In The Name Of God
Shahid Bahonar University of Kerman
College Sciences
Department of Chemistry
Title
Platinum "Inorganic Chemistry"
Instructor
M.Khosravan(Ph.D)
Author
Arman Mohammadi Tahrodi
April 2014
Contents
Page Number ……………………………….. Section
P urpose ……………………………………. 3
Abstract ……………………………………. 3
Introduction ………………………………….. 5
Despite the Nature of Platinum ………………………. 7
P roduction …………………………………….. 14
Physical Properties ………………………………… 15
Chemical Properties ……………………………….. 19
Reactions ……………………………………… 19
C ompounds …………………………………….. 20
Applications ……………………………………… 26
References ……………………………………… 30
هدف / Purpose
آشنایی با عنصر کلر
و
تحقیق و بحث در مورد :
1) نحوه وجود در طبیعت
2) طریقه استخراج یا خالص سازی
3) خواص شیمیایی
4) خواص فیزیکی
5) واکنش های مهمی که انجام می دهد
کاربرد عنصر در صنعت ، کشاورزی ، پزشکی و …
چکیده / Abstract
پلاتین عنصر شیمیایی است که آن را با نماد Pt نمایش می دهند و دارای عدد اتمی 78 می باشد. پلاتین جزء عناصر واسطه جدول تناوبی محسوب می شود که در ردیف 6 و گروه 10 فرعی قرار گرفته است. این فلز به رنگ سفید و خاکستری است و از مهم ترین ویژگی های آن می توان به قابلیت متراکم شدن ، رسانایی و شکل پذیری آن اشاره کرد. نام این فلز برگرفته از واژه اسپانیایی پلاتینا به معنی "نقره کوچک" است.
پلاتین کمترین واکنش پذیری در بین تمامی فلزات را دارد و همچنین مقاومت بسیار بالایی نسبت به فرسایش دارد و حتی در محیط های بسیار داغ نیز این ویژگی را حفظ می کند.
بیشتر کاربردهای پلاتین به دلیل این ویژگی ها و خاصیت کاتالیزوری بالای آن است. از پلاتین برای ساخت مبدل های کاتالیست، ابزارهای مخصوص آزمایشگاهی، اتصال های الکتریکی و الکترودها، تجهیزات دندان پزشکی، دستگاه های مقاوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی، تجهیزات حرارت سنج برای کوره های الکتریکی، پوشش موشک ها، و سوخت موتور جت و جواهرات استفاده می شود.
مقدمه / Introduction
با توجه به داده های سازمان زمین شناسی آمریکا، مجموع جهانی ذخایر عناصر گروه پلاتین در سال 2011 در حدود 66 هزارتن است که از این میزان آفریقای جنوبی با 63 هزارتن بیش از95%، روسیه با 1100 تن حدود 2% ، امریکا با 900 تن حدود 1.36% و کانادا با 310 تن حدود 0.46% از مجموع ذخایر جهانی را بخود اختصاص می دهند.
میزان ذخیره عناصر گروه پلاتین در جهان در سال 2011
میزان ذخیره عناصر گروه پلاتین در چند کشور جهان در سال 2011
میزان مصرف ظاهری پلاتین در جهان در سال های 1995- 2000 (برحسب کیلوگرم)
میزان مصرف ظاهری پلاتین در جهان در سال های 1995 – 2000
پلاتین در جدول تناوبی
پلاتین جزء عناصر واسطه جدول تناوبی محسوب می شود که در ردیف 6 و گروه 10 فرعی قرار گرفته است.
Palladium
Gold Iridium
Darmstadtium
ظاهر / Appearance
سفید مایل به خاکستری / grayish white
خواص عمومی / General properties
platinum, Pt, 78
نام، علامت اختصاری، شمار
Name, symbol, number
/ˈplætɨnəm/
تلفظ
Pronunciation
فلز واسطه
transition metal
طبقه بندی عنصر
Element category
10, 6, d
گروه، تناوب، بلوک
Group, period, block
195.084
وزن اتمی استاندارد
Standard atomic weight
[Xe] 4f14 5d9 6s1
2, 8, 18, 32, 17, 1
ساختار الکترونی
Electron configuration
تاریخچه / History
Antonio de Ulloa (1735)
کشف
Discovery
Antonio de Ulloa (1735)
اولین کناره گیری
First isolation
وقوع / Occurrence
نخستین مورد شناخته شده از کاربرد پلاتین در تاریخ بشر به بومیان قاره آمریکا در کشور اکوادور کنونی برمی گردد که این فلز را از شن های رودخانه به دست آورده و از آلیاژ پلاتین و طلا برای ساخت زینت آلات استفاده می کردند. ژولیوس سزار اسکالیگر مردم شناس ایتالیایی در سال ۱۵۵۷ نخستین اروپایی بود که وجود این فلز را گزارش کرد. وی آن را فلزی توصیف کرده بود؛ "که نه آتش و نه هیچ ابزار اسپانیایی قادر به ذوب کردن آن نیست". این توصیف اشاره به دمای بالای ذوب این فلز دارد. نقطه ذوب پلاتین ۱۷۶۸ درجه سانتی گراد و نقطه جوش آن در ۳۸۲۵ درجه است.
