Platin (Pt) và những điều bạn cần biết

-------------------BẠCH KIM--------------------
Platin hay còn gọi là bạch kim là một nguyên tố hóa học, ký hiệu Pt có số nguyên tử 78 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Tên Platin bắt nguồn từ thuật ngữ tiếng Tây Ban Nha platina del Pinto, nghĩa đen là "sắc hơi óng ánh bạc của sông Pinto".[1] Platin là một kim loại chuyển tiếp quý hiếm, màu xám trắng, đặc dẻo, dễ uốn. Mặc dù nó có sáu đồng vị tự nhiên, những Platin vẫn là một trong những nguyên tố hiếm nhất trong lớp vỏ Trái Đất với mật độ phân bố trung bình khoảng 0,005 mg/kg. Platin thường được tìm thấy ở một số quặng niken và đồng, chủ yếu là ở Nam Phi chiếm 80% tổng sản lượng trên toàn thế giới.

Platin thuộc nhóm 10 của bảng tuần hoàn cho nên nó có tính trơ, rất ít bị ăn mòn thậm chí ở nhiệt độ cao, vì vậy nó được xem là một kim loại quý. Platin thường xuất hiện ở trong bồi tích tự nhiên của một số con sông, nó lần đầu tiên được sử dụng để sản xuất các đồ tạo tác bởi người bản xứ Nam Mỹ thời kỳ tiền Columbus. Platin đã từng được nhắc đến trong các bản thảo ở châu Âu vào đầu thế kỷ 16, nhưng vẫn không được phổ biến cho đến năm 1748, khi Antonio de Ulloa báo cáo về một loại kim loại mới có nguồn gốc từ Colombia, sau đó Platin đã trở thành tâm điểm của các cuộc điều tra khoa học.

Platin được sử dụng trong làm chất xúc tác, trang thiết bị phòng thí nghiệm, thiết bị điện báo, các điện cực, nhiệt kế điện trở bạch kim, thiết bị nha khoa, và đồ trang sức. Platin là một vật liệu khan hiếm, quý và rất có giá trị bởi vì sản lượng khai thác hằng năm chỉ tầm vài trăm tấn. Vì là một kim loại nặng, nó có ảnh hưởng không tốt đối với sức khỏe khi tiếp xúc với các muối của nó, nhưng do khả năng chống ăn mòn cho nên nó ít độc hại hơn so với các kim loại khác. Một số hợp chất của Platin, đặc biệt là cisplatin, được sử dụng để dùng trong hóa trị liệu chống lại một số loại ung thư.
Tính chất chung
Tên, ký hiệu Platin, Pt
Phiên âm /ˈplæt.n.əm/
or /ˈplæt.nəm/
Hình dạng Xám trắng
Platin trong bảng tuần hoàn
Cubic-face-centered.svg

78 Pt









Số nguyên tử 78
Khối lượng nguyên tử chuẩn 195,084
Phân loại Kim loại chuyển tiếp
Nhóm, phân lớp 10, d
Chu kỳ Chu kỳ 6
Cấu hình electron [Xe] 4f14 5d9 6s1
mỗi lớp 2, 8, 18, 32, 17, 1
Tính chất vật lý
Màu sắc Xám trắng
Trạng thái vật chất Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy 2041,4 K ​(1768,3 °C, ​3214,9 °F)
Nhiệt độ sôi 4098 K ​(3825 °C, ​6917 °F)
Mật độ (gần nhiệt độ phòng) 21,45 g·cm−3 (at 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 19,77 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy 22.17 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 469 kJ·mol−1
Nhiệt dung 25,86 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 2330 (2550) 2815 3143 3556 4094
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2 ​Bazơ nhẹ
Độ âm điện 2,28 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 870 kJ·mol−1
Thứ hai: 1791 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị empirical: 139 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 136±5 pm
Bán kính Van der Waals 175 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm mặt
Độ giãn nở nhiệt 8,8 µm·m−1·K−1 (at 25 °C)
Độ dẫn nhiệt 71,6 W·m−1·K−1
Điện trở suất at 20 °C: 105 n Ω·m
Tính chất từ Thuận từ
Mô đun Young 168 GPa
Mô đun cắt 61 GPa
Mô đun nén 230 GPa
Hệ số Poisson 0,38
Độ cứng theo thang Mohs 4–4,5
Độ cứng theo thang Vickers 549 MPa
Độ cứng theo thang Brinell 392 MPa
Số đăng ký CAS 7440-06-4
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Platin
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
190Pt 0.014% 6,5×1011 năm α 3.18 186Os
192Pt 0.782% 192Pt ổn định với 114 nơtron
193Pt Tổng hợp 50 năm ε ? 193Ir
194Pt 32.967% 194Pt ổn định với 116 nơtron
195Pt 33.832% 195Pt ổn định với 117 nơtron
196Pt 25.242% 196Pt ổn định với 118 nơtron
198Pt 7.163% 198Pt ổn định với 120 nơtron
Platin có tính axit nhẹ nên nó có ái lực lớn đối với lưu huỳnh, ví dụ lưu huỳnh trong dimethyl sulfoxid (DMSO), tạo thành một số phức chất DMSO tùy theo dung môi phản ứng.[6]
Đồng vị
Platinum có sáu đồng vị tự nhiên: 190Pt, 192Pt, 194Pt, 195Pt, 196Pt, và 198Pt. Phổ biến nhất trong số này là 195Pt, chiếm tỉ lệ 33,83%. Đây là đồng vị ổn định duy nhất có spin khác 0; spin l=1/2. Đồng vị 190Pt là hiếm nhất, chỉ chiếm 0,01%. Trong số các đồng vị tự nhiên, chỉ có 190Pt là không ổn định, mặc dù nó bị phân rã với chu kỳ bán rã 6,5 × 1011 năm.198Pt cũng phân rã alpha, nhưng với chu kỳ bán rã lớn hơn 3,2 × 1014 năm, cho nên nó được coi là ổn định. Platin cũng có 31 đồng vị tổng hợp khác nhau, có khối lượng nguyên tử từ 166 đến 202, nâng tổng số đồng vị lên 37. Trong số các đồng vị này, 166Pt là ít ổn định nhất với chu kỳ bán rã 300 μs, ổn định nhất là 193Pt với chu kỳ bán rã 50 năm. Hầu hết các đồng vị Platin phân rã hạt nhân theo kiểu kết hợp giữa phân rã beta và phân rã alpha.188Pt, 191Pt, và 193Pt thường phân rã khi bắt electron.190Pt và 198Pt phân rã beta kép.[7]

