Iridium Palladium  Darmstadtium Gold
 Platin                                              78Pt
 engl. Platinum; span. platina („kleines Silber“)
 
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Relat. Atommasse   
Ordnungszahl    
Schmelzpunkt    
Siedepunkt    
Oxidationszahlen     
Dichte    
Härte (Mohs)     
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit  
  
  
  
  
 
195,084    
78    
1768,2 °C    
3825 °C    
6, 5, 4, 2, 0    
21,5 g/cm³   
4,3    
2,28 (Pauling)      
[Xe]4f145d96s1   
Pt-190: 0,014%   
Pt-192: 0,782%   
Pt-194: 32,967%   
Pt-195: 33,832%   
Pt-196: 25,242%   
Pt-198: 7,163%
 
   
     

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26 sek
Dieser Versuch zeigt die katalytische Wirkung eines Platindrahtes, der auf dem Docht einer Lampe sitzt.
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55 sek
Kann die Schmelzperle aus Platin der heißen Salpetersäure widerstehen?
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr
Gefahren (H-Sätze)  
H 228

Diese Kennzeichnung gilt für Pulver. 
Das kompakte Metall ist nicht 
kennzeichnungspflichtig.
CAS-Nummer 
7440-06-4

  
 
 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften

Platin ist ein silbrig glänzendes, sehr zähes Schwermetall. Es ist weicher als zum Beispiel Iridium, Osmium, Palladium oder Rhodium. Im Vergleich zum Palladium ist Platin edler und beständiger. Vergleicht man Schmelzperlen aus Palladium und Platin, die längere Zeit an der Luft liegen, dann erhält das Palladium eine deutlichen Gelbschimmer. Platin ist auch stabiler als Gold und wird daher für Fassungen von teuren Edelsteinen verwendet. Es lässt sich gut zu feinen Drähten und Folien verarbeiten. Aus 30 Gramm Platin kann ein drei Kilometer langer Draht hergestellt werden.  

  
 
Osmium, Palladium und Platin

Osmium, Palladium und Platin
  
 Das Platin (rechts) hat keine Farbtönung im Vergleich zum Osmium (links) und Palladium (Mitte).
 
 
Bei den schwersten chemischen Elementen belegt Platin mit seiner Dichte von 21,5 g/cm³ nach Osmium und Iridium den dritten Platz. Das Metall kann große Mengen Wasserstoff und auch Sauerstoff absorbieren. Da diese Elemente dabei aktiviert werden, besitzt das Platin eine bedeutende Rolle als Katalysator. In fein verteilter Form glüht Platin in Wasserstoffgas oder Methanoldampf auf und vermag diese zu entzünden.


Platinbeschichtete Kugel im Wasserstoff-Strom

Platin als Katalysator
 
Die Kugel glüht auf und zündet den Wasserstoff.

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Das Edelmetall wird an der Luft von Wasser und nichtoxidierenden Säuren nicht angegriffen. Heißes Platin reagiert nur ganz langsam mit dem Luftsauerstoff. Das dabei in geringen Mengen entstehende Platinoxid PtO2 verflüchtigt sich. Oberhalb 100 °C findet eine Reaktion mit Salzsäure, rauchender Salpetersäure, Flusssäure und Perchlorsäure statt. Mit Schwefelsäure erfolgt eine Reaktion erst bei 300 °C, mit Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Natriumcyanid sogar erst ab 400 °C.


Platin in Salpetersäure und in Königswasser

  Platin in Königswasser
 
In kalter Salpetersäure löst sich Platin nicht (links). Gibt man noch konzentrierte Salzsäure hinzu (rechts), entstehen im Königswasser naszierendes Chlor und Nitrosylchlorid. Diese greifen das Metall an und lösen es langsam auf.


In Königswasser löst es sich langsam auf. Dabei entsteht Hexachloroplatin(IV)-säure. Aus einer wässrigen Lösung kristallisiert diese aus, dabei bilden sich orangegelbe Kristalle.
Von Fluor und Brom wird Platin bereits bei Zimmertemperatur und von Chlor ab 250 °C angegriffen, wobei die entsprechenden Salze entstehen. Geschmolzenes Platin kann mit anderen Metallen legiert werden.
 
