Катализатор Адамса

Катализатор Адамса (диоксид платины) — катализатор для восстановления и гидрогенолиза в органическом синтезе. Известен как гидрат диоксида платины, представляет собой тёмно-коричневый порошок. Сам по себе диоксид не является катализатором, но он переходит в активную форму после взаимодействия с водородом. Образующаяся платиновая чернь является истинным катализатором. PtO₂ сам по себе — сине-чёрные кристаллы, не растворимые в воде.

Катализатор Адамса
Общие
Систематическое наименование	Оксид платины​(IV)​
Хим. формула	PtO2
Физические свойства
Состояние	сине-чёрные кристаллы
Молярная масса	227,09 г/моль
Плотность	10,2 г/см³
Классификация
Рег. номер CAS	1314-15-4
PubChem	345198
Рег. номер EINECS	215-223-0
SMILES	O=[Pt]=O
InChI	InChI=1S/2O.Pt YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	306130
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

ПриготовлениеПравить

Катализатор Адамса приготавливают из хлорплатиновой кислоты H₂PtCl₆ или хлорплатината аммония (NH₄)₂PtCl₆ взаимодействием с нитратом натрия. Впервые такой способ приготовления был описан в 1922 году. На первой стадии образуется нитрат платины, который при нагревании разлагается.

H₂PtCl₆ + 6 NaNO₃ → Pt(NO₃)₄ + 6 NaCl (водн.) + 2 HNO₃ ; Pt(NO₃)₄ → PtO₂ + 4 NO₂ + O₂

Полученную коричневую массу промывают водой для удаления следов нитратов. Катализатор может использоваться в сухом виде и храниться в эксикаторе. Платина из отработанного катализатора может быть регенерирована в исходный гексахлорплатинат аммония обработкой царской водкой и аммиаком.

ИспользованиеПравить

Катализатор Адамса имеет несколько областей применения. Его используют для восстановления, дегидрирования и окисления. В ходе реакции образуется металлическая платина (платиновая чернь), которая является активной формой катализатора. При восстановлении алкинов образуется преимущественно цис-алкен — продукт син-присоединения. Нитросоединения могут быть восстановлены до аминов, а кетоны — до спиртов. Хотя алкены восстанавливаются катализатором Адамса, при наличии в алкене нитрогруппы восстанавливается только она. Этот катализатор также используется для восстановления фенилфосфонатов, хотя на палладиевых катализаторах эта реакция не идет. Значение рН значительно влияет на направление реакции.

ПолучениеПравить

• Гидролиз хлорида платины(IV) горячей водой:

$\mathsf{P}\mathsf{t}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{(}\mathsf{n}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{)}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{{\mathsf{100}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{P}\mathsf{t}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{n}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {PtCl_{4}+(n+2)H_{2}O\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ PtO_{2}\cdot nH_{2}O\downarrow +4HCl}}$ 

• Разложение гексагидроксоплатината(IV) калия слабой кислотой:

${\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{P}\mathsf{t}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{(}\mathsf{n}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{4}\mathsf{)}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }\mathsf{P}\mathsf{t}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{n}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{O}\mathsf{K}$${\mathsf {K_{2}[Pt(OH)_{6}]+2CH_{3}COOH+(n-4)H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ PtO_{2}\cdot nH_{2}O\downarrow +2CH_{3}COOK}}$ 

Физические свойстваПравить

Из раствора осаждается гидрат PtO₂•4H₂O, который при нагревании или стоянии «стареет» — теряя воду.

Характеристика гидратов PtO₂

Формула	Цвет	Молярная масса	Температура разложения
PtO2•H2O	тёмно-коричневый	245,09	120
PtO2•2H2O	коричневый	263,11	200
PtO2•3H2O	жёлтый	281,12	300
PtO2•4H2O	светло-жёлтый	299,14	420

Химические свойстваПравить

• Разлагается при нагревании:

$\mathsf{P}\mathsf{t}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{{\mathsf{420}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{P}\mathsf{t}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {PtO_{2}\cdot 4H_{2}O\ {\xrightarrow {420^{o}C}}\ Pt+O_{2}+4H_{2}O}}$ 

• Растворяется в концентрированной соляной кислоте:

$\mathsf{3}\mathsf{P}\mathsf{t}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\stackrel{}{\to }{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{P}\mathsf{t}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {3PtO_{2}\cdot 4H_{2}O+6HCl\ {\xrightarrow {}}\ H_{2}[PtCl_{6}]+6H_{2}O}}$ 

• Реагирует с концентрированными щелочами:

$\mathsf{3}\mathsf{P}\mathsf{t}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\stackrel{}{\to }\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{P}\mathsf{t}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {3PtO_{2}\cdot 4H_{2}O+2NaOH\ {\xrightarrow {}}\ Na_{2}[Pt(OH)_{6}]+2H_{2}O}}$ 

ЛитератураПравить

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.