Despite the Nature of Platinum نحوه وجود در طبیعت /
این عنصر به طور طبیعی در پوسته ی زمین به مقدار کم یافت می شود.(1) به صورتی که فراوانی متوسط آن حدود 5 میکروگرم در یک کیلوگرم نمونه از پوسته زمین است یعنی ppm0.005 ، همچنین مقدار کمی از این عنصر در معادن مس ، نیکل و ته نشین های ترکیبات پالادیوم ، گوگرد و تلوریدها یافت می شود.(2)(3) یکی از منابع غنی پلاتین ذخائر و رسوبات آبرفتی است و از دیگر منابع می توان به کوه های آتشفشان مانند کوه های اورال و روسیه اشاره کرد همچنین پلاتین به فراونی در ماه و شهاب سنگ ها یافت می شود. پلاتین معمولا به صورت شیمیایی در آلیاژهای گروه پلاتین و بیشتر آهن یافت می شود.(4) آرسنید پلاتین 2(As)tP یک منبع اصلی پلاتین همراه با رسوب سنگ معدن نیکل در حوضه سادبری در انتاریو کانادا است. در بین سال های 1927 تا 1975 میلادی حدود 17000 کیلوگرم پلاتین از معدن آلسکا استخراج می شد که عملیات این معدن در سال 1990 متوقف شد.(5) همچنین در نوعی سنگ نادر سولفید به نام لاتین cooperate مقداری پلاتین به همراه پالادیوم ، گوگرد و نیکل وجود دارد که این سنگ معمولا در آفریقای جنوبی یافت می شود.(6)
مهمترین کانی های پلاتین عبارتست از:
• اسپریلیت PtAs
اسپریلیت معمولاً مقدار کمی ردیوم ، آهن ، پالادیوم و آنتیموان نیز در ترکیب خود دارد. اسپریلیت فراوانترین کانی پلاتین است. سختی این کانی بین 6 تا 7، وزن مخصوص برابر 6/10 و مقدار پلاتین آن 58 درصد است.
• ژورسیت PtSb2
مقدار پلاتین ژورسیت 45 درصد است و تا امروز فقط در معادن پلاتین ترانسوال شناخته شده است.
• کوپریت Pts
سختی کوپریت 5، وزن مخصوص برابر 9 و مقدارپلاتین آن 89 درصد است.
• براگیت S(Pt, Pd, Ni)
مقدار پلاتین براگیت 59 درصد است.
• لوریت RuS2
سختی لوریت بین 5/7، وزن مخصوص برابر 7 و مقدار روتنیوم آن 67 درصد است.
• استیبیوپالادینیت PdSb3
سختی استیبیوپالادینیت 4/4، وزن مخصوص برابر 5/9 و مقدار پالادیوم آن 4/72 درصد است.
• فرودیت PdBi 2
سختی فرودیت 5/2، وزن مخصوص برابر 5/9 است و در سیستم کوبیک متبلور می شود.
• میشنریت PdBi 2
سختی میشنریت 5/2، وزن مخصوص برابر 5/12 بوده و تا بحال فقط در معدن سودبوری پیدا شده است و در سیستم منوکلینیک متبلور می شود.
ایزوتوپ ها / Isotopes
پلاتین به طور طبیعی دارای شش ایزوتوپ پایدار و نسبتاً پایدار است که به شرح زیر می باشد : 190Pt، 192Pt ، 194Pt ، 195Pt ،196Pt ، tP198 و فراوان ترین آن ها ایزوتوپ Pt195 که شامل 33.83% از تمامی ایزوتوپ ها می شود و تنها ایزوتوپ پایدار با چرخش اسپینی غیر صفر یعنی با اسپین 1/2 است. در ایزوتوپ هایی که به طور طبیعی وجو دارند؛ tP190 دارای کمترین فراوانی با 0.01% می باشد. تنها ایزوتوپ ناپایدار در بین ایزوتوپ های طبیعی Pt190 هست گرچه نیمه عمری برابر 6.5×1011 سال دارد. Pt198 می تواند به فروپاشی تحت آلفا دچار شود اما تجزیه آن هرگز مشاهده نشده است؛ ( نیمه عمر شناخته شده آن حدود 3.2×1014 سال می باشد.) که به همین دلیل پایداری بالایی دارد. پلاتین دارای 31 ایزوتوپ مصنوعی است که در محدوده جرم اتمی 202 – 166 قرار دارد و تعداد کل ایزوتوپ های شناخته شده به 37 می رسد. از بین ایزوتوپ های مصنوعی حداقل پایداری با نیمه عمر 300 میکرو ثانیه متعلق به Pt166 و بیشترین پایداری مربوط به ایزوتوپ Pt199 با نیمه عمری برابر با 50 سال می شود. بیشترین تجزیه به دلیل فروپاشی آلفا و بتا مربوط به ایزوتوپ های Pt188 ، Pt191 و Pt193 می شود که درجه اول با جذب الکترون همراه است.