  
Platinkristalle

Platin Kristalle
 
Diese Kristalle wurden künstlich gezüchtet.

   
Toxikologie 
Fein verteilte Platinstäube gelangen zusammen mit Palladiumstäuben aus dem Autokatalysator in die Umwelt. Durch die Einführung des Katalysators hat die messbare Platinstaubkonzentration erheblich zugenommen. In wie weit die Metallstäube als Allergen oder Umweltgift in Frage kommen, ist noch nicht abschließend geklärt. [Lit 89]  Bekannt ist, dass lösliche Platinverbindungen eine Platinose auslösen können. Diese äußert sich in Atemnot, Bindehautentzündungen und Nesselsucht.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   sehr selten

Platin ist etwas seltener als Gold. Es findet sich in der Natur als Gemisch fünf stabiler Isotope und einem sehr langlebigen radioaktiven Isotop. Natürliches Platin kommt meist zusammen mit anderen Platinmetallen als gediegen Platin, zum Beispiel mit Palladium, Rhodium, Iridium, Osmium, Ruthenium. Reines Platin kristallisiert nach dem kubischen Kristallsystem

   
 
Platinwürfel aus Konder, Sibirien
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 Natürliches Platin kristallisiert nach dem kubischen System.
 

Es existieren einige Platinminerale wie Sperrylith (Platinarsenid) oder Geversit (Platinsulfid), die für die Platingewinnung von Bedeutung sind. Die wichtigsten Vorkommen für gediegen Platin finden sich im Merensky Reef in der Republik Südafrika, sowie in Sudbury, Kanada, im Ural und in Stilwater, USA. Im Ural wurde 1843 ein zwölf Kilogramm schwerer Platinnugget gefunden.   
   
   
Sperrylith aus Norilsk in Ostsibirien
 
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Der Sperrylith ist ein Platinerz, das aus Platinarsenid aufgebaut ist.
  
 
Geschichte 
Das Metall wurde im 1. bis 3. Jahrhundert nach Christus von den südamerikanischen Indianern der Mayavölker zur Herstellung von Plastiken verwendet. Vermutlich hielten sie das silberglänzende Metall jedoch für Silber. Die Spanier konnten zuerst mit dem Metall nichts anfangen. Beim Goldwaschen setzten sich zusammen mit Gold sehr kleine Körnchen eines grauweißen Metalls ab. Sie nannten die Kügelchen Platina (=abwertende Verkleinerungsform mit der Bedeutung „kleines Silber“). Die spanischen Goldsucher warfen die Kügelchen zurück in die Flüsse. Zuerst wurde der Export von Platin nach Spanien verboten, da Fälscher Münzen aus Platin herstellten und sie mit Gold überzogen. 


Der italienische Gelehrte Giulio Cesare Scaliger (1484–1558) beschrieb 1557 ein silbrig glänzendes Metall, das „nicht im normalen Feuer schmelzbar ist". Scaliger erkannte damit als erster den speziellen Charakter des neues Metalls. Zur Feststellung seiner chemischen Eigenschaften führten in der Folgezeit verschiedene Chemiker Schmelzversuche durch. Zuerst verwendeten sie einen Schmelzofen, der zur Herstellung von Porzellan diente. Der französische Chemiker Antoine Lavoisier nahm ein Brennglas mit drei Meter Brennweite und eine Linse mit 1,2 Meter Durchmesser. Die Schmelzversuche schlugen zunächst alle fehl, obwohl Lavoisiers Brennglas Temperaturen von bis zu 1540 °C erzeugte. Es gelang ihm erst nach jahrelangen Versuchen mit Hilfe von Sauerstoff, ein Platinkügelchen zu schmelzen. Um 1783 entwickelte der Franzose Guyton de Morveau (1737–1816) eine industriell verwertbare Schmelzmethode: Die Zugabe von Arsenpulver und Pottasche ermöglichten das Schmelzen bei geringerer Hitze. Danach interessierten sich die Juweliere für das Metall.


Antoine Lavoisiers Schmelzversuch
 
Lavoisiers Schmelzversuch
 
Lavoisiers versuchte mit einem Brennglas Platin zu schmelzen.
 
