प्लॅटिनम (Pt): JEE/NEET/CBSE साठी सर्वसमावेशक अभ्यास मार्गदर्शक

प्रस्तावना: प्लॅटिनमचे महत्त्व का आहे?

प्लॅटिनम (Pt) हा एक दुर्मिळ, घन, तन्य (ductile), वर्धनीय (malleable), अत्यंत निष्क्रिय आणि मौल्यवान धातू आहे. त्याची अपवादात्मक गंजरोधक क्षमता, उच्च वितळणबिंदू आणि उत्प्रेरक गुणधर्म त्याला विविध उच्च-तंत्रज्ञान अनुप्रयोगांमध्ये अपरिहार्य बनवतात. त्याचे महत्त्व महत्त्वाच्या औद्योगिक प्रक्रियेपासून ते प्रगत वैद्यकीय उपचार आणि चैनीच्या वस्तूंमध्ये विस्तारलेले आहे.

CBSE/JEE जलद उजळणी नोट्स

• चिन्ह: Pt
• अणुक्रमांक: 78
• अणुवस्तुमान: 195.084 u
• गट: 10 (जुन्या वर्गीकरणात VIIIB)
• आवर्त: 6
• ब्लॉक: d-ब्लॉक
• वर्गीकरण: संक्रमण धातू, उदात्त धातू
• मानक तापमान व दाबावर भौतिक स्थिती: घन
• रंग: चांदीसारखा पांढरा
• घनता: 21.45 g/cm³ (सर्वात घन धातूंपैकी एक)
• वितळणबिंदू: 1768.3 °C
• उत्कलनबिंदू: 3825 °C
• वैशिष्ट्य: गंज, ऑक्सिडीकरण आणि रासायनिक हल्ल्यास अत्यंत प्रतिरोधक (निष्क्रिय).

इलेक्ट्रॉन संरूपण आणि बंधनाची वर्तणूक

• भूस्तर इलेक्ट्रॉन संरूपण: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹
  • टीप: हे संरूपण ऑफबाऊ (Aufbau) नियमाला अपवाद आहे, जिथे 6s कक्षेतील एक इलेक्ट्रॉन 5d कक्षेत जातो जेणेकरून अधिक स्थिर इलेक्ट्रॉन संरूपण (छद्म-पूर्ण भरलेला d-उपशेल) प्राप्त होते.
• सामान्य ऑक्सिडीकरण अवस्था:
  • +2: अनेकदा चौरस समतलीय संकुल (square planar complexes) बनवते (उदा. [PtCl₄]²⁻).
  • +4: सर्वात स्थिर आणि सामान्य ऑक्सिडीकरण अवस्था, अष्टफलकीय संकुल (octahedral complexes) बनवते (उदा. [PtCl₆]²⁻).
  • इतर ऑक्सिडीकरण अवस्था (+1, +3, +5, +6) दुर्मिळ आहेत परंतु विशिष्ट संयुगांमध्ये अस्तित्वात आहेत.
• बंधन: प्लॅटिनम मजबूत सहसंयुज बंध (covalent bonds) बनवतो. त्याचे रिक्त d-कक्ष (d-orbitals) लिगँड्सकडून (ligands) इलेक्ट्रॉन जोड्या सहजपणे स्वीकारतात, ज्यामुळे विस्तृत संकुल निर्मिती (complex formation) होते.

महत्त्वाच्या रासायनिक अभिक्रिया

प्लॅटिनमची उच्च निष्क्रियता याचा अर्थ असा आहे की तो फार कमी अभिकारकांशी (reagents) अभिक्रिया करतो, प्रामुख्याने विशिष्ट, आणि अनेकदा कठोर परिस्थितीत.

1. एक्वा रेगियासोबतची अभिक्रिया

प्लॅटिनम एकाच आम्लांसोबत (उदा. नायट्रिक आम्ल किंवा हायड्रोक्लोरिक आम्ल) अभिक्रिया करत नाही परंतु एक्वा रेगियामध्ये (केंद्रित नायट्रिक आम्ल आणि हायड्रोक्लोरिक आम्लाचे मिश्रण, सामान्यतः 1:3 मोलर प्रमाणात) विरघळतो. ही अभिक्रिया त्याच्या शुद्धीकरण आणि प्रक्रियेसाठी महत्त्वाची आहे.

3Pt(s) + 4HNO₃(aq) + 18HCl(aq) \rightarrow 3H₂[PtCl₆](aq) + 4NO(g) + 8H₂O(l) येथे, नायट्रिक आम्ल ऑक्सिडीकरण कारक (oxidizing agent) म्हणून कार्य करते आणि हायड्रोक्लोरिक आम्ल हे हेक्साक्लोरोप्लॅटिनेट(IV) संकुल आयन [PtCl₆]²⁻ तयार करून Pt(IV) आयनांना स्थिर करते.

