78, Platin (Pt)

span. platina = kleines Silber

Das Element Platin:

         
  Rh Pd Ag  
  Ir Pt Au  
  Mt Ds Rg  
         
 
   
   
   
   
   
   
   
Natürliche Entstehung von Platin (Nukleosynthese): Die Platin-Isotope mit den Massenzahlen 194, 195, 196 und 198 werden infolge r-Prozesse nach Supernova-Explosionen synthetisiert. Das Pt-192 hingegen kann nur durch s-Prozess aus Ir-191 gebildet werden, welches jedoch im Falle einer Neutronenaufnahme nur zu etwa 95% zu Pt-192 weiter zerfällt. Das leichteste der natürlich vorkommenden Isotope, das Pt-190 kann weder durch s- noch durch r-Prozesse gebildet werden, so dass hier nur ein γ-Prozess ausgehend von Os-190 zu dem Nuklid führen kann. Dies passiert anscheinend in stellarer Umgebung allerdings extrem selten, weil das Pt-190 nur zu 140 mg/kg im natürlichen Isotopengemisch vorkommt. Pt-192 entsteht zusätzlich in sehr geringem Umfang auch durch den radioaktiven Zerfall des seltenen und sehr langlebigen Quecksilber-Isotops Hg-196.

Natürlich zusammengesetztes Platin besteht zu 0,014% aus Pt-190, zu 0,782% aus Pt-192, zu rd. 33% aus Pt-194, zu 34% aus Pt-195, zu 25% aus Pt-196 und zu 7,2% aus Pt-198.

Pt-190 ist ein α-Strahler, mit einer Halbwertzeit von 650 Milliarden Jahren. Dadurch hat Platin eine sehr schwache natürliche Radioaktivität, die pro kg etwa 15 Becquerel beträgt. Sie ist damit zwar deutlich messbar, jedoch ca. 2000 mal geringer als jene des Kaliums natürlicher Zusammensetzung.

Die Platin-Synthese:
190Pt-Synthese:
(γ-Prozess:)

190Os + 1,38 MeV → 190Pt + 2β-

192Pt-Synthese:
(nur s-Prozess:)

191Ir + n → 192Pt + β- + 7,66 MeV

194Pt-Synthese:
(s-, und r-Prozesse)

193Ir + n → 194Pt + β- + 8,30 MeV

56Fe + 138n → 194Pt + 52β- + 1.088 MeV

195Pt-Synthese:
(s-, und r-Prozesse)

194Pt + n → 195Pt + 6,10 MeV

56Fe + 139n → 195Pt + 52β- + 1.094 MeV

196Pt-Synthese:
(s-, und r-Prozesse)

195Pt + n → 196Pt + 7,92 MeV

56Fe + 140n → 196Pt + 52β- + 1.102 MeV

198Pt-Synthese:
(s-, und r-Prozesse)

196Pt + 2n → 198Pt + 13,40 MeV

56Fe + 142n → 198Pt + 52β- + 1.115 MeV



Vorkommen von Platin: Im Universum kommt Platin durchschnittlich zu 5 μg/kg in der Materie vor (Rang 46). Nach Osmium ist es damit das zweithäufigste der Platingruppenelemente. Am Gesamtaufbau der Erde ist es mit durchschnittlich 1,67 mg/kg beteiligt (Rang 36), wodurch es nur etwas seltener als Lithium ist. Durch die Abreicherung in der Erdkruste besteht diese jedoch nur zu etwa 5 μg/kg aus dem Metall (Rang 74).

Platin kommt meist gediegen als Nugget oder Staub in Flussseifen legiert mit den anderen Platingruppenelementen vor. Daneben kommt es auch sulfidisch zusammen mit Palladium und Nickel in den seltenen Mineralien Braggit und Cooperit vor. In feinverteilter Form, oder ebenfalls an Schwefel gebunden kommt es auch in Kupfer-, Nickel- oder Silbererzen vor.

