Реакция взаимодействия йодида платины (II) и кислорода

Реакция взаимодействия йодида платины (II) и кислорода

Уравнение реакции взаимодействия йодида платины (II) и кислорода:

Реакция взаимодействия йодида платины (II) и кислорода.

В результате реакции образуются оксид платины (IV) и йод.

Реакция протекает при условии: в среде кислорода, при повышенном давлении и температуре 400-500 °C.

Формула поиска по сайту: PtI2 + O2 → PtO2 + I2.

Реакция взаимодействия гафния и хлорида свинца (II)

Реакция взаимодействия бромной кислоты и гидроксида натрия

Реакция взаимодействия галлия и брома

Выбрать язык

Популярные записи

Предупреждение.

Все химические реакции и вся информация на сайте предназначены для использования исключительно в учебных целях — только для решения письменных, учебных задач. Мы не несем ответственность за проведение вами химических реакций.

Химические реакции и информация на сайте
не предназначены для проведения химических и лабораторных опытов и работ.

Платина

4f 14 5d 9 6s 1Название, символ, номерПлатина / Platinum (Pt), 78Атомная масса
(молярная масса)195,084(9) а. е. м. (г/моль)Электронная конфигурация[Xe] 4f 14 5d 9 6s 1Радиус атома139 пмКовалентный радиус130 пмРадиус иона(+4e) 65 (+2e) 80 пмЭлектроотрицательность2,28 (шкала Полинга)Электродный потенциалPt←Pt 2+ 1,20 ВСтепени окисления4, 2, 0Энергия ионизации
(первый электрон)868,1 (9,00) кДж/моль (эВ)Плотность (при н. у.)21,09-21,45 г/см³Температура плавления2041,4 K (1768,3 °C, 3214,9 °F)Температура кипения4098 K (3825 °C, 6917 °F)Уд. теплота плавления21,76 кДж/мольУд. теплота испарения

470 кДж/мольМолярная теплоёмкость25,85 Дж/(K·моль)Молярный объём9,10 см³/мольСтруктура решёткикубическая
гранецентрированнаяПараметры решётки3,920 ÅТемпература Дебая230,00 KТеплопроводность(300 K) 71,6 Вт/(м·К)Тепловое расширение(25 °C) 8,8Модуль Юнга168 ГПаМодуль сдвига61 ГПаМодуль объёмной упр.230 ГПаКоэффициент Пуассона0,38Твёрдость Мооса3,5Твёрдость Виккерса549 МПаТвёрдость Бринелля392 МПаНомер CAS7440-06-4

Содержание

• 1 История
• 2 Происхождение названия
• 3 Нахождение в природе
  • 3.1 Изотопы
  • 3.2 Месторождения
• 4 Получение
• 5 Физические свойства
• 6 Химические свойства
  • 6.1 Реакционная способность
  • 6.2 Катализатор
• 7 Добыча и производство
• 8 Применение
  • 8.1 В технике
  • 8.2 В медицине
  • 8.3 В ювелирном деле
  • 8.4 Монетарная функция
  • 8.5 Знаки отличия

История

В Старом Свете платина не была известна до середины XVI века, однако цивилизации Анд (инки и чибча) добывали и использовали её с незапамятных времён. Первыми европейцами, познакомившимися с платиной в середине XVI века, были конкистадоры. Считается, что первым в литературе упомянул о платине Скалигер в опубликованной в 1557 году книге «Экзотерические упражнения в 15 книгах», где он, полемизируя с Кардано о понятии «металл», рассказал о некоем веществе из Гондураса, которое нельзя расплавить. Вероятно, этим веществом и была платина.

В 1735 году испанский король издаёт указ, повелевающий платину впредь в Испанию не ввозить. При разработке россыпей в Колумбии повелевалось тщательно отделять её от золота и топить под надзором королевских чиновников в глубоких местах речки Рио-дель-Пинто (приток Рио-Сан-Хуан (англ.) русск. ), которую стали именовать Платино-дель-Пинто. А ту платину, которая уже привезена в Испанию, повелевалось всенародно и торжественно утопить в море. Королевское распоряжение было отменено через 40 лет, когда мадридские власти приказали доставлять платину в Испанию, чтобы самим фальсифицировать золотые и серебряные монеты. В 1820 году в Европу было доставлено от 3 до 7 тонн платины. Здесь с нею познакомились алхимики, считавшие самым тяжёлым металлом золото. Необычайно плотная платина оказалась тяжелее золота, поэтому алхимики посчитали её непригодным металлом и наделили адскими чертами. Некоторое применение платина нашла позже во Франции, когда из неё был изготовлен эталон метра, а позже эталон килограмма.

Согласно некоторым источникам, испанский математик и мореплаватель А. де Ульоа в 1744 году привёз образцы платины в Лондон, он поместил описание платины в своём отчёте о путешествии в Южную Америку, опубликованном в 1748 году. В 1789 А. Лавуазье включил платину в список простых веществ. Впервые в чистом виде из руд платина была получена английским химиком У. Волластоном в 1803 году.

В России ещё в 1819 году в россыпном золоте, добытом на Урале, был обнаружен «новый сибирский металл», который сначала называли белым золотом. Платина встречалась на Верх-Исетских, а затем и на Невьянских и Билимбаевских приисках. Богатые россыпи платины были открыты во второй половине 1824 года, а на следующий год в России началась её добыча. В 1826 году П. Г. Соболевский и В. В. Любарский изобрели метод выработки ковкой платины с помощью прессования и последующей выдержки в раскалённом добела состоянии.

Происхождение названия

Название платине было дано испанскими конкистадорами, которые в середине XVI в. впервые познакомились в Южной Америке (на территории современной Колумбии) с новым металлом, внешне похожим на серебро (исп. plata ). Слово буквально означает «маленькое серебро», «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро.

