платина

ПЛАТИНА (исп. platina, уменьшит. от plata — серебро; лат. Platinum) Pl

хим. элемент VIII гр. периодической системы, ат. н. 78, ат. м. 195,08; относится к платиновым металлам. Природная П. состоит из четырех стабильных изотопов: ¹⁹⁴Pt (32,9%), ¹⁹⁵Pt (33.8%), ¹⁹⁶Pt (25,2%), ¹⁹⁸Pt (7,2%) и двух радиоактивных-¹⁹⁰Pt (0,013%, Т_1/2 6,9∙10¹¹ лет), ¹⁹²Pt (0,78%, T_1/2 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 Pt⁰ → Pt⁺ → 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).

П. — 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 П., поликсен (содержит 6–10% Fe), палладистая П. (60–90% П., 7–39% Pd), ферро-платина (12–20% Fe), иридистая П. (55–60% П., до 30% Ir), сперрилит PtAs₂, куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S. Наиб. значит. месторождения П. сосредоточены в ЮАР и СССР (сульфидные руды Норильского района и Кольского п-ова).

Свойства. П. — серовато-белый блестящий пластичный металл; кристаллизуется в гранецентрир. кубич. решетке, а = 0,392 нм, z = 4, пространственная группа Fт3т; т. пл. 1769 °C, т. кип. ок. 3800 °C; 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); ρ 9,85 мкОм∙ см (0 °C); теплопроводность 74,1 Вт/(м∙К); парамагнетик, уд. магн. восприимчивость +9,71∙10⁻⁷ (20 °C); работа выхода электрона 5,23 эВ. Твердость по Бринеллю 390–420; модуль упругости 173 ГПа, твердость по Виккерсу 38–40. В горячем состоянии П. хорошо прокатывается и сваривается. Холодное деформирование упрочняет П., относительное удлинение уменьшается от 30–50 до 1–2%, а твердость по Виккерсу увеличивается до 90–95. Отжиг П. приводит к восстановлению ее пластичности. Легирующие добавки обычно увеличивают прочность и твердость П.

По химическим свойствам П. близка к Pd, но несколько превосходит его по хим. устойчивости. При нагр. на воздухе или в атмосфере O₂ П. окисляется с образованием летучих оксидов. Один объем платиновой черни поглощает до 100 объемов O₂. П. медленно раств. в горячей H₂SO₄ и жидком Br₂, раств. в царской водке. Не взаимод. с другими минер. и орг. кислотами. 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 П. нагреванием в вакууме затруднено.

С кислородом П. образует красновато-коричневый три-оксид PtO₃ (м. б. пероксид), коричневый диоксид PtO₂ и черный оксид PtO, разлагающиеся соотв. при комнатной температуре, при 380–400 °C и при 560 °C. PtO₃ окисляет HCl до Cl₂; получают анодным окислением. PtO₂ образует неск. гидратов; получают гидролизом PtCl₄. PtO синтезируют окислением порошкообразной П. в O₂ или термич. разложением Pt(OH)₂, который осаждают из растворов при щелочном гидролизе хлороплатинатов(П). Окислением П. в разл. условиях получены также Pt₂O₃ и Pt₃O₄, гидролизом хлоропла-тинатов(IV) — Pt(OH)₄.

Гексафторид PtF₆ — темно-красные кристаллы; т. пл. 69,4 °C, т. возг. 69 °C; −676 кДж/моль (для газа); сильнейший окислитель, реагирует с Xe, O₂ и NO, образуя соотв. XePtF₆, O₂PtF₆, NOPtF₆; получают фторированием П. при 950–1000 °C, под давлением — при 200 °C или с использованием атомного фтора. Темно-красный пентафторид PtF₅ получают фторированием П. при 350 °C, светло-коричневый тетрафторид PtF₄ (разлагается выше 300 °C, плотн. 7,07 г/см³, −410 кДж/моль)-фторированием П. при 200 °C. Желтый трифторид состава Pt^II [Pt^IVF₆] получают в смеси с др. фторидами при фторировании П. Все фториды П. гигроскопичны и разлагаются водой. Известны окси-фториды П. и фтороплатинаты(IV, V и VI).

