પ્લેટિનમ (Pt): JEE/NEET/CBSE માટે વ્યાપક અભ્યાસ માર્ગદર્શિકા

પ્રસ્તાવના: પ્લેટિનમ શા માટે મહત્વનું છે

પ્લેટિનમ (Pt) એક દુર્લભ, ગાઢ, તન્ય, ટીપી શકાય તેવી, અત્યંત નિષ્ક્રિય અને મૂલ્યવાન કિંમતી ધાતુ છે. તેની અસાધારણ કાટ પ્રતિકાર શક્તિ, ઉચ્ચ ગલનબિંદુ અને ઉત્પ્રેરક ગુણધર્મો તેને વિવિધ ઉચ્ચ-તકનીકી એપ્લિકેશન્સમાં અનિવાર્ય બનાવે છે. તેનું મહત્વ જટિલ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓથી લઈને અદ્યતન તબીબી સારવાર અને લક્ઝરી ચીજવસ્તુઓ સુધી વિસ્તરેલું છે.

CBSE/JEE ઝડપી પુનરાવર્તન નોંધો

• પ્રતીક: Pt
• પરમાણુ ક્રમાંક: 78
• પરમાણુ દળ: 195.084 u
• સમૂહ: 10 (જૂના વર્ગીકરણમાં અગાઉ VIIIB)
• આવર્ત: 6
• બ્લોક: d-બ્લોક
• વર્ગીકરણ: સંક્રાંતિ ધાતુ, ઉમદા ધાતુ
• STP પર ભૌતિક સ્થિતિ: ઘન
• રંગ: ચળકતો-સફેદ
• ઘનતા: 21.45 g/cm³ (સૌથી ગાઢ ધાતુઓમાંની એક)
• ગલનબિંદુ: 1768.3 °C
• ઉત્કલનબિંદુ: 3825 °C
• લાક્ષણિકતા: કાટ, ઓક્સિડેશન અને રાસાયણિક હુમલા સામે અત્યંત પ્રતિરોધક (નિષ્ક્રિય).

ઇલેક્ટ્રોન રચના અને બંધન વર્તન

• ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન રચના: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹
  • નોંધ: આ રચના આઉફબાઉ સિદ્ધાંતનો અપવાદ છે, જ્યાં 6s કક્ષકમાંથી એક ઇલેક્ટ્રોન 5d કક્ષકમાં પ્રમોટ થાય છે જેથી વધુ સ્થિર ઇલેક્ટ્રોનિક રચના (આભાસી-ભરેલી d-ઉપકક્ષા) પ્રાપ્ત થાય.
• સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ:
  • +2: વારંવાર સમચોરસ સમતલીય સંકીર્ણો બનાવે છે (દા.ત., [PtCl₄]²⁻).
  • +4: સૌથી સ્થિર અને સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા, અષ્ટફલકીય સંકીર્ણો બનાવે છે (દા.ત., [PtCl₆]²⁻).
  • અન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ (+1, +3, +5, +6) દુર્લભ છે પરંતુ ચોક્કસ સંયોજનોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
• બંધન: પ્લેટિનમ મજબૂત સહસંયોજક બંધ બનાવે છે. તેની ખાલી d-કક્ષકો લિગેન્ડ્સમાંથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો સરળતાથી સ્વીકારે છે, જેના પરિણામે વ્યાપક સંકીર્ણ રચના થાય છે.

મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ

પ્લેટિનમની ઉચ્ચ નિષ્ક્રિયતાનો અર્થ એ છે કે તે બહુ ઓછા રીએજન્ટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, મુખ્યત્વે ચોક્કસ, અને ઘણીવાર કઠોર, પરિસ્થિતિઓમાં.

1. એક્વા રીજિયા સાથે પ્રતિક્રિયા

પ્લેટિનમ એકલ એસિડ્સ (જેમ કે નાઈટ્રિક એસિડ અથવા હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડ) સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી પરંતુ એક્વા રીજિયા (સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ અને હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડનું મિશ્રણ, સામાન્ય રીતે 1:3 મોલર ગુણોત્તરમાં) માં ઓગળી જાય છે. આ પ્રતિક્રિયા તેના શુદ્ધિકરણ અને પ્રક્રિયા માટે નિર્ણાયક છે.

3Pt(s) + 4HNO₃(aq) + 18HCl(aq) → 3H₂[PtCl₆](aq) + 4NO(g) + 8H₂O(l) અહીં, નાઈટ્રિક એસિડ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે, અને હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડ હેક્સાક્લોરોપ્લેટિનેટ(IV) સંકીર્ણ આયન [PtCl₆]²⁻ બનાવીને Pt(IV) આયનોને સ્થિર કરે છે.

2. હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા

પ્લેટિનમ ઉચ્ચ તાપમાને હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હેલાઇડ્સ બનાવે છે.