Нахождение в природе

Изотопы

Природная платина встречается в виде смеси из шести изотопов: 190 Pt (0,014 %), 192 Pt (0,782 %), 194 Pt (32,967 %), 195 Pt (33,832 %), 196 Pt (25,242 %), 198 Pt (7,163 %). Один из них слабо радиоактивен ( 190 Pt, альфа-распад в 186 Os, период полураспада 6,5⋅10 11 лет ). Предсказывается существование очень слабой радиоактивности ещё двух природных изотопов платины: альфа-распад 192 Pt→ 188 Os и двойной бета-распад 198 Pt→ 198 Hg, однако пока экспериментально эти распады не зарегистрированы; установлено лишь, что периоды полураспада превышают соответственно 4,7×10 16 лет и 3,2×10 14 лет .

Месторождения

Платина является одним из самых редких металлов: её среднее содержание в земной коре (кларк) составляет 5⋅10 −7 % по массе. Даже так называемая самородная платина является сплавом, содержащим от 75 до 92 процентов платины, до 20 процентов железа, а также иридий, палладий, родий, осмий, реже медь и никель.

Основная часть месторождений платины (более 90 %) заключена в недрах пяти стран. К этим странам относятся ЮАР (Бушвелдский комплекс), США, Россия, Зимбабве, Китай.

В России основными месторождениями металлов платиновой группы являются: Октябрьское, Талнахское и Норильск-1 сульфидно-медно-никелевые в Красноярском крае в районе Норильска (более 99 % разведанных и более 94 % оцененных российских запасов), Фёдорова Тундра (участок Большой Ихтегипахк) сульфидно-медно-никелевое в Мурманской области, а также россыпные Кондёр в Хабаровском крае, Левтыринываям в Камчатском крае, реки Лобва и Выйско-Исовское в Свердловской области. Крупнейшим платиновым самородком, найденным в России, является «Уральский гигант» массой 7860,5 г , обнаруженный в 1904 г. на Исовском прииске; в настоящее время хранится в Алмазном фонде.

Получение

Самородную платину добывают на приисках (см. подробнее в статье Благородные металлы), менее богаты рассыпные месторождения платины, которые разведываются, в основном, способом шлихового опробования.

Производство платины в виде порошка началось в 1805 году английским ученым У. Х. Волластоном из южноамериканской руды.

Сегодня платину получают из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO₃. При этом иридий и палладий восстанавливаются до Ir 3+ и Pd 2+ . Последующим добавлением хлорида аммония выделяют гексахлороплатинат (IV) аммония (NH₄)₂PtCl₆. Высушенный осадок прокаливают при 800—1000 °C:

Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением (NH₄)₂PtCl₆ и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки. При восстановлении растворов солей платины химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину — платиновую чернь.

Физические свойства

Серовато-белый пластичный металл, температуры плавления и кипения — 2041,4 K ( 1768,3 °C ) и 4098 K ( 3825 °C ) соответственно, удельное электрическое сопротивление — 0,098 мкОм·м (при 0 °С ). Платина — один из самых тяжёлых (плотность 21,09—21,45 г/см³ ; атомная плотность 6,62⋅10 22 ат/см³ ) металлов. Твёрдость по Бринеллю — 50 кгс/мм 2 (по Моосу 3,5).

Кристаллическая решётка кубическая гранецентрированная, а = 0,392 нм , Z = 4 , пространственная группа Fm3m .

Платина устойчива к вакууму и может применяться в космической технике.

Химические свойства

По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет бо́льшую химическую устойчивость. При комнатной температуре реагирует с царской водкой:

Платина медленно растворяется в горячей концентрированной серной кислоте и жидком броме. Она не взаимодействует с другими минеральными и органическими кислотами. При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов):

При нагревании платина реагирует с серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объём поглощаемого водорода и способность его отдавать при нагревании у платины меньше.

При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: чёрный PtO, коричневый PtO₂, красновато-коричневый PtO₃, а также Pt₂O₃ и смешанный Pt₃O₄, в котором платина проявляет степени окисления II и IV.

Для платины известны гидроксиды Pt(OH)₂ и Pt(OH)₄. Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлороплатинатов, например:

Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства:

Гексафторид платины PtF₆ является одним из сильнейших окислителей среди всех известных химических соединений, способный окислить молекулы кислорода и ксенона:

Соединение O₂ + [PtF₆] − (гексафтороплатинат(V) диоксигенила) летуче и разлагается водой на фтороплатинат(IV), небольшое количество гидратированного диоксида платины и кислород с примесью озона.

С помощью гексафторида платины, в частности, канадский химик Нейл Бартлетт в 1962 году получил первое настоящее химическое соединение ксенона Xe[PtF₆].

C обнаруженного Н. Бартлеттом взаимодействия между Хе и PtF₆, приводящего к образованию Xe[PtF₆], началась химия инертных газов. PtF₆ получают фторированием платины при 1000 °C под давлением.

Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350—400 °C даёт фторид платины(IV):

Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой.

Тетрахлорид платины с водой образует гидраты PtCl₄· n H₂O, где n = 1, 4, 5 и 7 . Растворением PtCl₄ в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H[PtCl₅] и H₂[PtCl₆].

Синтезированы такие галогениды платины, как PtBr₄, PtCl₂, PtCl₂·2PtCl₃, PtBr₂ и PtI₂.

Для платины характерно образование комплексных соединений состава [PtX₄] 2- и [PtX₆] 2- . Изучая комплексы платины, А. Вернер сформулировал теорию комплексных соединений и объяснил природу возникновения изомеров в комплексных соединениях.

