4.3 Фізико-металургійні основи платини 4.3.1 Основні властивості платини
Платина – символ Рt (лат. Рlatium), хімічний елемент 6-го перехідного періоду періодичної системи. Для нього характерне заповнення 5d-електронних орбіталей за наявності одного або двох s-електронів на вищих 6s-електронних орбіталях.
Будучи елементом перехідного періоду, платина характеризується різними ступенями окиснення. У більшості своїх сполук платина проявляє ступені окиснення +2 і +4. Як у тому, так і в іншому стані, завдяки високим зарядам, невеликим іонним радіусам і наявності незаповнених d-орбіталей вона становить типовий комплексоутворювач. Так, у розчинах всі його сполуки, включаючи прості (галогеніди, сульфати, нітрати), перетворюються на комплексні, оскільки в комплексоутворенні беруть участь іони сполук, наявних у розчині, а також вода. Тому гідрометалургія платини базується на використовуванні її комплексних сполук.
Платина дуже тугоплавкий і труднолетучий метал, кристалізується в гранецентровані кубічні (г.ц.к.) гратки. При дії на розчини солей відновниками метал може бути отриманий у вигляді "черні", що має високу дисперсність.
Платина у гарячому стані добре прокатується і зварюється. Характерною властивістю є здатність абсорбувати на поверхні деякі гази, особливо водень і кисень. Схильність до абсорбції значно зростає у металу, що знаходиться у тонкодисперсному і колоїдному станах. Платина (особливо платинова чернь) досить сильно поглинає кисень: 100 об'ємів кисню на один об'єм платинової черні. Внаслідок здатності до абсорбції газів платину застосовують як каталізатори при реакціях гідрогенізації і окиснення. Каталітична активність збільшується при використанні черні.
При звичайній температурі платина не взаємодіє з мінеральними і органічними кислотами. Сірчана кислота при нагріванні повільно розчиняє платину. Повністю платина розчиняється у царській горілці:
ЗРt +4НNО3+18НСl = 3Н2[РtС16] + 4NO +8Н2О. (4.20)
При розчиненні виходить гексахлороплатинова, або платинохлористоводнева, кислота Н2[Р1:С16], яка при випарюванні розчину виділяється у вигляді червоно-бурих кристалів складу Н2[Р1:С16] · Н2О. При підвищених температурах платина взаємодіє з їдкими лугами, фосфором і вуглецем.
З киснем платина утворює оксиди: РtO, Рt2O3 і РtO2. Оксид РtO виходить при нагріванні порошку платини до 430°С в атмосфері кисню при тиску 0,8 МПа. Оксид Рt2О3 можна отримає при окисненні порошку металевої платини розплавленим пероксидом натрію. Оксид РtO2 - порошок чорного кольору - виходить при кип'яченні гідроксиду платини з лугом: 2Рt(ОН) 2=РtO2+Рt+2Н2О.
Гідроксид платини можна отримати обережним доливанням лугу до розчину хлороплатинату калію:
К2[РtС16] + 4КОН = Рt(ОН)4 + 6КС1. (4.21)
Сірчиста сполука РtS - порошок коричневого кольору, не розчинний у кислотах і царській горілці; РtS2 – чорний осад, отримуваний з розчинів дією сірководню, розчинний у царській горілці.
Хлориди натрію часто використовують в гідрометалургії і аналітичній практиці. При 360°С дією хлору на платину можна отримати тетрахлорид РtС14, який при температурі вище 370°С переходить у трихлорид РtС13, а при 435°С розпадається на хлор і металеву платину; РtС12 розчиняється у слабій соляній кислоті з утворенням платино-хлористоводневої кислоти Н2[РtС14], при дії на яку солей металів виходять хлороплатиніти Ме2[РtC14] (де Ме - К, Nа, NН4 і т.д.). Тетрахлорид платини РtС14 при дії соляної кислоти утворює платинохлористоводневу кислоту Н2[PtС16]. Її солі – хлороплатинати Ме2[РtС16]. Практичний інтерес становить хлороплатинат амонію (NН4)2[РtС1]6 – кристали жовтого кольору, малорозчинні у воді, спирті і концентрованих розчинах хлористого амонію. Тому при афінажі платину відокремлює від інших платинових металів, облягаючих у вигляді (NН4)2[РtС16].
У водних розчинах сульфати легко гідролізуються, продукти гідролізу в значному інтервалі рН знаходяться в колоїдному стані. За наявності хлорид-іонів сульфати платини переходять у хлороплатинати.