Химия платины и ее соединений
Другие рефераты
Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова
Химический факультет
Кафедра общей химии
Курсовая работа
Студента 2 курса 226 группы
Янюшина Александра Михайловича
ХИМИЯ ПЛАТИНЫ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ
Москва – 2002
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 2
Основные свойства 3
Простые вещества 4
Соединения Pt (0) 5
Соединения Pt (II) 5
Соединения Pt (IV) 8
Соединения Pt (VI) 10
Заключение 12
Список литературы 13
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
Cl2. При нагревании окисляется кислородом, галогенами, серой, при комнатной
температуре – тетрафторидом ксенона. Губчатая платина и платиновая чернь
активно поглощают значительно количество H2, He, O2. 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 .................................... 5d96s1
Металлический радиус атома, им ..... ........... 0,138
Условный радиус иона, нм:
Э2+......................................................... 0,090
Э4+ ........................................................ 0,064
Энергия ионизации Э0 ( 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
|Степень |Координационное |Структурная |Примеры соединений |
|окисления |число |единица | |
|0 |4 |Тетраэдр |Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 |
|+2 |4 |Тетраэдр | |
|+2 |4 |Квадрат |[Pt(NH3)4]2, [Pt(CN)4]2-, |
| | | |[PtCl4]2-, [Pt(NH3)2 Cl2 |
| | | |]°, PtO |
|+2 |6 |Октаэдр | |
|+4 |6 |Октаэдр |Pt(NH3)6]4+, [PtCl6]2-, |
| | | |[Рt(NН3)2Сl4]° |
|+6 |6 |Октаэдр |PtF6 |
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:
Пл., г/см3 ………………………………… 21,46
Т. пл., оС ………………………………… 1772
Т. кип., оС ………………………………… ~3900
Электрическая проводимость (Hg=1)…… 10
(Hовозг,298 , кДж/моль …………………….. 556
Sо298 , Дж/(К*моль) ……………………… 41,5
(о 298 Э2+ + 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
HNO3), водорода (для очистки О2 от примеси Н2) и в других процессах
каталитического окисления.
В электрохимическом ряду напряжений платина расположена после водорода
и растворяется при нагревании лишь в царской водке:
0 +4
3Pt + 4HNO3 + 18НСl = ЗН2[РtCl6] + 4NO + 8H2O
При сплавлении с щелочами, цианидами и сульфидами щелочных металлов в
присутствии окислителей (даже O2) 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, PF3, CN-. При этом при электронной конфигурации
центрального атома d10 строение комплексов с лигандами сильного поля чаще
всего отвечает структуре тетраэдра.
Для платины, как элемента VIII группы (при электронной конфигурации d8
– d10 ) известны комплексы, в которых роль лигандов играет молекула О2,
например Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 .
Молекула О2 — лиганд (-типа (подобно CN-, CO, N2, NO). Его
присоединение к комплексообразователю реализуется за счет донорно-
акцепторного и дативного взаимодействия М—О2 участием (-, (- и (*-орбиталей
молекулы O2.
Такие соединения по аналогии с нитрогенильными и карбонильными
соединениями можно назвать оксигенильными. Оксигенильные соединения -
хорошие передатчики кислорода и катализаторы; за счет активации О2 являются
хорошими окислителями уже при обычных условиях. 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:
0 +2
Pt(O2)[Р(С6Н5)3]2 + 2NO2 = Pt(NO3)2[Р(С6Н5)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°
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