Реакционная способность

Платина является одним из самых инертных металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. Платина также непосредственно реагирует с бромом, растворяясь в нём.

При нагревании платина становится более реакционноспособной. Она реагирует с пероксидами, а при контакте с кислородом воздуха — с щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла. Реакции с другими неметаллами (хлором, серой, фосфором) происходят менее активно. При более сильном нагревании платина реагирует с углеродом и кремнием, образуя твёрдые растворы, аналогично металлам группы железа.

В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +6, из которых наиболее устойчивы +2 и +4. Для платины характерно образование многочисленных комплексных соединений, которых известно много сотен. Многие из них носят имена изучавших их химиков (соли Косса, Магнуса, Пейроне, Цейзе, Чугаева и т. д.). Большой вклад в изучение таких соединений внес русский химик Л. А. Чугаев (1873−1922), первый директор созданного в 1918 году Института по изучению платины.

Катализатор

Платина, особенно в мелкодисперсном состоянии, является очень активным катализатором многих химических реакций, в том числе используемых в промышленных масштабах. Например, платина катализирует реакцию присоединения водорода к ароматическим соединениям даже при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода. Ещё в 1821 немецкий химик И. В. Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций; при этом сама платина не претерпевала изменений. Так, платиновая чернь окисляла пары винного спирта (этанола) до уксусной кислоты уже при обычной температуре. Через два года Дёберейнер открыл способность губчатой платины при комнатной температуре воспламенять водород. Если смесь водорода и кислорода (гремучий газ) ввести в соприкосновение с платиновой чернью или с губчатой платиной, то сначала идет сравнительно спокойная реакция горения. Но так как эта реакция сопровождается выделением большого количества теплоты, платиновая губка раскаляется, и гремучий газ взрывается. На основании своего открытия Дёберейнер сконструировал «водородное огниво» — прибор, широко применявшийся для получения огня до изобретения спичек.

Добыча и производство

До 1748 г. платина добывалась и производилась только на территории Америки, а в Старом Свете не была известна.

Когда платину стали завозить в Европу, её цена была вдвое ниже серебра. Ювелиры очень быстро обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, а так как плотность платины выше, чем у золота, то незначительные добавки платины позволили изготавливать подделки, которые невозможно было отличить от золотых изделий. Такого рода подделки получили столь широкое распространение, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а оставшиеся запасы утопить в море. Этот закон просуществовал до 1778 года. После отмены закона потребность в платине была небольшой, её использовали в основном для создания химического оборудования, приспособлений и в качестве катализаторов. Добываемой в Америке платины для этих целей было достаточно. Ни о каком значимом промышленном производстве говорить не приходилось.

В 1819 году платину впервые обнаружили на Урале близ Екатеринбурга, а в 1824 г. были открыты платиновые россыпи в Нижнетагильском округе. Разведанные запасы платины были столь велики, что Россия почти сразу заняла первое место в мире по добыче этого металла. Только в 1828 году в России было добыто 1,5 т платины — больше, чем за 100 лет в Южной Америке. На Урале появились целые платинодобывающие районы, из которых наиболее важными в промышленном отношении стали Исовской и Тагильский.

К концу XIX века в Российской империи добывалось платины в 40 раз больше, чем во всех остальных странах мира. Причём представлена она была и весьма увесистыми самородками. Например, у одного из найденных на Урале самородков масса составляла 9,639 кг , впоследствии он был переплавлен.

К середине XIX в. в Англии и Франции были проведены обширные исследования по аффинажу платины. В 1859 году французский химик Анри Этьен Сент-Клер Девиль впервые разработал промышленный способ получения слитков чистой платины. С этого времени почти вся добываемая на Урале платина скупалась английскими и французскими фирмами, в частности, «Джонсон, Маттей и К°». Позже к закупкам платины у Российской империи подключились американские и немецкие компании.

Даже после значительных зарубежных закупок большая часть добываемой Россией платины не находила достойного применения. Поэтому начиная с 1828 года, по предложению министра финансов Егора Канкрина, в Российской империи начали выпускать платиновые монеты номиналом 3, 6 и 12 рублей . При этом 12-рублёвая платиновая монета имела массу 41,41 г , а в рублёвой серебряной монете было 18 г чистого серебра. То есть по стоимости металла платиновые монеты были дороже серебряных в 5,2 раза . С 1828 по 1845 гг. было выпущено 1 372 000 трёхрублёвых монет, 17 582 шестирублёвых и 3303 двенадцатирублёвых общей массой 14,7 т . Основную выгоду от добычи получали владельцы рудников — Демидовы. Только в 1840 было добыто 3,4 т платины. В 1845 году, по настоянию нового министра финансов Фёдора Вронченко выпуск платиновых монет был прекращён, и все они были срочно изъяты из обращения. Основной версией столь поспешного шага считается повышение европейских цен на платину, в результате которого монеты стали стоить дороже номинала. После прекращения чеканки монет добыча платины в Российской империи упала в 20 раз . Все же к 1915 году на долю России приходилось 95 % от мировой добычи платины. Оставшиеся 5 % добычи осуществляла Колумбия. Причём почти вся российская платина поступала на экспорт. Например, в 1867 году Англия скупила весь запас российской платины — более 16 т .

К концу XIX в. Российская империя добывала 4,5 тонны платины в год.

До Первой мировой войны второй после Российской империи страной по объёмам добычи платины была Колумбия; с 1930-х гг. стала Канада, а после Второй мировой войны — Южная Африка.

В 1952 году Колумбия добыла 0,75 т платины, США — 0,88 т , Канада — 3,75 т , а Южно-Африканский Союз — 7,2 т . В СССР данные по добыче платины были засекречены.