Table))(8)
Nuclide Symbol
Z(p)
N(n)
Isotopic Mass (u)
Half-Life
Decay Mode(s)
Daughter
Isotope(s)
Nuclear Spin
Excitation Energy
166Pt
78
88
165.99486(54)#
300(100) µs
_
_
0+
167Pt
78
89
166.99298(44)#
700(200) µs
_
_
(7/2-)#
168Pt
78
90
167.98815(22)
2.00(18) ms
α
164Os
0+
β+ (rare)
168Ir
169Pt
78
91
168.98672(22)#
3.7(15) ms
α
165Os
(3/2-)#
β+ (rare)
169Ir
170Pt
78
92
169.982495(20)
14.0(2) ms
α (98%)
166Os
0+
β+ (2%)
170Ir
171Pt
78
93
170.98124(9)
51(2) ms
α (99%)
167Os
(3/2-)#
β+ (1%)
171Ir
172Pt
78
94
171.977347(14)
98.4(24) ms
α (77%)
168Os
0+
β+ (23%)
172Ir
173Pt
78
95
172.97644(6)
365(7) ms
α (84%)
169Os
(5/2-)#
β+ (16%)
173Ir
174Pt
78
96
173.972819(13)
0.889(17) s
α (83%)
170Os
0+
β+ (17%)
174Ir
175Pt
78
97
174.972421(20)
2.53(6) s
α (64%)
171Os
(5/2-)#
β+ (36%)
175Ir
176Pt
78
98
175.968945(15)
6.33(15) s
α (38%)
176Ir
0+
β+ (62%)
172Os
177Pt
78
99
176.968469(16)
10.6(4) s
β+ (94.4%)
177Ir
5/2-
α (5.6%)
173Os
177mPt
147.4(4) keV
2.2(3) µs
_
_
1/2-
178Pt
78
100
177.965649(12)
21.1(6) s
β+ (92.3%)
178Ir
0+
α (7.7%)
174Os
179Pt
78
101
178.965363(10)
21.2(4) s
β+ (99.76%)
179Ir
1/2-
α (0.24%)
175Os
180Pt
78
102
179.963031(12)
56(2) s
β+ (99.7%)
180Ir
0+
α (0.3%)
176Os
181Pt
78
103
180.963097(16)
52.0(22) s
β+ (99.93%)
181Ir
1/2-
α (0.074%)
177Os
182Pt
78
104
181.961171(17)
2.2(1) min
β+ (99.96%)
182Ir
0+
α (.038%)
178Os
183Pt
78
105
182.961597(17)
6.5(10) min
β+ (99.93%)
183Ir
1/2-
α (.0096%)
179Os
183m1Pt
34.50(8) keV
43(5) s
β+ (99.99%)
179Os
(7/2)-
α (4×10−4%)
183Pt
183m2Pt
195.68(11) keV
>150 ns
_
_
(9/2)+
184Pt
78
106
183.959922(19)
17.3(2) min
β+ (99.99%)
184Ir
0+
α (.00169%)
180Os
184mPt
78
1839.4(16) keV
1.01(5) ms
IT
184Pt
8-
185Pt
78
107
184.96062(4)
70.9(24) min
β+ (99.99%)
185Ir
(9/2+)
α (.005%)
181Os
185mPt
78
103.4(2) keV
33.0(8) min
β+ (98%)
185Ir
(1/2-)
α (2%)
181Os
186Pt
78
108
185.959351(23)
2.08(5) h
β+ (99.99%)
186Ir
0+
α (1.4×10−4%)
182Os
187Pt
78
109
186.96059(3)
2.35(3) h
β+
187Ir
3/2-
188Pt
78
110
187.959395(6)
10.2(3) d
EC (99.99%)
188Ir
0+
α (2.6×10−5%)
184Os
189Pt
78
111
188.960834(12)
10.87(12) h
β+
189Ir
3/2-
189m1Pt
78
172.80(6) keV
464(25) ns
_
_
9/2-
189m2Pt
78
191.6(4) keV
143(5) µs
_
_
(13/2+)
190Pt
78
112
189.959932(6)
6.5(3)×1011 a
α
186Os
0+
191Pt
78
113
190.961677(5)
2.862(7) d
EC
191Ir
3/2-
191m1Pt
78
100.67(2) keV
>1 µs
_
_
(9/2)-
191m2Pt
78
149.04(2) keV
95(5) µs
_
_
(13/2)+
192Pt
78
114
191.9610380(27)
Observationally Stable [n 1]
0+
193Pt
78
115
192.9629874(18)
50(6) a
EC
193Ir
1/2-
193mPt
78
149.78(4) keV
4.33(3) d
IT
193Pt
13/2+
194Pt
78
116
193.9626803(9)
Observationally Stable[n 2]
0+
195Pt
78
117
194.9647911(9)
Observationally Stable[n 3]
1/2-
195mPt
259.30(8) keV
4.010(5) d
IT
195Pt
13/2+
196Pt
78
118
195.9649515(9)
Observationally Stable[n 4]
0+
197Pt
78
119
196.9673402(9)
19.8915(19)h
β-
197Au
1/2-
197mPt
78
399.59(20) keV
95.41(18) min
IT (96.7%)
197Pt
13/2+
β- (3.3%)
197Au
198Pt
78
120
197.967893(3)
Observationally Stable[n 5]
0+
199Pt
78
121
198.970593(3)
30.80(21)min
β-
199Au
5/2-
199mPt
78
424(2) keV
13.6(4) s
IT
199Pt
(13/2)+
200Pt
78
122
199.971441(22)
12.5(3) h
β-
200Au
0+
201Pt
78
123
200.97451(5)
2.5(1) min
β-
201Au
5/2-
202Pt
78
124
201.97574(32)#
44(15) h
β-
202Au
0+
Explanations
1- Believed to undergo α decay to 188Os with a half-life over 470×1015 years
2- Believed to undergo α decay to 190Os
3- Believed to undergo α decay to 191Os
4- Believed to undergo α decay to 192Os
5- Believed to undergo α decay to 194Os or double β- decay to 198Hg with a half-life over 320×1012 years
Notes
* Values marked # are not purely derived from experimental data, but at least partly from systematic trends. Spins with weak assignment arguments are enclosed in parentheses.
* Uncertainties are given in concise form in parentheses after the corresponding last digits. Uncertainty values denote one standard deviation, except isotopic composition and standard atomic mass from IUPAC which use expanded uncertainties.
استخراج / roductionP
پلاتین همراه با دیگر فلزات پلاتین به صورت تجاری و به عنوان محصول جانبی از فرآوری و استخراج مس و نیکل به دست می آید. در طی فرآیند الکترولیز تصفیه شده مس فلزات گرانبها همچون طلا و نقره و فلزات گروه پلاتین و همچنین سلنیوم و تلوریوم حل خواهند شد و به عنوان گل آندی سل، نقطه ی شروع برای استخراخ فلزات گروه پلاتین خواهند بود.(9)
اگر پلاتین خالص به صورت پلاسر یا در دیگر سنگ های معدنی یافت شود، با استفاده از روش های مختلفی مانند حذف کردن ناخالصی ها می توان پلاتین خالص را استخراج کرد. چند روش زیر از روش های حذف ناخالصی است که برای خالص سازی و استخراخ پلاتین به کار می رود از آنجایی که پلاتین چگالی بیش تری نسبت به ناخالصی ها دارد معمولا ناخالصی ها سبکتر خواهند بود و به راحتی می توان آن ها را به صورت شناور در یک مایع از یکدیگر جدا کرد. همچنین پلاتین غیر مگنتیک است در صورتی ناخالصی هایی مانند آهن و نیکل مگنتیک هستند که این امر به سهولت کار استخراج توان می بخشد، این دو ناخالصی در نتیجه ی ایجاد یک میدان الکترومگنتیک شدید از مخلوط حذف خواهند شد.
