = Na2[Pt(OH)6] + 6NaCl
Сполуки платини(VI). Електроліз лужних розчинів з використанням платинових електродів призводить до утворення на поверхні платинового аноду платина(VI) оксиду PtO3. Платини триоксид з калій гідроксидом дають сполуку К2O*3PtO3. Сполуки шестивалентної платини проявляють більш виражені кислотні властивості порівняно зі сполуками двох- і чотирьохвалентної платини. При спалюванні платини у фторі утворюється платина(VI) фторид PtF6 платина(VI) фторид, це летка, кристалічна речовина (т. пл. 61°C, т. кіп. 69*C) темно-червоного кольору. У 1960 р. Бертлетту (Ванкувер, Канада) виявив, що платини гексафторид є найсильнішим окислювачем, який здатен відірвати електрон від молекулярного кисню. Надалі, завдяки цьому відкриттю було покладено початок хімії кисневих і фторидних сполук інертних газів. Спорідненість до електрона платини гексафториду дорівнює 7 ев. Вважається, що PtF6 є більш сильним окислювачем ніж молекулярний фтор, і взагалі найсильнішим окислювачем з відомих на сьогодні. Так наприклад, при взаємодії платина гексафториду з водою, утворюється молекулярний кисень, платини гексафторид легко руйнує скло і окислює молекулярний кисень. Він окислює інертний газ ксенон з утворенням сталої при 20*C сполуки помаранчевого кольору Xe[PtF6].