Platin-Vorkommen

Gediegen Platin[1]

Cooperit, (Pt|Pd|Ni)S[2]
Platin-Gewinnung: Platin wird in gediegener Form in Fluss-Seifen in Form von Pulver oder Nuggets gefunden. Zunehmende Bedeutung hat auch die Gewinnung aus Anodenschlämmen der elektrochemischen Kupfer-, Nickel- oder Cobaltgewinnung, in welchen sich das Metall zusammen mit Gold, Silber und den anderen Platingruppenelementen vorfindet.

Dabei muss das Platin von den anderen Metallen abgetrennt werden. Dieser Trennungsgang ist bereits beim Ruthenium beschrieben.

Das bei der Separation anfallende Ammoniumhexachloroplatinat wird entweder mit Hydraziniumchlorid im wässrigem Medium reduziert, wodurch ein pulveriges Platin erhalten werden kann. Durch thermische Zersetzung gelangt man zu einem Platinschwamm, welcher für Anwendungen als Kontaktkatalysator gut geeignet ist, da das Platin hierbei eine sehr große Oberfläche hat.


Formeln zur Platin-Gewinnung:

1. Reduktion mit Hydraziniumchlorid:
(NH4)2PtCl6 + 4N2H5Cl → Pt↓ + 6NH4Cl + 4HCl + 2N2

2. Thermolyse:
(NH4)2PtCl6 → Pt + 2NH3↑ + 2HCl↑ + 2Cl2

Chemie von Platin: Platin hat die Elektronenkonfiguration [Xe]6s14f145d9. Es betätigt in binären Verbindungen hauptsächlich die Oxidationsstufen +2, + 4 und selten auch +6. In Komplexverbindungen reagiert es in allen Oxidationsstufen zwischen 0 und +5. Die wichtigste und stabilste Oxidationsstufe ist wie bei Nickel und Palladium +2, wobei Verbindungen mit Pt(IV) im Allgemeinen reduktionsstabiler als vergleichbare des Palladiums sind. Die Oxidationsstufe +6 wird nur mit Fluor und Sauerstoff erreicht.

Verhalten an der Luft. Platin ist an der Luft sowohl in der Kälte als auch beim Erhitzen vollkommen beständig. Im Gegensatz zum Palladium reagiert es bei Rotglut nur unter erhöhtem Druck mit Sauerstoff zu Platin(II)oxid. Dieses zerfällt bei Erhitzen auf 950°C wieder in die Elemente. Platin kann also bis zum Schmelzen erhitzt werden, ohne dass es sich mit einer Oxidschicht überzieht.

Reaktionen mit Wasser, Säuren und Laugen. Gegenüber Wasser ist Platin in der Kälte und der Hitze beständig. Von Salpetersäure wird Platin nicht angegriffen, dagegen von sauerstoffhaltiger Salzsäure und Königswasser. Dabei bildet sich die Hexachloroplatinsäure.Oberhalb von 100°C reagiert es mitunter explosionsartig mit Perchlorsäure, oberhalb von 300°C dann auch mit konzentrierter Schwefelsäure. Gegenüber wässrigen Alkalien ist Platin stabil, von geschmolzenen Alkalien (Hydroxiden, Carbonaten) wird Platin stark angegriffen, wobei Hydroxoplatinate gebilet werden.

Reaktion von Platin in Königswasser:

Pt + 4HNO3 + 6HCl → H2PtCl6 + 4NO2 + 4H2O


Reaktionen mit Halogenen. Fluor setzt sich mit Platin beim Erhitzen zu Platin(IV)fluorid um, welches sich unter Druck mit weiterem Fluor zu Platin(VI)fluorid fluorieren lässt. Die Oxidationskraft dieser Verbindung ist so hoch, dass sie selbst Xenon und Sauerstoff Eleketronen entziehen kann, und mit diesen Verbindungen eingeht, in welchen die Elemente positiv polarisiert vorliegen: XePtF6 war die erste Edelgasverbindung, die jemals dargestellt wurde. Mit Chlor, Brom und Iod reagiert Platin beim Erhitzen zu Trihalogeniden, die jedoch als PtIIPtIVX6 beschrieben werden müssen. Diese lassen sich alle durch weitere Halogen-Zugabe zu Pt(IV)halogenide umsetzen. Mit Ammoniumhalogeniden sind aus den Pt(IV)halogeniden Hexahalogenidokomplexe PdX62- zugänglich. Ähnliche Reaktionen erfolgen auch mit den Pseudohalogeniden und Aziden.