  
Pierre Francois Chabaneau stellte Anfang des 18. Jahrhunderts in Spanien einen Würfel mit zehn Zentimeter Kantenlänge her. Sein Freund konnte den 23 Kilogramm schweren Würfel nicht heben und glaubte, er sei am Tisch befestigt.

Im Jahr 1800 erwarben zwei Londoner Metallurgen 163 Kilogramm Platin, das aus Südamerika herausgeschmuggelt worden war. Sie untersuchten den schwarzen Rückstand beim Lösen in Königswasser. Bei der Zugabe von Quecksilbercyanid erhielten sie eine gelbe Ausfällung, die nach dem Erhitzen ein neues, silbrig glänzendes Metall hervorbrachte. Es erhielt den Namen Palladium, in Anlehnung an den Planetoiden Pallas, der im selben Jahr entdeckt worden war. In den folgenden Jahren gelang es verschiedenen Chemikern, vier weitere Platinmetalle im Rückstand zu isolieren: Rhodium (nach der griechischen Bezeichnung für „Rose“), das harte Iridium, das giftige Osmium und das Ruthenium, das von dem russischen Chemiker Karl Ernst Klaus in Russland entdeckt worden war und nach einer alten Bezeichnung für Russland benannt wurde.

Im Jahr 1828 erschien zu Ehren des Zars Nikolaus I. die erste Platinmünze. 1837 wurde das Edelmetall erstmals als Schaltkontakt in Telegraphengeräten eingesetzt und 1863 nahm der Erfinder Edison Platin als Glühfaden für Glühlampen. Ab 1901 diente Platin als Katalysator beim Ostwaldverfahren zur Herstellung von Salpetersäure.

Von 1889 bis 2019 galt das in Paris aufbewahrte Urkilogramm als Referenzgewicht für die Basis-Einheit Kilogramm. Es besteht aus einem Zylinder mit einer Legierung aus 90% Platin und 10% Iridium. Der Zylinder ist 39 Millimeter hoch und besitzt den gleichen Durchmesser. In zahlreichen Ländern befinden sich Kopien des Urkilogramms, so auch am Bundesamt für Metrologie METAS in Bern. Dieses Urkilogramm ist das Referenzgewicht für alle Eichgewichte innerhalb der Schweiz. Ab dem 20. Mai 2019 wird die Basis-Einheit Kilogramm von der Planckschen Konstante abgeleitet.


Eidgenössisches Urkilogramm
        Eidgenössisches Urkilogramm
 
Das ehemalige Urkilogramm des Bundesamtes für Metrologie METAS in Bern enthält 90% Platin und 10% Iridium.

  
Herstellung     
Nach dem Abbau unter Tag wird das Gestein, das die verschiedenen Platinmetalle führt, einer langwierigen Behandlung unterzogen. Nach einer Anreicherung durch Flotation wird das Konzentrat im Lichtbogen geschmolzen. Durch das Einblasen von Sauerstoff in die Schmelze entsteht aus den enthaltenen Sulfiden Schwefeldioxid, das zu Gewinnung von Schwefelsäure verwendet werden kann. Nach dem Abkühlen erhält man durch eine magnetische Abtrennung Nickel, in dem sich auch das Kupfer befindet. Nach dem klassischen Prozess, der heute nicht mehr so verbreitet ist, erfolgt die Trennung der Platinmetalle durch eine Reihe von Schmelz- und Auflösungsprozessen. Die Platinmetalle werden nach einem anfänglichen Reinigungsprozess mit Königswasser versetzt. Dabei gehen Platin, Palladium und Gold in Lösung, während die anderen Platinmetalle im Rückstand verbleiben. Das Gold wird mit Eisenchlorid FeCl2 und das Palladium mit Ammoniumchlorid NH4Cl abgetrennt. Das dabei entstehende Ammoniumhexachloroplatinat wandelt sich durch Glühen und Raffination in reines, 99,9%iges Platin um. Ein Teil des Platins wird auch aus Abfällen und Altmaterialien wiedergewonnen. [Lit 4]
 
 
  Herstellung der Platinmetalle nach dem klassischen Verfahren
    Gewinnung der Platinmetalle    
  Die im Königswasser nicht löslichen Platinmetalle werden einzeln abgetrennt.
  