از آنجایی که پلاتین معمولا دارای نقطه ذوب بالاتری از مواد دیگر است در نتیجه می توان بسیاری از ناخالصی ها رو که نقطه ذوب پایین تری نسبت به پلاتین رو دارند رو ذوب کرد بدون اینکه پلاتین ذوب شود و با خارج کردن مجلول مذاب پلاتین خالص به دست می آید.
و دیگر اینکه پلاتین نسبت به هیدروکلریک اسید و سولفوریک اسید مقاوم هستند در صورتی که بسیاری از ناخالصی ها در این اسید ها حل می شوند از این طریق به راحتی می توان ناخالصی ها را حذف کرد و پلاتین خالص را به دست آورد.
یک روش مناسب برای تصفیه کردن و خالص سازی پلاتین خام، که حاوی پلاتین، طلا و سایر فلزات گروه پلاتین می باشد این است که ، تیزاب سلطانی را به آنالیت مورد نظر اضافه کنیم که این امر باعث می شود پالادیوم، طلا و پلاتین حل شده و اوسمیوم، ایریدیم، روتنیم و رودیوم باقی بمانند و واکنش ندهند سپس با روش هایی که گفته شد پلاتین را از ناخالصی طلا و پلاتین جدا می کنیم. همچنین می توان از آهن (2) کلرید برای رسوب طلا استفاده کرد و پس از فیلتر کردن طلا از محلول آمونیم کلراید اضافه می شود که پلاتین به صورت محلول کلرات خارج می شود و با گرم کردن این محلول پلاتین خالص را به دست خواهیم آورد.(10)
خواص فیزیکی Physical Properties /
جامد
Solid
فاز
Phase
21.45 g·cm−3
تراکم
Density
19.77 g·cm−3
چگالی مایع
Liquid Density At b.p.
2041.4 K, 1768.3 °C, 3214.9 °F
نقطه ذوب
Melting Point
4098 K, 3825 °C, 6917 °F
نقطه جوش
Boiling Point
22.17 kJ·mol−1
گرمای هم جوشی
Heat Of Fusion
510 kJ·mol−1
گرمای تبخیر
Heat Of Vaporization
25.86 J·mol−1·K−1
ظرفیت گرمایی مولی
Molar Heat Capacity
فشار بخار / Vapor Pressure
k100
k10
k1
100
10
1
P (Pa)
4094
3556
3143
2815
(2550)
2330
at T (K)
خواص اتمی / Atomic Properties
6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2
(mildly basic oxide)
حالت های اکسیداسیون
Oxidation States
2.28 (Pauling scale)
الکترونگاتیویته
Electronegativity
1st: 870 kJ·mol−1
2nd: 1791 kJ·mol−1
انرژی های یونیزه شدن
Ionization Energies
136±5 pm
شعاع کووالانسی
Covalent Radius
139 pm
شعاع اتمی
Atomic radius
175 pm
شعاع واندروالس
Van der Waals radius
متفرقه / Miscellanea
face-centered cubic
ساختار کریستالی
Crystal structure
پارا مگنتیک
paramagnetic
ترتیب مغناطیسی
Magnetic ordering
(20 °C) 105 nΩ·m
مقاومت الکتریکی
Electrical resistivity
71.6 W·m−1·K−1
رسانای گرمایی
Thermal conductivity
(25 °C) 8.8 µm·m−1·K−1
انبساط حرارتی
Thermal expansion
(r.t.) 2800 m·s−1
سرعت صوت
Speed of sound
125-240 MPa
استحکام کششی
Tensile strength
168 GPa
مدل یانگ
Young's modulus
61 GPa
مدل برشی
Shear modulus
230 GPa
مدل توده
Bulk modulus
0.38
ضریب پواسون
Poisson ratio
4-4.5
سختی موس
Mohs hardness
549 MPa
سختی ویکرز
Vickers hardness
392 MPa
سختی برینل
Brinell hardness
7440-06-4
شماره ثبت CAS
CAS registry number
نوشتار اصلی : ایزوتپ های پلاتین
Main article : Isotopes of platinum
DP
DE (MeV)
DM
half-life
NA
iso
186Os
3.252
α
6.5×1011 y
0.014%
190Pt
188Os
2.4181
α
>4.7×1016 y
0.782%
192Pt
193Ir
–
ε
50 y
syn
193Pt
190Os
1.5045
α
–
32.967%
194Pt
191Os
1.1581
α
–
33.832%
195Pt
192Os
0.7942
α
–
25.242%
196Pt
194Os
0.0870
α
>3.2×1014 y
7.163%
198Pt
198Hg
1.0472
(β−β−)
Decay modes in parentheses are predicted, but have not yet been observed
به عنوان یک فلز خالص، پلاتین نقره ای و سفید رنگ، براق، انعطاف پذیر و چکش خوار است.(12)
پلاتین انعطاف پذیرتر از طلا، نقره و مس است، به این ترتیب است که از فلزات خالص انعطافپذیرتراست، اما طلا هنوز نرم و قابل انعطاف تر از پلاتین می باشد.(13)(14)
پلاتین در هیچ درجه حرارتی اکسید نمی شود هر چند که توسط هالوژن ها، سیانیدها، سولفورها و بازهای قلیایی قوی خورده می شود. پلاتین در اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک غیر قابل حل است، اما در محلول تیزاب سلطانی گرم به شکل اسید chloroplatinic ، H2PtCl6 است.(15) مقاومت بالای پلاتین برای پوشیدن و لکه دار کردن در ساخت جواهرات ظریف و زیبا می باشد است. پلاتین خالص کمی سخت تر از آهن خالص است. این فلز دارای مقاومت عالی در برابر خوردگی و دمای بالا و خاصیت پایدار الکتریکی می باشد. از همه این ویژگی ها برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود. (16)