Reaktionen mit Schwefel. Platin wird in der Hitze von Schwefel stark angegriffen, und bildet dabei PtS, welches weder in Säuren, noch in Laugen löslich ist. Es ist aber mit Sulfid-Ionen zur Komplexbildung befähigt, so z.B. mit Ammoniumpolysulfid, wo es einen Pentasulfidokomplex (s. unten) zu bilden vermag.

Reaktionen mit Wasserstoff. Platin nimmt bei Normaltemperatur und Druck keinen Wasserstoff auf. Bei Rotglut ist es jedoch für Wasserstoff ohne nennenswerten Widerstand durchlässig, so dass an einer Platinfolie Wasserstoff gereinigt werden kann. Binäre Platinhydride existieren nicht, jedoch Hydridokomplexe von Pt(II) und Pt(IV) mit Alkalimetallen und Erdalkalimetallen. Ebenso sind auch organische Derivate dieser Hydridoplatinate(II/IV) bekannt, wobei der Wasserstoff durch organische Phosphanaddukte ersetzt werden kann.

Komplexchemie. Von Platin sind zahlreiche Komplexe mit anorganischen und organischen Ionen und Molekülen bekannt. Es sind auch mehrkernige Komplexe bekannt, sowohl welche mit Pt-Pt-Bindungen als auch solche, wo mehrere Platinatome über Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. Die Halogenidokomplexe wurden bereits oben angesprochen. Weitere Beispiele seien etwa Nitrito-, Nitrato-, Acetato- oder Sulfatokomplexe des vierwertigen Platins. Mit Kohlenmonoxid bildet Platin kompliziert aufgebaute, anionische Komplexe mit Platin in negativen Oxidationsstufen. In Komplexen betätigt das Platin alle Oxidationsstufen zwischen 0 und 5, wobei die Oxidationsstufen +3 und +5 selten, +2 und +4 vorherrschend sind.

Platinverbindungen

Hexachloridoplatinsäure[2]
H2PtCl6

Kaliumtetrachloridoplatinat(II)[3]
K2PtCl4

Platin(II)chlorid (Fotomontage)[4]
PtCl2

Hexanitratoplatinat(IV)-Komplex
Pt(NO3)62-

Hexacarbonyltriplatinat-Komplex
Pt3(CO)62-

Decasulfidoplatinat(II)-Komplex
Pt(S5)22-


Verwendung von Platin und seinen Verbindungen : Platin und Platinlegierungen:
  • Schmuckmetall. Neben Gold und Silber ist Platin das wichtigste Schmuckmetall. So werden Ringe, Ketten, Ohrringe u.a. Schmuckgegenstände aus dem schön weißglänzenden Edelmetall gefertigt. Platin ist teurer als Gold!

  • Wertanlage und Münzmetall. Platin wird zu Barren und Münzen geschmolzen, welche als wertstabile Kapitalanlagen geschätzt sind. Eine recht bekannte Platin-Münze ist der Canadian Maple Leaf.

  • Chemische Apperaturen, Schmelztiegel. Dank seiner Passivität werden verschiedentliche Gegenstände oder Instrumente aus Platin gefertigt, die sich durch hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien auszeichnen. In der Analytik verwendet man Platintiegel zum Erstellen von Schmelaufschlüssen mit Lithiumtetraborat. Ebenso findet Platin Verwendung als Elektrodenmaterial.

  • Fahrzeugkatalysatoren. Platin katalysiert genau wie Iridium, Rhodium und Ruthenium den Abbau von Stickoxiden in Autoabgasen zu Stickstoff und Sauerstoff.