В 2014 году в мире была добыта 161 т платины. Лидерами добычи были:

• ЮАР — 110,0 т,
• Россия — 25,0 т,
• Зимбабве — 11,0 т,
• Канада — 7,2 т,
• США — 3,7 т.

Лидером добычи платины в России является ГМК «Норильский никель».

Кроме того, на территории Хабаровского края располагается прииск Кондёр, который является крупнейшим в мире россыпным месторождением платины; его разработку ведёт Артель старателей «Амур» (входит в Группу компаний «Русская платина»), по итогам 2011 года на прииске добыто около 3,7 тонны платины.

Разведанные мировые запасы металлов платиновой группы составляют около 80 000 т и распределены, в основном, между ЮАР (87,5 %), Россией (8,3 %) и США (2,5 %).

Реферат: Химия платины и ее соединений

Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова

Кафедра общей химии

Студента 2 курса 226 группы

Янюшина Александра Михайловича

ХИМИЯ ПЛАТИНЫ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Платина – один из самых ценных благородных металлов, обладающий рядом важных свойств, благодаря которым используется не только в ювелирной промышленности, но и во многих отраслях промышленности. Использование платины во многих химических технологиях делает актуальным более глубокое исследование ее физических и химических свойств.

Платина — один из самых важных элементов из всего платинового ряда из-за максимальной среди них химической инертности, а также из-за ценнейших свойств платины как мощ­ного катализатора многих химических процессов.

Основные свойства

Платина – серовато-серый металл, относительно мягкий, очень тягучий, ковкий, тугоплавкий. В особых условиях образует губчатую платину (с сильно развитой поверхностью), платиновую чернь (тонкодисперсный порошок) и коллоидную платину. Благородный металл – занимает последнее (самое электроположительное) место в электрохимическом ряду напряжений. Легко сплавляется с платиновыми металлами (кроме рутения и осмия), а также с Fe, Co, Ni, Cu, Au и другими, с трудом сплавляется с Sb, Bi, Sn, Pb, Ag. Химически весьма пассивный – не реагирует с водой, кислотами (за исключением «царской водки»), щелочами, гидратом аммиака, монооксидом углерода. Переводится в водный раствор хлороводородной кислотой, насыщенной Cl 2 . При нагревании окисляется кислородом, галогенами, серой, при комнатной температуре – тетрафторидом ксенона. Губчатая платина и платиновая чернь активно поглощают значительно количество H 2 , He, O 2 . В природе встречается в самородном виде (в сплавах с Ru, Rh, Pd, Os, Ir).

Платина Pt характеризуется следующими константами:

Атомная масса. 195,09

Валентные электроны . 5 d 9 6 s 1

Металлический радиус атома, им . . 0,138

Условный радиус иона, нм:

Энергия ионизации Э 0  Э + , эВ . 8,9

Содержание в земной коре, % (мол. доли). 5*10 -8

Для платины наиболее характерна степень окисления +4. Известны также соединения Pt (VI). Для платины наиболее устойчивы координационные числа 4 (тетраэдр или квадрат) и 6 (октаэдр). Степени окисления элемента и отвечающие им пространственные конфигурации комплексов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Степени окисления и структурные единицы платины

Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2

[Pt(NH 3 ) 4 ] 2 , [Pt(CN) 4 ] 2- , [PtCl 4 ] 2- , [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ]°, PtO

Pt(NH 3 ) 6 ] 4+ , [PtCl 6 ] 2- , [Рt(NН 3 ) 2 Сl 4 ]°

Платина относится к числу редких элементов, встречается в медно-никелевых рудах, а также в самородном состоянии в виде сплавов с небольшим содержанием других металлов (Ir, Pd, Rh, Fe, иногда Ni, Сu и др.). Важным источником платины металлов являются сульфидные полиметаллические медно-никелевые руды.

Простые вещества

В виде простых веществ платина — блестящий белый металл с серебристым оттенком, кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке.

Важнейшие константы Pt представлены ниже:

Электрическая проводимость (Hg=1)…… 10

H о возг,298 , кДж/моль …………………….. 556

S о 298 , Дж/(К*моль) ……………………… 41,5

 о 298 Э 2+ + 2е = Э, В …………………….. +1,19

По сравнению с другими платиновыми металлами платина несколько более реакционноспособна. Однако и она вступает в реакции лишь при высокой температуре (часто при температуре красного каления) и в мелкораздробленном состоянии. Получающиеся при этом соединения обычно малостойки и при дальнейшем нагревании разлагаются.

Для платины наиболее характерно поглощение кислорода. Большое значение платина имеет как катализатор окисления кислородом аммиака (в произвол HNO 3 ), водорода (для очистки О 2 от примеси Н 2 ) и в других процессах каталитического окисления.

В электрохимическом ряду напряжений платина расположена после водорода и растворяется при нагревании лишь в царской водке:

3Pt + 4HNO 3 + 18НСl = ЗН 2 [РtCl 6 ] + 4NO + 8H 2 O

При сплавлении с щелочами, цианидами и сульфидами щелочных металлов в присутствии окислителей (даже O 2 ) платина переходит в соответствующие производные анионных комплексов.

Платина используется для изготовления коррозионностойкой лабораторной посуды, аппаратов и приборов химических производств, для термометров сопротивления и термопар, а также электрических контактов. Из платины изготавливают нерастворимые аноды, например, для электрохимического производства надсерной кислоты и перборатов. Платина применяются в ювелирном деле.

Соединения Pt (0)

Как и у других d -элементов, нулевая (а также отрицательная) степень окисления у платины проявляется в соединениях с лигандами  -донорного и  -акцепторного типа: СО, PF 3 , CN — . При этом при электронной конфи­гурации центрального атома d 10 строение комплексов с лигандами сильного поля чаще всего отвечает структуре тетраэдра.