• ક્લોરિન સાથે: Pt(s) + 2Cl₂(g) → PtCl₄(s) (આશરે 250-300 °C પર)
• ફ્લોરિન સાથે: પ્લેટિનમ ફ્લોરિન સાથે જોરશોરથી પ્રતિક્રિયા કરીને પ્લેટિનમ ફ્લોરાઈડ્સ બનાવે છે, જે ઘણીવાર ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં હોય છે.

3. ગલિત આલ્કલીસ અથવા પેરોક્સાઇડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા

અતિશય પરિસ્થિતિઓમાં (ગલિત આલ્કલીસ અથવા આલ્કલી પેરોક્સાઇડ્સ સાથે ઉચ્ચ તાપમાન), પ્લેટિનમ પર હુમલો થઈ શકે છે. આ પ્રતિક્રિયા સામાન્ય રીતે પ્રમાણભૂત ઉચ્ચ શાળા અભ્યાસક્રમોમાં વિગતવાર જોવા મળતી નથી પરંતુ તે પ્લેટિનમની અંતિમ પ્રતિક્રિયાત્મકતા મર્યાદા સૂચવે છે.

ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ

ઔદ્યોગિક મહત્વ

1. ઉત્પ્રેરણ: પ્લેટિનમ એક પ્રમુખ ઉત્પ્રેરક છે.
   • ઓટોમોટિવ કેટાલિટીક કન્વર્ટર: હાનિકારક વાયુઓ (CO, NOx, બળ્યા વગરના હાઇડ્રોકાર્બન) ને ઓછા ઝેરી પદાર્થો (CO₂, N₂, H₂O) માં રૂપાંતરિત કરે છે.
   • રાસાયણિક ઉદ્યોગ: નાઈટ્રિક એસિડ (ઓસ્ટવાલ્ડ પ્રક્રિયા), સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઉત્પાદનમાં અને કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં હાઈડ્રોજનીકરણ/ડીહાઈડ્રોજનીકરણ પ્રતિક્રિયાઓમાં વપરાય છે.
   • પેટ્રોલિયમ રિફાઇનિંગ: ઉચ્ચ-ઓક્ટેન ગેસોલિન ઉત્પન્ન કરવા માટે ક્રેકિંગ અને રિફોર્મિંગ પ્રક્રિયાઓ માટે ઉત્પ્રેરક.
2. ઝવેરાત: તેની દુર્લભતા, કુદરતી સફેદ ચમક, ટકાઉપણું અને ઝાંખા ન પડવાના પ્રતિકારને કારણે મૂલ્યવાન છે.
3. ઇલેક્ટ્રોનિક્સ: તેની ઉત્તમ વાહકતા અને કાટ પ્રતિકારને કારણે ઇલેક્ટ્રિકલ સંપર્કો, ઇલેક્ટ્રોડ્સ, થર્મોકપલ્સ અને હાર્ડ ડિસ્ક કોટિંગ્સમાં ઉપયોગ થાય છે.
4. પ્રયોગશાળાના ઉપકરણો: પ્લેટિનમ ક્રુસિબલ્સ, ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને ડિશનો ઉપયોગ રસાયણશાસ્ત્ર પ્રયોગશાળાઓમાં તેમની નિષ્ક્રિયતા અને ઉચ્ચ ગલનબિંદુને કારણે ઉચ્ચ-તાપમાન એપ્લિકેશન્સ માટે થાય છે.
5. તબીબી અને દંત: પેસમેકર્સ, ડેન્ટલ ફિલિંગ્સ અને કેટલાક તબીબી ઉપકરણોમાં ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ થાય છે.

જૈવિક મહત્વ

1. કીમોથેરાપી દવાઓ: કેટલાક પ્લેટિનમ-આધારિત સંકલન સંયોજનો શક્તિશાળી એન્ટિકેન્સર એજન્ટો છે. સૌથી નોંધપાત્ર ઉદાહરણ Cisplatin (cis-diamminedichloroplatinum(II), cis-[Pt(NH₃)₂Cl₂]) છે, જે ઝડપથી વિભાજીત થતા કેન્સર કોષોમાં DNA પ્રતિકૃતિને અટકાવે છે.
2. જૈવ-નિષ્ક્રિયતા: તેના ધાતુ સ્વરૂપમાં, પ્લેટિનમ મોટાભાગે જૈવ-નિષ્ક્રિય અને બિન-ઝેરી હોય છે, જે તેને ઇમ્પ્લાન્ટ્સ માટે યોગ્ય બનાવે છે. જોકે, અમુક પ્લેટિનમ સંયોજનો ઝેરી હોઈ શકે છે અથવા એલર્જીક પ્રતિક્રિયાઓનું કારણ બની શકે છે.