Diossido di platino

Il diossido di platino, noto anche come catalizzatore di Adams, è il composto chimico di formula PtO₂. È un catalizzatore usato in chimica organica per reazioni di idrogenazione e idrogenolisi. Si trova in commercio come polvere di colore marrone scuro. PtO₂ non è attivo di per sé come catalizzatore, ma per trattamento con idrogeno si converte in nero di platino, che è il catalizzatore attivo. Esistono anche forme idrate, PtO₂·nH₂O, che hanno proprietà anfotere.

Diossido di platino
Struttura 3D a sfere Van der Waals del diossido di platino
Struttura 3D a sfere del diossdio di platino
Nome IUPAC
Diossido di platino
Nomi alternativi
ossido di platino(IV), catalizzatore di Adams
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	PtO2
Massa molecolare (u)	227,08 (anidro)
Aspetto	solido marrone scuro
Numero CAS	1314-15-4
Numero EINECS	215-223-0
PubChem	345198
SMILES	O=[Pt]=O
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	10,2
Solubilità in acqua	insolubile
Temperatura di fusione	450 °C (723 K)
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	272 - 319
Consigli P	220 - 305+351+338 [1]

Storia

PtO₂ è noto come catalizzatore di Adams in onore di Roger Adams. Prima dell'avvento del catalizzatore di Adams le riduzioni organiche erano condotte usando palladio colloidale, platino colloidale, o nero di platino. I catalizzatori più attivi erano quelli in forma colloidale, ma risultava difficile isolare i prodotti di reazione. Per questo motivo si diffuse sempre più l'uso del nero di platino. Come disse Adams^[2]:

«...molti dei compiti che affidavo ai miei studenti riguardavano riduzioni catalitiche. Per questo scopo usavamo un catalizzatore nero di platino fatto secondo la procedura che era allora considerata la migliore possibile. Gli studenti avevano molti problemi col catalizzatore che preparavano, dato che spesso si rivelava inattivo anche se preparato con la stessa identica procedura che forniva occasionalmente un prodotto attivo. Iniziai quindi una ricerca per trovare le condizioni adatte a preparare un catalizzatore di attività uniforme.»

Sintesi

Il catalizzatore di Adams viene preparato per fusione con sodio nitrato a partire da acido cloroplatinico, H₂PtCl₆, o da esacloroplatinato d'ammonio, (NH₄)₂PtCl₆. La prima sintesi fu pubblicata nel 1922 da Voorhees e Adams.^[3] La procedura consiste nel preparare dapprima un nitrato di platino, e poi riscaldarlo per eliminare ossidi di azoto.^[4]

${\displaystyle {\ce {H2PtCl6 + 6NaNO3 -> Pt(NO3)4 + 6NaCl + 2HNO3}}}$

${\displaystyle {\ce {Pt(NO3)4 -> PtO2 + 4NO2 + O2}}}$

Il precipitato marrone formato viene lavato con acqua per eliminare i nitrati residui. Il catalizzatore può essere utilizzato in questa forma o seccato e conservato in essiccatore per un uso successivo. Il platino contenuto nel catalizzatore esaurito può essere recuperato per trattamento con acqua regia e poi ammoniaca; si ottiene così (NH₄)₂PtCl₆.

Struttura

Struttura cristallina alpha del diossido di platino	Struttura cristallina beta del diossido di platino

Reattività

PtO₂ è l'unico ossido stabile del platino. La forma idrata, PtO₂·nH₂O, è anfotera e si scioglie in soluzione alcalina bollente formando la specie [Pt(OH)₆]²⁻. Per disidratazione si forma PtO₂, ma con parziale decomposizione. Sopra i 650 °C si decompone a platino metallico.

Usi

Il catalizzatore di Adams è usato per molte applicazioni. Ha dimostrato di essere importante per reazioni di idrogenazione, idrogenolisi, deidrogenazione e ossidazione. Durante la reazione si forma platino metallico (nella forma detta nero di platino) ed è questa specie che è considerata il vero catalizzatore.^[2][5] Sugli alchini l'idrogenazione avviene con stereochimica syn formando cis-alcheni. Alcune importanti trasformazioni sono l'idrogenazione di nitrocomposti per formare amine, e quella dei chetoni per formare alcoli.