Для платины, как элемента VIII группы (при электронной конфигурации d 8 – d 10 ) из­вестны комплексы, в которых роль лигандов играет молекула О 2 , например Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2 .

Молекула О 2 — лиганд  -типа (подобно CN — , CO, N 2 , NO). Его присоеди­нение к комплексообразователю реализуется за счет донорно-акцепторного и дативного взаимодействия М—О 2 участием  -,  — и  *-орбиталей молекулы O 2 .

Такие соединения по аналогии с нитрогенильными и карбонильными соединениями можно назвать оксигенильными. Оксигенильные соединения — хорошие передатчики кислорода и катализаторы; за счет активации О 2 являются хорошими окислителями уже при обычных условиях. Так, Pt[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 4 поглощает кислород:

Pt[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 4 + О 2 = Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2 + 2Р(С 6 Н 5 ) 3

а образовавшийся Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2 является окислителем, например:

Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2 + 2NO 2 = Pt(NO 3 ) 2 [Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2

при гидролизе дает пероксид водорода.

Активация молекулярного кислорода за счет комплексообразования имеетбольшое биохимическое значение. Классическим примером является присоеди­нение кислорода к гемоглобину.

Соединения Pt (II)

Для Pt (II) типичны диамагнитные плоскоквадратные комплексы, что объясняется значительной величиной параметра расщеп­ления  , как у любого d -элемента 5-го и 6-го периодов.

При большом значении  в октаэдрическом комплексе два элект­рона оказываются на сильно разрыхляющих молекулярных  * d -орбиталях. Поэтому энергетически выгодней становится потеря этих электро­нов и переход Pt (II) в степень окисления +4 либо перерож­дение октаэдрического комплекса в плоскоквадратный. Распределение восьми электронов на орбиталях плоскоквадратного комплекса оказы­вается энергетически выгоднее, чем на молекулярных орбиталях окта­эдрического комплекса. Сосредоточение восьми электронов на четырех молекулярных орбиталях определяет диамагнетизм комплексов плоскоквадратного строения.

Соединения Pt (II) интенсивно окрашены. Структурной единицей соединений Pt (II) является квадрат. Так, в кристаллах PtO (рис. 1) атомы Pt окружены четырьмя атома­ми кислорода по вершинам четырехугольника. Эти квадраты соединены сторо­нами в цепи, которые перекрещиваются под углом 90°. Аналогично построены кристаллы PtS.

Рис. 1. Структура PtO и PtS

Дихлорид платины имеет совершенно другое строение. Красно-черные кристаллы PtCl 2 состоят из октаэдрических кластерных группировок Pt 6 Cl 12 .

Хлориды платины могут быть получены прямым синтезом:

Pt + Cl 2 = PtCl 2 (t = 500 0 C)

Pt + 2Cl 2 = PtCl 4 (t = 250 0 C)

Дихлорид PtCl 2 можно получить и диссоциацией PtCl 4 , а также нагреванием платинохлористоводородной кислоты:

(Н 3 О)2РtCl 6 *nH 2 O = PtCl 2 + НС1 + (n + 2)Н 2 О + Cl 2 (t > 300 0 C)

Генетическую связь безводных хлоридов платины передает следу­ющая схема:

370  C 475  C 581  C 583  C

PtCl 4  РtC1 3  PtCl 2  PtCl  Pt

Обращает на себя внимание очень малая величина температур­ного интервала, разделяющего области существования хлоридов пла­тины различного состава. Это одно из специфических свойств соеди­нений Pt, имеющих в своей основе высококовалентную кинетически инертную химическую связь.

Оксиды и гидроксиды Pt (II) черного цвета, в воде не растворяются; PtO устойчив также по отношению к кислотам. PtS в кислотах не раство­ряется.

Из катионных комплексов Pt (II) очень устойчивы и легко образуются амминокомплексы [Pt(NH 3 ) 4 ] 2+

PtCl 2 + 4NH 3 = [Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2

Известно также большое число производных катионных комплексов Pt (II) с органическими лигандами. Еще более устойчивы тетрацианидоплатинат (II) [Pt(CN) 4 ] 2- -иoны (для последнего  4 =1*10 41 ). Известен также H 2 [Pt(CN) 4 ]*3H 2 O; в водных растворах —это двухосновная сильная кислота (называемая платиносинеродистой).

Платинаты (II) очень много­образны и устойчивы. Например, комплексные галогенйды Pt (II) характеризуются следующими константами устойчивости:

Ион . [PtCl 4 ] 2- [PtBr 4 ] 2- [PtI 4 ] 2-

lg  . 16,0 20,5 -30

Рис 2. Структура K 2 [PtCl 4 ]

Соли М 2 [PtС1 4 ] (красного цвета) образуются при взаимодействии соединений Pt (II) в соляной кислоте с соответствующими солями щелочных металлов. Наиболее важны растворимые в воде K 2 [PtCl 4 ] и Na 2 [PtCl 4 ] (рис. 2), являющиеся исходными веществами для синтеза различных соединений платины.