خواص شیمیاییChemical Properties /
معمول ترین حالت های اکسیداسیون پلاتین +2 و +4 هستند. اکسیداسیون +1 , +3 کمتر و به ندرت دیده می شود. و اغلب توسط پیوند فلزی یا گونه های دوفلزی ( پلی فلزی) به پایداری می رسد. همانطور که انتظار می رود کئوردیناسیون 4 پلاتین(2) با گرفتن 16 الکترون در ساختار مربع مسطح قرار می گیرد. در حالی که پلاتین عنصری است که به طور کلی تمایلی به انجام واکنش ندارد، اما حل کردن آن در تیزاب سلطانی داغ به اسید chloroplatinic (H2PtCl6)تبدیل می شود.(17)
Pt + 4HNO3 + 6HCl → H2PtCl6 + 4NO2 + 4H2O
به عنوان یک اسید نرم پلاتین میل زیادی به ترکیب با گوگرد را دارد بنابراین در انتخاب حلال باید دقت لازم را داشت.(18)
واکنش ها / sReaction
1-The reaction of platinum with oxygen :
Pt(s) + O2(g) → PtO2(s)
Pt(s) + 1/2O2 + 2H+(aq) ↔ Pt2(aq) + H2O
2-Platinum reaction with air and water :
Platinum does not normally react with air or water
3-Reaction of platinum with the halogens :
Pt(s) + 3F2(g) → PtF6(s) [dark red]
(PtF5)4(s) → PtF6(s) + PtF4(s) [yellow brown]
4Pt(s) + 10F2(g) → (PtF5)4(s) [deep red[
Pt(s) + 2Cl2(g) → PtCl4(s) [red brown]
Pt(s) + 2Br2(g) → PtBr4(s) [brown black]
Pt(s) + 2I2(g) →PtI4(s) [brown black]
Pt(s) + Cl2(g) → PtCl2(s) [dark red or olive green]
Compounds ترکیبات /
هالیدها / desHali
یکی از مهم ترین ترکیبات پلاتین اسید هیدرو کلرو پلاتین است و از آن به عنوان ماده اولیه ای برای سایر ترکیبات پلاتین استفاده می کنند. همچنین از این ترکیبات برای پاک کردن رنگ ها ، در عکاسی و فیلم برداری ، قلم زنی روی ، ساخت آیینه ، رنگ آمیزی ظروف و به عنوان یک کاتالیزور مناسب استفاده می شود.(19) رفتار هگزاکلروپلاتین با یک نمک آمونیوم همانند کلرید آمونیوم است که تولید آمونیوم هگزاکلروپلاتین می کند.(20) که در حلال های آمونیوم نسبتا غیر قابل حل است. حرارت دادن این نمک آمونیوم در حضور هیدروژن آن را به پلاتین عنصری کاهش می دهد. به دلیل اینکه پتاسیم هگزاکلروپلاتین نیز در اسید پلاتین حل نمی شود می توان از آن برای تعیین یون پتاسیم به روش گراویمتری استفاده کرد.(21) واکنش های انجام شده هنگامی که اسیکلروپلاتین گرم می شود باید توجه داشت که این واکنش ها گام به گام انجام نمی شوند؛
(H3O)2PtCl6·nH2O PtCl4 + 2HCl + (n + 2)H2O
PtCl4 PtCl2 + Cl2
PtCl2 Pt + Cl2
هر سه واکنش بالا برگشت پذیر می باشند. پلاتین(2) و پلاتین(4) کلرید به خوبی شناخته شده هستند. پلاتینیوم هگزا فلورید یک اکسید کننده قوی است که میتواند اکسیژن را در ترکیبات مختلف اکسید کند.
اکسیدها / Oxides
همچنین پلاتین (IV) اکسید، PtO2 به عنوان کاتالیزور آدامز شناخته شده است، پودر سیاه و سفید است که در حلال های KOH و اسیدهای غلیظ قابل حل است.(22) PtO2 و به ندرت PtO در مقابل حرارت تجزیه می شوند.(23) پلاتین ( II، IV) اکسید، Pt3O4، در واکنش زیر تشکیل شده:
2Pt2+ + Pt4+ + 4O2−→ Pt3O4
همچنین پلاتین به شکل تری اکسید می تواند باشد وقتی که در حالت اکسیداسیون 4 قرار می گیرد.
دیگر ترکیبات / Other Compounds
بر خلاف پالادیوم استات ، پلاتین (II) استات به صورت تجاری در دسترس نیست. مگر اینکه یک اساس موردنظر باشد که هالیدها در ترکیب با سدیم استات استفاده شوند.(24) همچنین می توان از پلاتین (II)استیل استات نیز برای این کار استفاده کرد.(25) چندین ترکیب باریم پلاتین را می توان سنتز کرد که در آن اکسیداسیون پلاتین عدد منفی نشان می دهد مانند : BaPt , Ba3Pt2 , Ba2Pt
که در این جا اکسیداسیون برابر با -1 , -2 می باشد.(26) سزیم پلاتین Cs2Pt یک ترکیب کریستالی شفاف و قرمز تیره است که شامل آنیون ها و Pt2 می باشد.(27)(28) پلاتین در سطح کاهش الکتروشیمیایی حالت اکسیداسیون منفی از خود نشان می دهد.(29) حالت های منفی نشان داده شده از پلاتین برای اکثر فلزات غیر معمول هستند، پایداری حالت اکسیداسیون منفی پلاتین را می توان به پایداری نسبی 6s دانست.(30)
نمک Zeise حاوی لیگاند اتیلن، یکی از اولین ترکیبات آلی فلزی کشف شده است.