2. हॅलोजेनसोबतची अभिक्रिया

उच्च तापमानावर प्लॅटिनम हॅलोजेनसोबत अभिक्रिया करून हॅलाईड्स बनवतो.

• क्लोरीनसोबत: Pt(s) + 2Cl₂(g) \rightarrow PtCl₄(s) (सुमारे 250-300 °C ला)
• फ्लोरिनसोबत: प्लॅटिनम फ्लोरिनसोबत जोरदारपणे अभिक्रिया करून प्लॅटिनम फ्लोराईड्स बनवतो, अनेकदा उच्च ऑक्सिडीकरण अवस्थांमध्ये.

3. वितळलेल्या अल्कली किंवा परऑक्साइडसोबतची अभिक्रिया

अतिशय कठोर परिस्थितीत (उच्च तापमानावर वितळलेल्या अल्कली किंवा अल्कली परऑक्साइडसोबत), प्लॅटिनमवर हल्ला होऊ शकतो. ही अभिक्रिया सामान्यतः तपशीलवारपणे मानक उच्च माध्यमिक अभ्यासक्रमात आढळत नाही परंतु प्लॅटिनमच्या अंतिम अभिक्रियाशीलतेची मर्यादा दर्शवते.

औद्योगिक आणि जैविक महत्त्व

औद्योगिक महत्त्व

1. उत्प्रेरकता: प्लॅटिनम एक अग्रगण्य उत्प्रेरक आहे.
   • ऑटोमोटिव्ह कॅटॅलिटिक कन्व्हर्टर्स: हानिकारक वायूंचे (CO, NOx, न जळलेले हायड्रोकार्बन्स) कमी विषारी पदार्थांमध्ये (CO₂, N₂, H₂O) रूपांतर करते.
   • रासायनिक उद्योग: नायट्रिक आम्ल (ओस्टवाल्ड प्रक्रिया), सल्फ्यूरिक आम्ल तयार करण्यात आणि सेंद्रिय संश्लेषणातील (organic synthesis) हायड्रोजनीकरण/डीहायड्रोजनीकरण अभिक्रियांमध्ये वापरले जाते.
   • पेट्रोलियम शुद्धीकरण: उच्च-ऑक्टेन गॅसोलीन तयार करण्यासाठी क्रॅकिंग आणि रिफॉर्मिंग प्रक्रियेसाठी उत्प्रेरक म्हणून.
2. दागिने: त्याच्या दुर्मिळतेमुळे, नैसर्गिक पांढऱ्या चमकदारपणामुळे, टिकाऊपणामुळे आणि काळवंडण्यास (tarnish) प्रतिकारामुळे मौल्यवान मानला जातो.
3. इलेक्ट्रॉनिक्स: त्याच्या उत्कृष्ट विद्युत वाहकतेमुळे आणि गंजरोधक क्षमतेमुळे विद्युत संपर्क, इलेक्ट्रोड, थर्मोकपल्स आणि हार्ड डिस्क कोटिंग्जमध्ये वापरले जाते.
4. प्रयोगशाळा उपकरणे: प्लॅटिनम क्रुसिबल्स, इलेक्ट्रोड आणि डिशेस त्यांच्या निष्क्रियता आणि उच्च वितळणबिंदूमुळे रसायनशास्त्र प्रयोगशाळांमध्ये उच्च-तापमान अनुप्रयोगांसाठी वापरले जातात.
5. वैद्यकीय आणि दंत: पेसमेकर, दंत फिलिंग्ज आणि काही वैद्यकीय उपकरणांमध्ये इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून वापरले जाते.

जैविक महत्त्व

1. केमोथेरपी औषधे: अनेक प्लॅटिनम-आधारित कोऑर्डिनेशन संयुगे (coordination compounds) शक्तिशाली कर्करोगविरोधी घटक आहेत. सर्वात उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे सिसप्लॅटिन (cis-diamminedichloroplatinum(II), cis-[Pt(NH₃)₂Cl₂]), जे वेगाने विभाजन करणाऱ्या कर्करोगाच्या पेशींमध्ये DNA प्रतिकृतीस (DNA replication) प्रतिबंध करते.
2. बायो-निष्क्रियता: त्याच्या धातू स्वरूपात, प्लॅटिनम मोठ्या प्रमाणात बायो-निष्क्रिय (bio-inert) आणि बिनविषारी आहे, ज्यामुळे तो इम्प्लांटसाठी (implants) योग्य ठरतो. तथापि, काही प्लॅटिनम संयुगे विषारी असू शकतात किंवा ॲलर्जीक प्रतिक्रिया (allergic reactions) निर्माण करू शकतात.