Известны также соединения, в которых Pt (II) входят одновре­менно в состав и катиона, и аниона, например [Рt(NН 3 ) 4 ][РtСl 4 ]. Это соедине­ние (зеленого цвета) осаждается при смешении растворов [Рt(NН 3 ) 4 ]Сl 2 и

[Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 + K 2 [PtCl 4 ] = [Pt(NH 3 ) 4 ][PtCl 4 ] + 2KC1

Наряду с катионными и анионными комплексами весьма разнооб­разны нейтральные комплексы Pt (II) типа [Pt(NH 3 ) 2 Х 2 ] (где Х = С1 — , Вг — , NO 2 — ). Для соединений этого типа характерна геометри­ческая (цис-транс) изомерия. Например, составу [Рt(NН 3 ) 4 С1 2 ] отвеча­ют два соединения, которые отличаются свойствами, в частности ок­раской: цис -изомер — оранжево-желтый, транс-изоиер — светло-жел­тый. Цис — и транс -изомеры всегда имеют несколько (а иногда 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. Существенно различ­ны и способы получения этих изомеров. Цис -изомер образуется при замещении двух хлорид-ионов молекулами аммиака в тетрахлороплатинат (II)-комплексе:

K 2 [PtCl 4 ] + 2NH 3 = [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] + 2КС1

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

[Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 +2HC1 = [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] + 2NH 4 C1

Для понимания направления течения реакций замещения лигандов в комплексах важное значение имеет принцип транс-влияния («Поведение комплексов зависит от 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

Н 2 О 3 — — — — , I — 2 —

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[PtCl 3 (С 2 H 4 )]. 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 Н 2 С==СН 2 ).

Соединения Pt (IV)

Степень окисления +4 харак­терна для платины. Для Pt (IV) известны коричневые (разных оттенков) оксид PtO 2 , гидроксид Pt(OH) 4 (правильнее PtO 2 *nH 2 O), галогениды PtHal 4 , сульфид PtS 2 и многочисленные производные ее катионных, нейт­ральных и анионных комплексов.

Окислы Pt тер­мически неустойчивы и при нагревании диссоциируют.

Под действием молекулярного водорода окислы Pt вос­станавливаются до металла.

Координационное число Pt (IV) равно шести, что отвеча­ет октаэдрической конфигурации комплексов. Последние диамагнит­ны, имеют следующую электронную конфигурацию:  12   6 d

Бинарные соединения Pt (IV) получают прямым взаимодействием простых веществ при нагревании или путем разложения соответствую­щих комплексных соединений. У бинарных соединений Pt (IV) кислотные свойства преобладают над основными. При растворении гидроксида платины (IV) PtO 2 *nH 2 O в кислотах и щелочах образуются комплексы анионного типа, напри­мер:

Pt(OH) 4 + 2NaOH = Na 2 [Pt(OH) 6 ]

Pt(OH) 4 + 2НС1 = Н 2 [РtС1 6 ] + 4Н 2 O

Для тетрагалогенидов PtHaI 4 очень характерно взаимодействие с галогеноводородными кислотами и основными галогенидами с образо­ванием комплексов типа [PtHal 6 ] 2- (Hal = Cl, Br, I):

2HC1 + PtCl 4 = Н 2 [РtСl 6 ]

2NaCl + PtCl 4 = Nа 2 [РtС1 6 ]

Ионы [PtHal 6 ] 2- (за исключением [PtF 6 ] 2- ) очень устойчивы. Так, при действии AgNO 3 на растворы гексахлороплатинатов (IV) образует­ся светло-бурый осадок Ag 2 [PtCl 6 ], а не AgCl. В противоположность Na 2 [PtCl 6 ] гексахлороплатинаты (IV) К + , Pb + , Сs + и NH 4 + плохо раство­ряются в воде и выделяются в виде желтых осадков, что используется для открытия указанных ионов в аналитической практике.

Из соединений платины наиболее важным для практики является платинохлористоводородная кислота — распространенный реактив, обычно используемый для приготовления других соединений платины. Твердая H 2 PtCl 6 представляет собой красно-коричневые кристаллы. Растворы ее окрашены в желтый цвет. Хотя соли этой кислоты с мно­гозарядными катионами растворимы, ионы K + , Rb + , Cs + и NH4 + об­разуют с анионом PtCl 6 2- малорастворимые соединения, поэтому пла­тинохлористоводородная кислота используется как реактив на тяжелые щелочные элементы:

H 2 PtCl 6 + 2КС1 = K 2 PtCl 6 + 2НС1

Получают ее выпариванием растворов продуктов взаимодейст­вия PtCl 4 с соляной кислотой или растворения платины в царской водке.

3Pt + 18HCl + 4HNO 3 = 3H2[PtCl 6 ] + 4NO + 8H 2 O

Исходя из Н 2 [РtС1 6 ] можно перейти практически к любому другому соединению платины. Уже приведены реакции получения из Н 2 [РtС1 6 ] таких веществ, как PtCl 4 , PtCI 2 , металлической платины и др. Интересный процесс протекает при кипячении раствора Н 2 [РtС1 6 ] со щелочью. При этом образуется гексагидроксоплатинат щелочного металла:

Н 2 [РtС1 6 ] + 8КОН = K 2 [Pt(OH) 6 ] + 6КС1 + 2Н 2 O

Затем подкислением раствора K 2 [Pt(OH) 6 ] минеральной кисло­той можно получить белый осадок гексагидроксоплатиновой кислоты:

[Pt(OH)e] 2- + 2Н + = H 2 [Pt(OH) 6 ]

В этом соединении соседствуют протоны и ионы гидроксила, но реакции нейтрализации не происходит — настолько прочно связывает Pt(IV) лиганды — ионы ОН — , находящиеся во внутренней координа­ционной сфере. Здесь важнее всего не термодинамическая, а кинети­ческая устойчивость соединений платины.