* Zeise's salt, containing an ethylene ligand, was one of the first organometallic compounds discovered. Dichloro(cycloocta-1,5-diene)platinum(II) is a commercially available olefin complex, which contains easily displaceable cod ligands ("cod" being an abbreviation of 1,5-cyclooctadiene). The cod complex and the halides are convenient starting points to platinum chemistry.[1]
* Cisplatin, or cis-diamminedichloroplatinum(II) is the first of a series of square planar platinum(II)-containing chemotherapy drugs, including carboplatin and oxaliplatin. These compounds are capable of crosslinking DNA, and kill cells by similar pathways to alkylating chemotherapeutic agents.[2]
[1]- Han, Y.; Huynh, H. V.; Tan, G. K. (2007). "Mono- vs Bis(carbene) Complexes: A Detailed Study on Platinum(II)−Benzimidazolin-2-ylidenes".
[2]- Richards, A.D.; Rodger, A. (2007). "Synthetic metallomolecules as agents for the control of DNA structure". Chemical Society Reviews 36 (3): 471-483.
The hexachloroplatinate ion The anion of Zeise's salt
Dichloro(cycloocta-1,5-diene)platinum(II) Cisplatin
PtF4 : platinum (IV) fluoride, platinum tetrafluoride
Colour : yellow – brown or red
Appearance : crystalline solid
PtF6 : platinum (VI) fluoride, platinum hexafluoride
Colour : dark red
Appearance : crystalline solid
[PtF5]4 : platinum (V) fluoride, platinum pentafluoride
Colour : deep red
Appearance : crystalline solid
PtCl3 : platinum (II, IV) chloride, platinum trichloride
Colour : green – black
Appearance : crystalline solid
Not Found.
PtCl4.5H2O : platinum (IV) chloride 5-water, platinum tetrachloride 5-water
Colour : red
Appearance : crystalline solid
Not Found.
PtCl4 : platinum (IV) chloride, platinum tetrachloride
Colour : red – brown
Appearance : crystalline solid
Pt6Cl12 : platinum (II) chloride, platinum dichloride
Colour: olive green
Appearance: crystalline solid
Not Found.
PtBr2: platinum (II) bromide, platinum dibromide
Colour: red – brown
Appearance: crystalline solid
Not Found.
PtBr3 : platinum (II, IV) bromide, platinum tribromide
Colour : greenish black
Appearance : crystalline solid
Not Found.
PtBr4 : platinum (IV) bromide, platinum tetrabromide
Colour : brownish black
Appearance : solid
Not Found.
PtI2 : platinum (II) iodide, platinum iodide
Colour : black
Appearance : crystalline solid
PtI3 : platinum (II, IV) iodide, platinum triiodide
Colour : black
Appearance : crystalline solid
Not Found.
PtI4: platinum (IV) iodide, platinum tetraiodide
Colour : brown – black or grey – black
Appearance : crystalline solid
Not Found.
PtO : platinum (II) oxide
Colour : black or violet-black
Appearance : crystalline solid
PtO2 : platinum dioxide, platinum (IV) oxide
Colour : black
Appearance : crystalline solid
PtO3 : platinum (IV) oxide peroxide, platinum trioxide
Colour : golden yellow
Appearance : solid
Not Found.
PtS : platinum (II) sulphide
Colour : grey
Appearance : crystalline solid , or green powder
PtS2 : platinum (IV) sulphide, platinum disulphide
Colour : black or grey
Appearance : crystalline solid
* Not Found : در دسترس نیست
* رنگ : Colour
* Appearance : ساختار
* crystalline solid : جامد کریستالی
* green powder : پودر سبز
* grey : خاکستری
* Black : سیاه
* golden yellow : زرد طلایی
* violet : بنفش
* Brown : قهوه ای
* brownish black : قهوه ای سیاه و سفید
* greenish black : سیاه و سفید مایل به سبز
* red : قرمز
* dark red : قرمز تاریک
* Yellow : زرد
* Green : سبز
* deep red : قرمز تیره
* olive green : سبز زیتونی
کاربردها / sApplication
پلاتینیوم به طور گسترده در جواهرسازی ، ساخت انواع سیم و در ساخت بوته آزمایشگاهی ، در صنایع شیمیایی، برای ساخت کوره های الکتریکی دمای بالا و تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. پلاتینیوم که به صورت ریز تقسیم شده اغلب به صورت کاتالیزورهای شیمیایی استفاده می شوند.
این فلز می تواند مقادیر زیادی از گاز هیدروژن را جذب کند و زمانی که گرم شده مقداری از آن را آزاد کند و سپس در یک محیط ذخیره شده و برای استفاده به عنوان سوخت وسایل نقلیه استفاده شود.
در صنعت شیمی از یک مقدار کافی عناصر گروه پلاتین و یا آلیاژ پلاتینیوم – رودیوم با عنوان کاتالیزور استفاده می شود. کاتالیزورهای پلاتین در پالایشگاه نفت خام باعث تولید گازوئیل با اکتان بالا و مواد مرکب آروماتیک مورد نیاز در صنعت پیروشیمی می شود.
این فلز یک ضریب انبساطی معادل شیشه سیلیسی – آهکی – سودا ( اکسیدسدیم ) دارد و برای ساخت الکترودهای پوششی در سیستم های شیشه ای استفاده می شود.
آلیاژهای کبالت و پلاتین خواص مغناطیسی خوبی دارند. یکی از این آلیاژها(بر اساس جرمی) با 76.7% پلاتین و 23.3% کبالت ، تشکیل یک مغناطیس قوی را می دهد.
آلیاژ اوسمیوم – پلاتینیوم برای ساخت دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب و دریچه های جایگزینی و پیوندهای انجام گرفته در عمل جراحی استفاده می شود.
برای ساخت مخروطهای دهانه موشک ، دهانه سوخت موشک و سیستم های دیگری که باید برای دوره های طولانی مدت در دمای بالا کار کنند. زمانی که در معرض عملکرد بخار الکل متیل قرار می گیرد به صورت سیم پلاتینیوم نازک گداخته می شود وبه رنگ قرمز تبدیل می شود و به صورت یک کاتالیزور در می آید که الکل را به گاز فرمالدئید Formaldehyde تبدیل می کند. این پدیده از نظر اقتصادی برای ساخت فندک و… استفاده می شود.