Красновато-коричневый тетрахлорид PtCl₄ разлагается при 370 °C даже в атмосфере Cl₂; образует гидраты с 1, 4, 5 и 7 молекулами воды и платинохлористоводородные кислоты ( 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 П. при 250–300 °C, разложением H₂PtCl₆ ∙ 6H₂O при 300 °C. Диxлорид PtCl ₂ ( −107 к Дж/моль) существует в двух формах — нерастворимой в воде оливково-зеленой (a) и красноватой (β); разлагается при 580 °C в атмосфере Cl₂; при растворении в слабой соляной кислоте образует H₂[PtCl₄], в водных растворах NH₃-аммин [Pt(NH₃)₂Cl₂]. Известны также аддукты типа PtCl₂∙ 2PCl₃ (т. пл. 160 °C), PtCl₂∙ 2PF₃ (т. пл. 102 °C); получают PtCl₂ хлорированием П. выше 500 °C, разложением H₂[PtCl₆]∙ 6H₂O при 360–380 °C. Существуют многочисленные хлороплатинаты(IV и II): M^I₂[PtCl₆] и M^I₂[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 180 °C; его получают из простых веществ при 150 °C или выпариванием раствора П. в смеси HNO₃ и HBr. Коричневый дибромид PtBr₂ ( −100 кДж/моль) разлагается при 250 °C. Коричневато-черный тетраиодид PtI₄ ( — 59,4 к Дж/моль) разлагается при 130 °C; его получают из простых веществ или осаждают действием KI на раствор H₂PtCl₆. Черный дииодид PtI₂ разлагается при 360 °C.

Серовато-черные сульфид PtS ( −83,09 кДж/моль) и дисульфид PtS₂ ( −112 кДж/моль, разлагается при 225–250 °C) не раств. в воде и м. б. получены взаимод. П. с S, дисульфид — также осаждением H₂S из растворов гексахлороплатинатов(IV). Близкими свойствами обладают селенид PtSe₂ и теллуриды PtTe и PtTe₂.

Сульфаты П. легко гидролизуются, в присутствии хлорид-ионов легко переходят в хлориды и хлороплатинаты.

П. 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 °C, т. кип. ок. 87 °C). Известны также разл. аммины, разно-лигандные комплексы, соед. с орг. лигандами, моно- и полиядерные комплексы и т. д.

• см. также платинаорганические соединения

Получение. Шлиховую П., 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 температуры до 800–1000 °C с получением загрязненной губчатой П. Чистую П. получают растворением этого продукта в царской водке, повторным осаждением и прокаливанием. Губчатую П. переплавляют. При восстановлении солей П. в растворах образуется мелкодисперсная П. — платиновая чернь. Для получения платиновых покрытий (платинирование) используют фосфатные или цис-диамминонитритные электролиты.

Применение. Осн. области применения П., ее сплавов и соед. — автомобилестроение (в развитых странах потребляется от 30 до 65% П.), электротехника и электроника (7–13%), нефтехимия и орг. синтез (7–12%), стекольная и керамич. промышленность (3–17%), производство 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 П. используют как материал контактов электрич. приборов и печей сопротивления. Так, для контактов высоковольтных реле применяют сплавы П. с Ir и Ru. П. 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.

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

В стекольной промышленности П. с добавками Rh и Ir-осн. конструкц. материал стекловаренных печей для производства оптич. стекла. Из сплавов с Rh и Au изготовляют фильеры для получения стекловолокна, а также футеровку для печей, краски для керамики и стекла. П. 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 П. — изготовление катализаторов для топливных элементов, создание противоопухолевых препаратов [цис-Pt(NH₃)₂Cl₂], производство контейнеров для радиоизотопных генераторов.

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

^{Лит.: Платина, ее сплавы и композиционные материалы, М., 1980. См. также лит. при ст. платиновые металлы.}