Аммонийную соль (NH 4 ) 2 PtCl 6 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):

(NH 4 ) 2 PtCl 6 = Pt + 2Cl 2 + 2NH 4 Cl

Помимо [PtX 6 ] 2- (X = Cl — , Br — , I — , CN — , NCS — , ОН — ) известны много­численные анионные комплексы с разнородными лигандами, напри­мер, ряда: М 2 [Рt(ОН) 6 ], M 2 [Рt(ОН) 5 С1], M 2 [Pt(OH) 4 Cl 2 ], М 2 [Рt(ОН) 3 С1 3 ], M 2 [Pt(OH) 2 Cl 4 ], M 2 [Pt(OH)Cl 5 ], М 2 [РtC1 6 ]. Некоторые из платинат (IV)-комплексов этого ряда могут быть получены при гидролизе PtCl 4 :

PtCl 4 + 2НОН = H 2 [Pt(OH) 2 Cl 4 ]

или действием щелочей на хлороплатинаты (IV):

Na 2 [PtCl 6 ] + 6NaOH = Na 2 [Pt(OH) 6 ] + 6NaCl

О разнообразии комплексов Pt (IV) можно судить также по следующему ряду производных: [Рt(NН 3 ) 6 ]С1 4 , [Pt(NH 3 ) 5 Cl]Cl 3 , [Pt(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl 2 , [Рt(NH 3 ) 3 С1 3 ]С1, [Рt(NН 3 ) 2 С1 4 ], K[Pt(NH 3 )Cl 5 ], К 2 [РtС1 6 ].

Характер координации хлорид-иона в этих соединениях можно легко установить химическим путем. Так, при взаимодействии растворов [Рt(NН 3 ) 6 ]Сl 4 и AgNO 3 осаждаются 4 моль AgCl в расчете на 1 моль Pt. Из растворов [Рt(NН 3 ) 5 С1]С1 3 и [Рt(NН 3 ) 4 С1 2 ]С1 2 выделяются соответственно 3 и 2 моль AgCl, а из раствора [Рt(NН 3 ) 2 С1 4 ] хлорид серебра осаждается только в результате долгого стояния раствора при нагревании. В соответствии с харак­тером ионизации меняется и электрическая проводимость растворов. Понятно, что при одинаковой молярной концентрации максимальной электрической проводимостью обладает раствор [Pt(NH 3 ) 6 ]Cl 4 , минимальной — раствор [Pt(NH 3 ) 2 Cl 4 ] (рис. 3).

Для соединений состава [Pt(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl 2 и [Pt(NH 3 ) 2 Cl 4 ] характерна геометрическая изомерия: ц uc — [Pt(NH 3 ) 2 Cl 4 ] имеет оранжевую, а транс- [Pt(NH 3 ) 2 Cl 4 ] — желтую окраску. Расположение транс -комплексов [Pt(NH 3 ) 2 Cl 4 ] в кристалле показано на рис. 4.

Рис. 3. Молярная электрическая проводи­мость соединений Pt (IV) в зависимости от их состава

Р и с. 4. Строение крис­талла [Pt(NH 3 ) 2 Cl 4 ]

Соединения Pt (VI)

Все изученные окислы платины термически неустойчивы, но оче­видно, что чем выше проявляемая платиной в окислах степень окисле­ния, тем сильнее выражен кислотный характер окисла. Так, при элект­ролизе щелочных растворов с использованием Pt-электродов на ано­де получается трехокись РtO 3 , которая с КОН дает платинат состава К 2 О*ЗPtO 3 , что доказывает способность платины (VI) проявлять кис­лотные свойства.

Платина, подобно ряду других 5 d -элементов, образует гексафторид PtF 6 . Это летучее кристаллическое вещество (т. пл. 61° С, т. кип. 69° С) темно-красного цвета, получают его сжиганием платины во фторе.

Pt 4+ + 4F — = PtF 4 , PtF 4 + F 2 = PtF 6 .

Изучение свойств гексафторида платины — летучего вещества, образующего красно-коричневые пары, — привело к важным послед­ствиям в развитии неорганической химии. В 1960 г. Бартлетту, рабо­тавшему в Ванкувере (Канада), удалось показать, что PtF 6 может от­щеплять фтор с образованием пентафторида, который затем диспропорционирует:

PtF 6 = PtF 5 + 0,5F 2 , 2PtF5 = PtF 6 +PtF 4 .

Побочным результатом этих опытов было обнаружение на стен­ках реакционного сосуда коричневого налета, оказавшегося оксигенильным производным шестифтористой платины:

PtF 6 + O 2 = [O 2 ] + [PtF 6 ] —

Образование этого соединения доказывало, что PtF 6 является сильнейшим окислителем, способным оторвать электрон от молеку­лярного кислорода. Это наблюдение затем привело Бартлетта к мыс­ли о возможности окислить шестифтористой платиной атомарный ксе­нон, что положило начало химии фторидных и кислородных соедине­ний инертных газов.

Важно отметить, что PtF 6 — сильнейший окислитель, по-видимо­му превосходящий по окислительному действию молекулярный фтор. Устойчивость гексафторидов уменьшается в ряду WF 6 > ReF 6 > OsF 6 > IrF 6 > PtF 6 >. Особо неустойчивый PtF 6 относится к числу наиболее сильных окислителей (сродство к электрону 7 эВ), является фторирующим агентом. Так, он легко фторирует ВгF 3 до BrF 5 , бурно реагирует с металлическим ураном, образуя UF6. Это можно объяснить тем, что связь Pt—F в PtF 6 менее прочна, чем связь F—F в f 2 . Это делает PtFe источником атомарного фтора — вероятно, самого сильного из существующих химических окислителей действующих при более мягких условиях (при более низкой темпера­туре), чем fs и многие другие фторокислители.