  • Katalysator in der chemischen Industrie Da Platin sowohl Wasserstoff, als auch Sauerstoff und Stickstoff zu aktivieren vermag, findet es als Kontaktkatalysator bei der Gewinnung von Schwefelsäure, Ammoniak und Salpetersäure Verwendung. Es kann ebenso als Katalysator zur Wasserstoffübertragung auf ungesättigte Kohlenwasserstoffe bzw. Fettsäuren verwendet werden (Cracken von Erdöl, Härten von Fetten).

  • Spitzen von Füllfederhaltern werden aus Platin-Palladium-Legierungen gefertigt, deren Härte durch Zugabe von Ruthenium erhöht wird.

  • Legierungen für Urmeter und Urkilogramm. Am 26. September 1889 wurde das dritte Urmeter von der Generalkonferenz für Maß und Gewicht durch einen Meterprototypen aus einer Legierung aus 90% Platin und 10% Iridium ersetzt. Auf diesem 102 cm langen Normal mit X-förmigem Querschnitt (20 x 20 mm) repräsentierten Strichgruppen die Länge von einem Meter. Definiert wurde er über den Abstand der Mittelstriche dieser Strichgruppen – aufgrund der Wärmeausdehnung des Materials bei einer Temperatur von 0°C. Diese Längendefinition besaß eine Genauigkeit von 10?7 und war damit um drei Größenordnungen genauer als das Urmeter von 1799. Kopien dieses Meterprototyps wurden an die Eichinstitute in vielen Ländern vergeben.[9]

    Seit 1889 bildet das – in der Metrologie sächliche – Internationale Kilogrammprototyp das Referenznormal für die Maßeinheit Kilogramm. Es handelt sich um einen Zylinder von 39 Millimeter Höhe und 39 Millimeter Durchmesser, der ebenfalls aus einer Legierung von 90% Platin und 10% Iridium besteht. Das Material ist chemisch weitestgehend inert, wodurch es zu keiner Massenveränderung infolge Oxidation oder sonstiger korrosiven Effekten kommen kann. Seine hohe Dichte minimiert, wie die Wahl der Geometrie, die Auswirkung von Oberflächeneffekten.[10]
Platinverbindungen
  • Zytostatika zur Krebstherapie, wie das Diamminplatin(II)chlorid (Handelsname Cisplatin) oder Oxaliplatin, ein organischer Platinkomplex.

  • Platin(VI)fluorid ist eines der wirksamsten Fluorierungsmittel; es oxidiert selbst Xenon und Sauerstoff.
Verwendung von Platin und seiner Legierungen

Platintiegel[6]

Spitze eines Füllfederhalters[5]

Canadian Platinum Maple Leaf[7]

Ring aus einer Pt/Ir-Legierung[8]

Meter-Prototyp-Kopien ("Urmeter")[11]

KFZ-Katalysator[12]


Quellen: [1] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: W. Oelen. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[2] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Materialscientist. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[3] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Rifleman 82. Das Bild ist von seinem Urheber als Public Domain veröffentlicht worden. Dies gilt weltweit.

[4] Fotomontage aus folgender Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Benjah-bmm27. Das Bild ist von seinem Urheber als Public Domain veröffentlicht worden. Dies gilt weltweit.

[5] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Mr. Checker. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[6] Eigenes Bild. Dieses Bild darf unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz frei verwendet werden. Bei Verwendung bitte einen Link auf mein Web-Angebot setzen.

[7] Das Bild ist gemeinfrei, da es ein gültiges Zahlungsmittel zeigt.

[8] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: 1791diamonds. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[9] Textquelle: Wikipedia, Urmeter.

[10] Textquelle: Wikipedia, Kilogramm. Absatz: Die Kilogrammprototype und -normale

[11] Bildquelle: Bild einer US-Behörde, welches in Ausübung des Dienstes angefertig wurde. Solche Bilder sind gemeinfrei, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist.

[12] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Stahlkocher. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.