داروسازی :
PtCl2 (NH3)2 دارویی است که برای درمان انواع سرطان مانند سرطان خون و سرطان testicular بکار می رود.
میزان مصرف ظاهری پلاتین در جهان در طی این دوره ( 2000 – 1995 ) از 177 کیلوگرم در سال 1995 به 256 کیلوگرم در سال 1998 و 491 کیلوگرم در سال 2000 افزایش یافته است.
در سال 2010 در مجموع 245 تن پلاتین فروخته شد که از این میان 113 تن در تولید ابزارهای کنترل گازهای سمی خودروها (46%) و 76 تن در ساخت جواهرات (31%) استفاده شده اند و ۳۵ تن باقیمانده هم به کاربردهایی چون سرمایه گذاری ، الکترودها ، داروهای ضد سرطان ، حسگرهای اکسیژن ، کلیدهای اشتعال و موتورهای توربینی (مثل جت) اختصاص یافتند.(31)
کاتالیزور / Catalyst
بیشترین مورد استفاده پلاتین به ساخت مبدل های کاتالیست خودروها مربوط می شود که گازهای سمی ناشی از احتراق سوخت در موتور یعنی مونوکسیدکربن، هیدروکربن های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن را به مواد بی خطر مثل بخار آب و دی اکسیدکربن تبدیل می کنند. برای این استفاده از پودر پلاتین همراه با دو فلز هم گروه آن پالادیم و رودیم استفاده می شود. قابلیت جذب هیدروژن و خاصیت های کاتالیزوری بالای پلاتین باعث شده تا در فرایندهای شیمیایی مختلف از جمله در تولید اسید سولفوریک، فرایند تبدیل الکل به فرمالدئید و کراکینگ تولیدات نفتی کاربرد داشته باشد و از آلیاژهای پلاتین – رنیوم برای تولید بنزین های مرغوب بدون سرب و اکتان بالا استفاده شود.(32)(33)
استاندارد / Standard
اندازه دقیق واحد کیلوگرم از سال 1879 جرم یک وزنه ساخته شده از آلیاژ 90% پلاتین و 10% ایریدیوم است. الکترود استاندارد هیدروژن نیز از پلاتین ساخته شده است. از سال 1889 تا 1960 اندازه دقیق متر طول یک میله از 90% پلاتین و 10% ایریدیوم بود. پیش از آن هم در سال 1799 تا 1889 یک میله ساخته شده از پلاتین اندازه دقیق متر را مشخص می کرد.
پلاتین به دلیل خصوصیت ضدفرسایش بالای خود برای این کاربردهای مرجع انتخاب شده است.(35)(34)
فلزات گرانبها / Precious metal
دومین کاربرد اصلی پلاتین در ساخت زیورآلات است. مقاومت پلاتین در مقابل تیرگی و خوردگی بسیار بیشتر از طلاست و شکل پذیری آن هم بالاتر از طلا و نقره و مس است. از همین رو پلاتین گزینه مناسبی برای ساخت جواهرات محسوب می شود. جواهرات پلاتین عمولا با عیار 950 از هزار ساخته می شوند.(36)
دیگر کاربردها / Other uses
در سطح لابراتواری از سیم های پلاتین برای استفاده در الکترودها استفاده می شود. همچنین با توجه به خنثایی شیمیایی در حرارت های بالا (تا حدود هزار درجه سانتیگراد) در ساخت ظرف های مخصوص ذوب فلز کاربرد دارد. از این فلز در ساخت ابزارهای مختلف پزشکی، پروتزهای دندان پزشکی، ترموکوپل ها و اتصال های الکتریکی نیز استفاده می شود.همچنین برای ساختن آهنرباهای قوی پلاتین و کبالت را با هم ترکیب می کنند. آندهای پلاتین هم به طور گسترده در سیستم های حفاظتی کاتدی برای کشتی های بزرگ، موج شکن های فولادی و لوله کشی ها کاربرد دارد.(37)(38)
تاثیر بر سلامتی / Health issues
از برخی از ترکیبات دارویی حاوی پلاتین برای شیمی درمانی برخی انواع سرطان استفاده می شود. پلاتین به عنوان فلز خطر جدی برای انسان ندارد، اما نمک های پلاتین خطراتی از قبیل دگرگونی ژنتیکی، سرطان، حساسیت های پوستی، تخریب ارگانهای بدن مانند معده، کلیه و مغز استخوان و سیستم شنوایی دارد. البته با توجه به مقاومت بسیار بالای پلاتین در مقابل فرسایش خطر واقعی این فلز در حد فلزات دیگر نیست.
علاوه بر این ها کاتالیزور پلاتین در تولید سیلیکون استفاده می شود. از یک ترکیب پلاتین به مخلوط سیلیکون اضافه می کنند که منجر به تسریع روند ارتباط متقابل شکل گیری یک محصول سیلیکون با خواص مورد نظر را می دهد. سیلیکون ها موادی با دوام در مقابل مواد شیمیایی ، بسیارمقاوم در برابر آتش می باشند. آنها همچنین قابل انعطاف ، ضد آب و عایق الکتریکی هستند .در نتیجه مواد سیلیکونی در زندگی روزمره به مقدار زیاد مورد استفاده می شوند.
همچنین از پلاتین در ساخت دیسک های سخت استفاده می کنند علاوه بر آلیاژ کبالت از یک پوشش پلاتینی در ساخت دیسک استفاده می کنند که که سبب می شود مقاومت دیسک بالا رود و دیتا ها در تراکم بیش تری ذخیره شوند حتی زمان دسترسی به اطلاعات نیز افزایش پیدا می کند.
پلاتین معمولا در ساخت مخازن شیشه ای با دوام و مقاوم به کار برده می شود زیرا پلاتین نقطه ذوب بالایی دارد و ترکیب آن با محلول مذاب شیشه ترکیب پایدار و مقاومی را می دهد که برای مصارف مختلف استفاده می شود.