Гексафторид платины разлагает воду с выделением кислорода, реагирует со стеклом и окисляет также молекулярный кислород до O 2 + [PtF 6 ] — . Так как первый ионизационный потенциал молекулярного кислорода O 2  O 2 + равен 12,08, т.е. почти как у ксенона (12,13 В), было высказано предположе­ние о возможности образования соединения Xe + [PtF 6 ] — :

Хе + PtF 6 = Xe + [PtF 6 ] —

Вскоре это соединение было получено. Xe[PtF 6 ] — кристаллическое вещество оранжевого цвета, устойчиво при 20° С, в вакууме возгоняется без разложения. Синтез Xe[PtF 6 ] ярился началом широких исследова­ний, приведших к получению соединений благородных газов.

Заключение

Химия платины очень объемна, сложна и интересна. Пожалуй, наиболее общим свой­ством ее соединений является узкий температурный интервал их ста­бильности, связанный с высоким поляризующим действием платины и развивающимся при нагревании ее соединений дополнительным эф­фектом поляризации, приводящим к разрушению химических связей и восстановлению металлического состояния платины.

Список литературы

1. Н.С. Ахметов. Общая и неорганическая химия, М., 2001.

2. В.И. Спицын, Л.И. Мартыненко. Неорганическая химия, МГУ, 1994.

3. Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева. Химические свойства

неорганических веществ, М., 1996.

Платина Pt характеризуется следующими константами:

Атомная масса. 195,09

Валентные электроны . 5 d 9 6 s 1

Металлический радиус атома, им . 0,138

Условный радиус иона, нм:

Энергия ионизации Э 0  Э + , эВ . 8,9

Содержание в земной коре, % (мол. доли). 5*10 -8

Электрическая проводимость (Hg=1)… 10

H о возг,298 , кДж/моль …………….. 556

S о 298 , Дж/(К*моль) ……………… 41,5

 о 298 Э 2+ + 2е = Э, В ………………….. +1,19

Таблица 1. Степени окисления и структурные единицы платины

Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2

[Pt(NH 3 ) 4 ] 2 , [Pt(CN) 4 ] 2- , [PtCl 4 ] 2- , [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ]°, PtO

Pt(NH 3 ) 6 ] 4+ , [PtCl 6 ] 2- , [Рt(NН 3 ) 2 Сl 4 ]°

3Pt + 4HNO 3 + 18НСl = ЗН 2 [РtCl 6 ] + 4NO + 8H 2 O Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2

Оксигенильные соединения

Pt[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 4 + О 2 = Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2 + 2Р(С 6 Н 5 ) 3 , а образовавшийся Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2 является окислителем, например:

Pt(O 2 )[Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2 + 2NO 2 = Pt(NO 3 ) 2 [Р(С 6 Н 5 ) 3 ] 2

Рис. 1. Структура PtO и PtS Рис 2. Структура K 2 [PtCl 4 ]

Pt + Cl 2 = PtCl 2 (t = 500 0 C) Pt + 2Cl 2 = PtCl 4 (t = 250 0 C)

(Н 3 О)2РtCl 6 *nH 2 O = PtCl 2 + НС1 + (n + 2)Н 2 О + Cl 2 (t > 300 0 C)

PtCl 2 + 4NH 3 = [Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 [Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 + K 2 [PtCl 4 ] = [Pt(NH 3 ) 4 ][PtCl 4 ] + 2KC1

K 2 [PtCl 4 ] + 2NH 3 = [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] + 2КС1 [Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 +2HC1 = [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] + 2NH 4 C1

ци c — изомер транс- изомер

PtO 2 = Pt+O 2 Pt(OH) 4 + 2NaOH = Na 2 [Pt(OH) 6 ] Pt(OH) 4 + 2НС1 = Н 2 [РtС1 6 ] + 4Н 2 O

2HC1 + PtCl 4 = Н 2 [РtСl 6 ] 2NaCl + PtCl 4 = Nа 2 [РtС1 6 ]

H 2 PtCl 6 + 2КС1 = K 2 PtCl 6 + 2НС1 3Pt + 18HCl + 4HNO 3 = 3H2[PtCl 6 ] + 4NO + 8H 2 O

Н 2 [РtС1 6 ] + 8КОН = K 2 [Pt(OH) 6 ] + 6КС1 + 2Н 2 O [Pt(OH)e] 2- + 2Н + = H 2 [Pt(OH) 6 ]

(NH 4 ) 2 PtCl 6 = Pt + 2Cl 2 + 2NH 4 Cl

М 2 [Рt(ОН) 6 ], M 2 [Рt(ОН) 5 С1], M 2 [Pt(OH) 4 Cl 2 ], М 2 [Рt(ОН) 3 С1 3 ], M 2 [Pt(OH) 2 Cl 4 ], M 2 [Pt(OH)Cl 5 ], М 2 [РtC1 6 ]

PtCl 4 + 2НОН = H 2 [Pt(OH) 2 Cl 4 ] Na 2 [PtCl 6 ] + 6NaOH = Na 2 [Pt(OH) 6 ] + 6NaCl

Название: Химия платины и ее соединений Раздел: Рефераты по химии Тип: реферат Добавлен 09:16:44 18 июня 2005 Похожие работы Просмотров: 1780 Комментариев: 18 Оценило: 4 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать
0	4	Тетраэдр
+2	4	Тетраэдр
+2	4	Квадрат
+2	6	Октаэдр
+4	6	Октаэдр
+6	6	Октаэдр
0	4	Тетраэдр
+2	4	Квадрат
+4	6	Октаэдр
+6	6	Октаэдр

Рис. 4. Строение крис­талла [Pt(NH 3 ) 2 Cl 4 ]

Pt 4+ + 4F — = PtF 4 , PtF 4 + F 2 = PtF 6 PtF 6 = PtF 5 + 0,5F 2 , 2PtF5 = PtF 6 +PtF 4

Рис. 3. Молярная электрическая проводи­мость соединений Pt (IV) в зависимости от их состава