Negro de platino
La introducción de este artículo puede ser demasiado breve para resumir adecuadamente los puntos clave . ( Marzo de 2014 ) |
El negro de platino ( Pt black ) es un polvo fino de platino con buenas propiedades catalíticas . El nombre de negro de platino se debe a su color negro. Se utiliza de muchas maneras: como electrodo de película fina, catalizador de membrana de celdas de combustible o como ignición catalítica de gases inflamables para lámparas de gas, hornos y quemadores de estufas que se encienden automáticamente.
Usos
Electrodo de película fina
El platino negro se utiliza ampliamente como una película delgada que cubre el metal platino sólido, formando electrodos de platino para aplicaciones en electroquímica . El proceso de cubrir electrodos de platino con dicha capa de platino negro se denomina "platinización del platino". El platino platinizado tiene un área de superficie real mucho mayor que el área de superficie geométrica del electrodo y, por lo tanto, exhibe una acción superior a la del platino brillante.
Catalizador de membrana de celda de combustible
El polvo de negro de platino se utiliza como catalizador en las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones . En la práctica habitual, el negro de platino se rocía utilizando una boquilla ultrasónica o se prensa en caliente sobre la membrana o la capa de difusión de gas. Una suspensión de negro de platino y polvo de carbono en soluciones de etanol y agua sirve para optimizar la uniformidad del recubrimiento, la conductividad eléctrica y, en el caso de la aplicación a la membrana, para evitar la deshidratación de la membrana durante la aplicación.
Ignición catalítica de gases inflamables
Históricamente, muchas lámparas de gas, hornos y hornillas que se "encendían automáticamente" utilizaban negro de platino para catalizar la oxidación de una pequeña cantidad de gas, encendiendo el dispositivo sin necesidad de fósforos ni chispas. Esto funciona especialmente bien con el gas de productor , el gas de ciudad y el gas de madera , que contienen una fracción sustancial de gas hidrógeno (H2 ) , que se cataliza especialmente bien con el negro de platino.
Fabricación de pólvora negra de platino
El polvo negro de platino se puede fabricar a partir de cloroplatinato de amonio calentándolo a 500 °C en nitrato de sodio fundido durante 30 minutos, seguido de verter la masa fundida en agua, hervir, lavar y reducir el polvo marrón (que se cree que es dióxido de platino) con hidrógeno gaseoso para obtener negro de platino. [1]
Proceso de platinización del metal platino.
Antes de la platinización, la superficie del platino se limpia mediante inmersión en agua regia (solución al 50%, es decir, 3 volúmenes de 12 mol/kg de HCl, 1 volumen de 16 mol/kg de HNO 3 , 4 volúmenes de agua). [2]
La platinización se realiza a menudo a partir de una solución acuosa de 0,072 mol/kg de ácido cloroplatínico y 0,00013 mol/kg de acetato de plomo , a una densidad de corriente de 30 mA/cm2 durante un máximo de 10 minutos. El proceso genera cloro en el ánodo; la interacción del cloro con el cátodo se evita empleando una separación adecuada (por ejemplo, una frita de vidrio ). [2]
Otro autor [1] recomienda realizar la galvanoplastia con una densidad de corriente de 5 mA/cm2 invirtiendo la polaridad cada 30 segundos durante 15 minutos.
Después de la platinización, el electrodo debe enjuagarse y almacenarse en agua destilada. El electrodo pierde sus propiedades catalíticas si se expone al aire durante un tiempo prolongado. [ cita requerida ]
El proceso de galvanoplastia de platino negro sobre platino fue inventado por Lummer y Kurlbaum cuando no pudieron reproducir las láminas de platino cubiertas de negro de humo de Langley para bolómetros . [3] [4] [5] [6] Cuando el platino negro no se adhirió al cátodo, descubrieron que agregar alrededor de un 1% de sulfato de cobre al ácido cloroplatínico en el electrolito mejoraba los resultados. Más tarde, descubrieron que una proporción mucho menor de acetato de plomo funcionaba mejor que el sulfato de cobre.
Esponja de metal platino
La esponja de platino es una forma porosa de platino de color negro grisáceo que puede adsorber una gran cantidad de gas, como hidrógeno u oxígeno, lo que permite su uso como catalizador en muchas reacciones gaseosas, como la oxidación del amonio. También se puede utilizar para la ignición de gases combustibles. Se utiliza como materia prima para instrumentos electrónicos, industria química y aleaciones de precisión. También se puede utilizar como agente tensioactivo . Es soluble en agua regia y se forma a partir de una masa de partículas metálicas.
| CAS | 7440-6-4 |
| Peso de la fórmula | 195.08 |
| Pureza | Pt ≥ 99,9 % |
| Apariencia | Pólvora negra |
| Punto de fusión | 1769 °C |
| Punto de ebullición | 3827 °C |
| Densidad | 5,78 g/ml |
| Solubilidad | Soluble en agua regia ; Insoluble en agua y ácido inorgánico. |
Está formado por una masa de partículas de platino con las siguientes características:
- Contenido de platino (Pt): ≥99,9 %
- Contenido de hierro (Fe): ≤0,005 %
- Superficie específica: 40～60m2 / g
- Tamaño de partícula: < 10 nm
- Código peligroso: F
- Nivel peligroso: R11
- Nivel de seguridad: S16
- Números de la ONU: 3089
Se prepara sumergiendo el amianto en ácido cloroplatínico o cloroplatinato de amonio . Luego, la sustancia se quema para producir una esponja de platino. Alternativamente, se puede fabricar calentando fuertemente el cloroplatinato de amonio . Sus propiedades catalíticas varían según las particularidades de la fabricación. [1]
Potencial del platino platinizado versus el platino brillante
En ácido clorhídrico saturado de hidrógeno , se observa que el electrodo de platino brillante asume un potencial positivo frente al del platino negro a una corriente neta cero (+ 340 mV a temperatura ambiente). Al aumentar la temperatura a 70 °C, la diferencia de potenciales se redujo a cero. [7] La razón de esto no está del todo clara, aunque se han propuesto varias explicaciones.
Véase también
- Electrodo de hidrógeno estándar
- Sobrepotencial
- Catalizador de Adams (dióxido de platino)
- Níquel Raney (catalizador)
Referencias
- ^ abc Mills, A., "Morfologías porosas del platino: platinizado, esponjado y negro", Platinum Metals Review, 51, 1, enero de 2007 https://www.technology.matthey.com/pdf/52-pmr-jan07.pdf
- ^ desde DT Sawyer, A. Sobkowiak, JL Roberts, Jr., "Electroquímica para químicos, 2.ª edición", John Wiley and Sons, Inc., 1995.
- ^ Feltham, AM; Spiro, M. (1971). "Electrodos de platino platinizados". Chemical Reviews . 71 (2): 177–193. doi :10.1021/cr60270a002.
- ^ Lummer, O.; Kurlbaum, F. (1892). "Bolometrische Untersuchungen". Annalen der Physik und Chemie . 46 : 204.
- ^ Lummer, O.; Kurlbaum, F. (1894). "Bolometrische Untersuchungen für eine Lichteinheit". Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : 229.
- ^ Kurlbaum, F.; Lummer, O. (1895). "Ueber die neue Platinlichteinheit der Physikalischtechnischen Reichsanstalt". Verhandlungen der Deutschen Physikalische Gesellschaft zu Berlin . 14 (3): 56.
- ^ DJIves, GJ Janz, "Electrodos de referencia, teoría y práctica", Academic Press, 1961, p.88.
