Степень окисления платины (Pt): в соединениях, как определить, примеры

Теория:

Степень окисления платины (Pt) в большинстве своих химических связей принимает значения +2 и +4.

Также существуют степени окисления +1, +3, +5 и +6, но они крайне нестабильны и существуют только в особых условиях.

Например, в составе некоторых комплексных соединений или при взаимодействии с сильными окислителями (фтором, кислородом при высоких температурах).

Кроме того, встречается и отрицательная степень окисления (например, −1 или −2) — она наблюдается в редких случаях, в составе определённых металлоорганических комплексов и интерметаллидов.

Где платина выступает в роли акцептора электронной плотности, такие соединения малоизучены и не распространены в обычной химической практике.

Выделяют также показатель 0, который относится к простому веществу в его естественном металлическом состоянии — то есть к элементарной платине (Pt) в виде металла, не вступившего в химическую связь.

Например для наиболее стабильной СО +4: в популярном лабораторном реактиве H₂[PtCl₆] (гексахлороплатиновая кислота) заряд центрального иона равен +4.

Для сопоставления, СО +2: часто встречается в таких веществах, как PtCl₂ (хлорид платины II) или комплексных солях типа соли Пейроне.

• Почему +2 и +4? Платина — это 5d-элемент. Электронная конфигурация [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹ позволяет ей легко задействовать s-электрон и часть d-электронов для формирования прочных связей.
• Эффект стабильности: Для платины характерно образование плоскоквадратных комплексов в состоянии +2 и октаэдрических в состоянии +4, что энергетически очень выгодно.
• Почему редко выше +6? Хотя теоретически платина может отдавать больше электронов, высшие степени окисления (например, +6 в PtF₆) требуют крайне агрессивных условий и очень сильных окислителей.

Рис. 1. Варианты степеней окисления платины: от 0 до +6.

Превалирующими формами являются +2 и +4, которые определяют свойства большинства катализаторов и лекарственных препаратов на основе этого металла.

Важно учитывать, что химия платины в различных валентных состояниях легла в основу создания противоопухолевых средств (например, цисплатина), где именно геометрия связей и заряд металла играют решающую роль.

На свойства элемента влияют электронное строение (5d⁹ 6s¹), эффект лантаноидного сжатия и достаточно высокое значение электроотрицательности — 2,28 по шкале Полинга.

Почему +2 и +4 — самые стабильные степени окисления у платины

Причина непоколебимости данных состояний кроется в формировании симметричных и прочных координационных сфер вокруг атома металла.

1. В простом веществе (Pt⁰): Заряд равен 0. Конфигурация: [Xe] 4f14 5d9 6s1.
2. В ионе (Pt⁺²): Платина лишается 2 электронов. Конфигурация: [Xe] 4f14 5d8.

Рис. 2. Процесс окисления платины: путь от инертного металла до устойчивых катионов +2 и +4 за счет перестройки электронной оболочки.

Степень окисления платины в соединениях

В зависимости от агрессивности среды и природы лигандов, платина в соединениях проявляет степень окисления, которая меняет ее реакционную способность и цвет:

• Оксид платины(IV) (PtO₂): Pt +4, O -2.
• Хлорид платины(II) (PtCl₂): Pt +2, Cl -1.
• Гексафторид платины (PtF₆): Pt +6.
• Тетрахлороплатинат(II) калия (K₂[PtCl₄]): Pt +2.
• Сульфид платины(IV) (PtS₂): Pt +4.

Высшая степень окисления

Высшая степень окисления Pt составляет +6. Это состояние крайне нестабильно и проявляется лишь в единичных соединениях с фтором или в составе оксофторидов.

Низшая степень окисления

Для платины в комплексных соединениях возможна степень окисления 0 (например, в карбонилах), а сам металлический атом платины имеет степень окисления 0 в чистом слитке.

Промежуточные степени окисления

Степень окисления платины в веществах иногда принимает значения +1, +3 или +5. Однако такие формы являются переходными и стремятся перейти в более устойчивые +2 или +4.

Важно: Гексафторид платины (Pt+6) — настолько мощный окислитель, что именно с его помощью впервые удалось окислить благородный газ ксенон, что перевернуло представления о химии.

Почему платина чаще отдает электроны (заряды +2, +4), а не принимает?

Знак заряда обусловлен типично металлическим характером элемента и его положением в d-блоке:

1. Положительная СО (+): Платина выступает донором, отдавая электроны более активным неметаллам.
2. Нулевая СО (0): Характерна для тяжелого, блестящего и благородного металла, устойчивого к химии.
3. Отрицательная СО (-): Чрезвычайно редка и зафиксирована только в особых интерметаллидах с активными металлами (например, платиниды щелочных металлов).

4 способа определить степень окисления платины

По таблице Менделеева

1. Семейство: d-элемент (платиновые металлы).
2. Валентные электроны: 10 (9 на 5d и 1 на 6s-подуровне).
3. Атомная масса платины: 195,1 а.е.м.

По валентности (Число связей)

Как и у большинства металлов ее группы, валентность платины чаще всего равна IV или II.

1. В диоксиде (PtO₂): Платина образует четыре связи с кислородом, СО — +4.
2. В хлориде (PtCl₂): Металл проявляет валентность II, СО — +2.

По электронной конфигурации

1. Электронная формула платины: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹.
2. Атому платины степени окисления +2 и +4 достичь проще всего, так как это приводит к образованию стабильных координационных структур.

Для просмотра распределения электронов используй таблицу квантовых чисел.

По химическому соединению (Алгебраический расчет)

Пример для K₂PtCl₆ (гексахлороплатинат IV калия):

Сумма СО равна 0. Калий всегда +1, хлор -1. Обозначим Pt как x.

2·(+1) + x + 6·(-1) = 0 ⇒ 2 + x — 6 = 0 ⇒ x = +4

Примеры степеней окисления платины

Шпаргалка для платины

• +4 и +2 — фундаментальные степени окисления, встречающиеся почти везде.
• Комплексообразователь — платина является чемпионом по созданию сложных координационных солей.
• Благородство — в СО 0 металл практически не реагирует с кислотами, кроме «царской водки».

Пример решения задачи:

Проверка знаний

1) Платина входит в группу благородных металлов.

2) Стабильные степени окисления платины — это +2 и +4.

3) Платина никогда не проявляет степень окисления +6.

4) Гексахлороплатиновая кислота содержит платину в СО +4.

5) Соединения платины часто используются в медицине как цитостатики.

Часто задаваемые вопросы