Das modernere Verfahren mit Hilfe der Solvent-Extraktion arbeitet viel effizienter. Nach dem Abtrennen von Kupfer und Nickel wird der Metall-Filterkuchen in kochender, konzentrierter Salzsäure unter Einblasen von Chlorgas aufgelöst. Beim Abkühlen der Lösung fällt der Silberanteil als unlösliches Silberchlorid aus. Nach dem Filtrieren ist neben den Platinmetallen noch Gold enthalten. Durch die Zugabe von Oxidationsmitteln oxidieren Ruthenium und Osmium zu den jeweiligen Oxiden. Diese werden separat aufgefangen und in Salzsäure aufgelöst. Ein spezifisches Oxidationsmittel oxidiert danach nur das Osmiumchlorid zu Osmiumtetroxid, das aufgrund seines niedrigeren Siedepunktes abdestilliert werden kann. Die Abtrennung des Goldes erfolgt durch die Zugabe von Diethylendibuthylether. Das Gold geht in Lösung und kann mit Hilfe von Oxalsäure ausgefällt werden. Dioctylsulfid ist ein selektives Extraktionsmittel für Palladium. Durch verschiedene weitere Extraktionen und chemische Prozesse erhält man reines Palladium. Das Platin lässt sich aus der wässrigen Lösung durch die Zugabe von Tributylphosphat in Kerosin und Alkohol extrahieren. Aus der organischen Phase wird das Platin zuerst mit Wasser und dann mit Salzsäure  extrahiert. Das entstehende Platinsalz lässt man als Ammonium-Hexachloroplatinat ausfällen. Durch einfaches Erhitzen dieses Produkts entsteht schließlich relativ reines Platin. Die übrig bleibende Lösung enthält noch die seltenen Platinmetalle Iridium und Rhodium. Durch weitere Fällungsreaktionen, durch Umkristallisieren und Ionenaustauscherverfahren lassen sich auch diese voneinander trennen. Der Vorteil der Solvent-Extraktion ist, dass man die Metalle in sehr hoher Reinheit erhält. [Lit 7]
  
Verwendung 
Feinmaschige Platinnetze, poröser „Platinschwamm“ und auch Platinpulver dienen im Labor und in der chemischen Industrie zur Herstellung von Katalysatoren. Diese ermöglichen die Salpetersäureherstellung, die Ammoniaksynthese und zahlreiche andere Prozesse. Platinkatalysatoren werden vor allem auch bei der Herstellung von Blausäure, Schwefelsäure oder beim Platin-Reforming benötigt. Beim Dreiwegekatalysator ist Platin ein wichtiger Bestandteil zur Umwandlung der Autoabgase. Auch in den Brennstoffzellen wird das Platin als Elektrodenmaterial eingesetzt. Platin wird in der Elektrotechnik zur Herstellung von Schaltkontakten, Heizwiderständen oder Thermoelementen verarbeitet. Aufgrund seiner hohen Schmelztemperatur und Korrosionsbeständigkeit wird es zum Bau von medizinischen und technischen Geräten wie Schalen und Schmelztiegel verwendet. Drähte und Bleche in verschiedenen Stärken werden im Labor häufig eingesetzt. Schmuckplatin ist eine Legierung aus 96% Platin und 4% Kupfer, es kann auch aus 90% Platin und 10% Palladium bestehen.

Eine relativ neue Anwendung findet man in der Medizin zur Behandlung von Krebstumoren. Bestimmte Platinverbindungen können die Zellteilung der Krebszellen unterbinden. Die Stadt Hanau gilt heute als „Platinstadt“, da dort sehr viele Platinprodukte hergestellt werden. Heute spielt vor allem auch das Recycling des wertvollen Edelmetalls eine bedeutende Rolle: Platin wird nicht verbraucht, sondern nur gebraucht, es kann fast vollständig zurückgewonnen werden. [Lit 90]
  
  
Elektrode in einer Brennstoffzelle

Brennstoffzelle
  
Das Elektrodenmaterial aus Nickel ist mit Platin beschichtet.

 
Experimente – Medien  
Grundbegriff: Katalyse 
Experimente mit Katalysatoren 
Digitale Folien zu den Elementen
 

Platinminerale
Platin gediegen

Platin gediegen
Sperrylith

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