Phân bố

Bạch kim tự nhiên
Platin là một kim loại cực kỳ hiếm,[8] nó chỉ chiếm mật độ 0.005ppm trong lớp vỏ Trái Đất[9][10]. Platin tự nhiên thường được tìm thấy ở dạng tinh khiết và hợp kim với Iridi như platiniridium. Phần lớn Platin tự nhiên được tìm thấy ở các lớp trầm tích đại trung sinh. Các mỏ bồi tích được khai thác bởi người Nam Mỹ thời kỳ tiền Columbus ở Chocó Department, Colombia vẫn còn là nguồn cung cấp các kim loại nhóm Platin. Một mỏ bồi tích lớn khác ở dãy núi Ural, Nga cũng đang được khai thác.[3]

Trong các mỏ niken và đồng, các kim loại nhóm Platin thường xuất hiện ở dạng muối sulfua như (Pt,Pd)S, Te2− như PtBiTe, antimonat (PdSb), asenua như PtAs2 và các dạng hợp kim với Ni và Cu. PtAs2 là nguồn platin chính trong quặng nickel ở mỏ Sudbury Basin, Ontario Canada. Mỏ Merensky Reef ở Gauteng, Nam Phi chứa nhiều quặng sunfua của các kim loại quý hiếm Pt, Pd và Ni.[11]

Năm 1865, crôm đã được phát hiện trong khu vực Bushveld của Nam Phi, tiếp theo sau đó là platin vào năm 1906.[12] Đây là nơi có trữ lượng platin lớn nhất được biết đến.[13] Ngoài ra còn 2 mỏ đồng-niken trữ lượng lớn gần Norilsk ở Nga và lưu vực Sudbury Canada. Ở lưu vực sông Sudbury, mật độ platin trong quặng niken thực tế hiện nay chỉ là 0,5 ppm. Các mỏ nhỏ hơn có thể được tìm thấy ở Hoa Kỳ,[13] ví dụ như trong dãy Absaroka ở Montana.[14] Trong năm 2009., Nam Phi là nước sản xuất platin hàng đầu, chiếm gần 80% tổng sản lượng toàn thế giới, tiếp theo là Nga với 11%.[15]

Platin tồn tại với mật độ phân bố cao ở Mặt Trăng và các thiên thạch. Tương ứng, platin được tìm thấy hơi nhiều ở những nơi bị sao băng va chạm trên Trái Đất kết hợp với tác động của núi lửa, các lưu vực Sudbury là một ví dụ.[16]

Hợp chất
Halogen
Acid Hexachloroplatinic có lẽ là hợp chất bạch kim quan trọng nhất, vì nó tạo nên các hợp chất platin khác. Bản thân acid này được ứng dụng trong nhiếp ảnh, khắc kẽm, mực in không phai, mạ, làm gương, nhuộm màu sứ, và như một chất xúc tác.[17]

Tác dụng của acid hexachloroplatinic với muối amoni, chẳng hạn như clorua amoni, tạo thành hexachloroplatinate amoni[5] gần như không tan trong dung dịch amoniac. Đốt nóng muối amoni này với sự có mặt của hiđrô sẽ tạo ra platin nguyên chất.[18] Kali hexachloroplatinate cũng không tan, và acid hexachloroplatinic đã được sử dụng trong việc xác định ion kali bằng phương pháp phân tích trọng lượng.[19]

Khi acid hexachloroplatinic được đun nóng, nó phân hủy bằng Pt(IV)clorua và Pt(II)clorua rồi thành platin nguyên tố theo các bước phản ứng sau:[20]

(H3O)2PtCl6·nH2O cân bằng với PtCl4 + 2 HCl + (n + 2) H2O
PtCl4 cân bằng với PtCl2 + Cl2
PtCl2 cân bằng với Pt + Cl2
Cả ba phản ứng đều là phản ứng thuận nghịch. Platin(II) và Platin(IV)bromua cũng có những phản ứng tương tự. Platin hexafluoride là một chất ôxy hóa mạnh có khả năng oxy hóa cả oxy.

O2 + PtF6 → O2[PtF6]
Ôxít
Ôxít Platin(IV), PtO2, còn được gọi là chất xúc tác của Adams, là một chất bột màu đen hòa tan trong dung dịch KOH và acid đậm đặc.[21] PtO2 và hiếm hơn là PtO đều bị phân hủy khi đun nóng.[2] Ôxit Platin(II,IV), Pt3O4, được hình thành từ phản ứng sau đây:

2 Pt2+ + Pt4+ + 4 O2− → Pt3O4
Platinum cũng tạo một triôxít với số ôxy hóa +4.