از پلاتین در ساخت کلاهک و دماغه موشک ها و جت ها همچنین در ساخت نازل سوخت جت ها استفاده می شود.
از پلاتین به عنوان کاتالیزور در پیل های سوختی برای تولید اسیدسولفوریک و نفت استفاده می شود و دلیل این امر حل نشدن پلاتین در اسید است. همچنین نقش دیگر کاتالیزوری پلاتین در تولید الکل از فرمالدهید است.
همچنین به عنوان آشکارسازهای منوکسیدکربن استفاده می شود.
References
1- کتاب ثروت های طبیعی زمین – دانشمند جدید – 23 مه 2007
2- Stellman, Jeanne Mager (1998) – P. 141
3- Murata, K. J. (1958)
4- CRC contributors (2007-2008) – P. 26
5- پایگاه ارتباطات آنلاین آلسکا – 12 آوریل 2012
6- Xiao, Z. Laplante, A. R. (2004) P. 961-979
7- http://www.nucleonica.net/unc.aspx
8- Audi, G. Bersillon, O. Blachot, J. Wapstra, A.H. (2003).
9- Loferski, P. J. (October 2011).
10- Heiserman, David L. (1992).
11- Hunt, L. B.; Lever, F. M. (1969).
12- Lagowski, J. J., ed. (2004). Chemistry Foundations and Applications 3. Thomson Gale. pp. 267-268.
13- CRC press encyclopedia of materials and finishes, 2nd edition, Mel Schwartz , 2002
14- Materials handbook, fifteenth edition, McGraw-Hill, by John Vaccari, 2002
15- CRC contributors (2007-2008). (PlatinumIn) Lide, David R. p.15
16- Craig, Bruce D; Anderson, David S; International, A.S.M. (January 1995). P. 8-9
17- Thurner, Joseph J.; Zatko, David A. (1967). P. 182 – 185
18- Han, Y.; Huynh, H. V.; Tan, G. K. (2007). P. 4612
19- Krebs, Robert E. (1998). "Platinum". The History and Use of our Earth's Chemical Elements. Greenwood Press. pp. 124-127
20- Thurner, Joseph J.; Zatko, David A. (1967)Inorganic Syntheses 9: 182-185.
21- Smith, G. F.; Gring, J. L. (1933). "The Separation and Determination of the Alkali Metals Using Perchloric Acid. V. Perchloric Acid and Chloroplatinic Acid in the Determination of Small Amounts of Potassium in the Presence of Large Amounts of Sodium P. 3957-3961.
22- Perry, D. L. (1995). Handbook of Inorganic Compounds.CRC Press. pp. 296-298.
23- Lagowski, J. J., ed. (2004). Chemistry Foundations and Applications 3. Thomson Gale. pp. 267-268.
24- Han, Y.; Huynh, H. V.; Tan, G. K. (2007). "Mono- vs Bis(carbene) Complexes: A Detailed Study on Platinum(II)−Benzimidazolin-2-ylidenes". Organometallics 26 (18): 4612.
25- Ahrens,Sebastian;Strassner,Thomas (2006). "Detour-free synthesis of platinum-bis-NHC chloride complexes, their structure and catalytic activity in the CH activation of methane". Inorganica Chimica Acta 359 (15): 4789.
26- Karpov, Andrey; Konuma, Mitsuharu; Jansen, Martin (2006). "An experimental proof for negative oxidation states of platinum: ESCA-measurements on barium platinides". Chemical Communications (8): 838-840.
27- Karpov, Andrey; Nuss, Jürgen; Wedig, Ulrich; Jansen, Martin (2003). "Cs2Pt: A Platinide(-II) Exhibiting Complete Charge Separation". Angewandte Chemie International Edition 42 (39): 4818.
28- Jansen, Martin (2005). "Effects of relativistic motion of electrons on the chemistry of gold and platinum". Solid State Sciences 7 (12): 1464.
29- Ghilane, J.; Lagrost, C.; Guilloux-Viry, M.; Simonet, J.; Delamar, M.; Mangeney, C.; Hapiot, P. (2007). "Spectroscopic Evidence of Platinum Negative Oxidation States at Electrochemically Reduced Surfaces". Journal of Physical Chemistry C 111 (15): 5701.
30- Jansen, Martin (2005). "Effects of relativistic motion of electrons on the chemistry of gold and platinum". Solid State Sciences 7 (12): 1464.
31- Loferski, P. J. (October 2011) USGS Mineral Resources Program. Retrieved 2012-07-17.
32- Krebs, Robert E. (1998). "Platinum". The History and Use of our Earth's Chemical Elements. Greenwood Press. pp. 124-127.
33- Petrucci, Ralph H. (2007). General Chemistry: Principles & Modern Applications (9th ed.). Prentice Hall. p. 606.
34- Gupta, S. V. (2010). "Chapter 4. Metre Convention and Evolution of Base Units". Springer Series in Materials Science, Volume 122. p. 47
35- Feltham, A. M.; Spiro, Michael (1971). "Platinized platinum electrodes". Chemical Reviews 71 (2): 177.
36- Diamond Cutters International. Retrieved June 18, 2011.
37- Krebs, Robert E. (1998). "Platinum". The History and Use of our Earth's Chemical Elements. Greenwood Press. pp. 124-127
38- CRC contributors (2007-2008). "Platinum". In Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics 4. New York: CRC Press. p. 26.
Other References
http://www.lenntech.com/periodic/elements/pt.htm#Platinum
en.wikipedia.org/wiki/Platinum
http://www.chm.bris.ac.uk/webprojects2003/freedman/Platinum
ngdir.ir/ minemineral
enviromentalchemistry.com/Platinum
Webelements.com
مرجع بزرگ خرید و فروش فایل های قابل دانلود
دارای سیستم پیشرفته همکاری در فروش فایل
مشاوره در زمینه تدوین پروپوزال، پایان نامه، مقاله،…
www.FaraFile.ir
32