Palladium-platine : présentation

Eléments

Palladium Pd (Z = 46) 

Platine Pt (Z = 78)

D’excellents catalyseurs

 

Structure électronique, configuration de l'état fondamental

Le palladium a pour structure électronique

(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10 ou [Kr](4d)10.

Le platine a pour structure électronique

(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10 (4f)14 (5s)2 (5p)6(5d)9 (6s)1  ou [Xe](4f)14(5d)9(6s)1.

Pour comparaison le nickel a pour structure électronique  [Ar] (3d)8(4s)2.

 

Place dans la classification périodique

Le palladium et le platine appartiennent à la 10ème colonne de la classification périodique. C’est la colonne du nickel dans le bloc d, celui des métaux de transition. Ils occupent des lignes différentes (5ème pour le palladium, 6ème pour le platine).

 

Abondance dans la nature

Le palladium (0,015 ppm) et le platine (0,01 ppm) sont peu abondants dans la croûte terrestre.

Principaux minerais

Le palladium et le platine se trouvent soit à l’état natif soit dans les sulfures ou arséniures des minerais de nickel.

Propriétés chimiques des métaux palladium et platine

Le palladium et le platine à l’état solide sont des éléments très peu réactifs.  Ils absorbent néanmoins du dihydrogène.

 

Principaux degrés d'oxydation

Le palladium existe essentiellement aux degrés d’oxydation 0 (métal), +II et +IV.

Le platine existe essentiellement aux degrés d’oxydation 0 (métal), +II ; +IV, +V, +VI.

 

Principaux composés

Palladium

Il existe de nombreux alliages entre le palladium et l’or, l’argent, le platine, le nickel,  le cuivre et l’étain. Les joailliers utilisent l’or blanc (alliage d’or et de palladium) et l’alliage palladium-platine, les dentistes font intervenir l’alliage palladium-argent dans les prothèses dentaires. Le palladium peut former comme l’or des feuilles très minces. L’oxyde de palladium est PdIIO.

Platine

Il existe de nombreux alliages  avec le palladium, le rhodium, le cobalt…

L’oxyde de platine PtIVO2 , l’acide hexachloroplatinique H2PtIVCl6

L’un et l’autre métal forme des sulfures MS ou disulfures MS2, des halogénures et de nombreux complexes de coordination ou organométalliques (degrés d’oxydation 0 – phosphines -, II, IV, VI).

 

Principales propriétés physicochimiques et utilisations

Les  données sur les énergies d'ionisation, l'électronégativité, la nature des liaisons figurent dans les adresses données dans la sitographie.

http://www.chemicool.com/

Le platine est un métal blanc argent, très dense (densité immortalisée par Edgar Varèse dans son « Densité 21,5 » pour flûte traversière), dont le coefficient de dilatation thermique est très proche de celle du verre ce qui permet de faire des soudures avec le verre. Ainsi, l’étalon de radioactivité préparé par Marie Curie était une ampoule de verre équipée d’un fil de platine pour évacuer les charges négatives émises par le radium.

Le platine, étant inerte chimiquement est utilisé pour confectionner des électrodes, des creusets résistant à de fortes températures, des résistances électriques …

Le platine présente la surtension de dégagement de dihydrogène à la cathode la plus faible parmi les métaux (grand courant d’échange). Le noir de platine est à la base de nombreux travaux catalytiques de P. Sabatier (Prix Nobel 1912, avec V. Grignard). Il catalyse diverses réactions : hydrogène plus oxygène, lampe sans flamme, pots catalytiques (avec le palladium et le rhodium), …

Le palladium est un métal blanc brillant, malléable et ductile. Il a la propriété d’adsorber une très grande quantité de dihydrogène (935 fois son volume), jusqu’à une composition proche de Pd4H3 (et deux phases, a et b). La concentration en hydrogène dans l’hydrure est proche de celle de l’hydrogène liquide ! Cela permet au palladium d’être un excellent catalyseur d’hydrogénation. Comme le palladium est imperméable aux autres gaz, il est utilisé pour la séparation de l’hydrogène dans des mélanges de gaz. On se rappelle aussi que cette propriété est à l’origine de l’aventure tragicomique de la fusion froide (1989).

Platine et palladium sont d’excellents catalyseurs.

Les réactions de couplage croisé (cros-coupling) de Heck, Negishi et Suzuki (trois prix Nobel 2010) sont catalysées par des complexes organométalliques du palladium [cycle catalytique impliquant Pd° et Pd(II)] pour former des liaisons carbone-carbone très utilisées en synthèse organique, notamment pour les médicaments : la discodermolide – extraite d’abord d’une éponge de la mer des Caraïbes est un anticancéreux analogue au taxol synthétisé par un couplage de Negishi ; la palytoxine (un poison issu du corail, C129H223N3O54 ) par la réaction de Suzuki, des antibiotiques comme la vancomycine …

 

Propriétés atomiques et isotopes

Le palladium : six isotopes naturels  104Pd (11,14% des atomes) ; 105Pd (22,33%) ; 105Pd (22,33%) ; 106Pd (27,33%) ;108Pd (26,45%) ;110Pd (11,72%)

Le platine : six isotopes naturels  190Pt (01,1% des atomes) ;   192Pt (0,79%) ;  194Pt (32,9%) ;  195Pt (33,8%) ; 196Pt (25,3%) ; 198Pt (7,2%). 

Les configurations électroniques du nickel, du palladium et du platine sont toutes différentes et témoignent de l’importance des effets de répulsion interélectronique au-delà des règles habituelles d’occupation.

Toxicité - importance biologique

Le palladium et le platine métalliques ne sont pas toxiques. Par contre, certains de leurs composés  le sont.

Les dérivés du platine et notamment le complexe Pt(NH3)2Cl2, cis-diamminedichloroplatine(II) appelé cis-platine sont cytotoxiques et utilisés pour le traitement de divers cancers. Le complexe s’insère de manière sélective au niveau des bases guanine de la double hélice de l’ADN, modifie la conformation locale, crée des ponts interbrins (effet alkylant), bloque ainsi  la réplication de l’ADN et la cellule (cancéreuse) meurt.

Histoire, Date de la mise en évidence

Le palladium a été isolé par Wollaston en 1803.

Le platine est connu en Egypte depuis la Haute Antiquité (- 1500 ans) ainsi qu’en Amérique latine dans les bijoux précolombiens.

 

Origine du nom et du symbole 

Le nom et le symbole du palladium évoque le nom de la déesse de la sagesse Pallas Athéna et a été choisi pour rappeler la découverte de l’astéroïde Pallas en 1802, un an avant la découverte du métal. 

Le nom et le symbole du platine vient de platino, diminutif de plata qui signifie argent en espagnol. Ce nom (petit argent) souligne la ressemblance entre le platine et l’argent.

Pour en savoir davantage :

- le produit du jour du 26 mai 2011, du 2 novembre et du 5 mai 2011 sur le site de la SCF (Société chimique de France)

http://www.societechimiquedefrance.fr/produit-du-jour/platine.html

http://www.societechimiquedefrance.fr/produit-du-jour/palladium.html

- les prix Nobel

Palladium

Le prix Nobel de chimie 2010 a été attribué conjointement à Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi and Akira Suzuki "for palladium-catalyzed cross couplings in organic synthesis".

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/advanced-chemistryprize2010.pdf

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/popular-chemistryprize2010.pdf

Platine

Le prix Nobel de chimie 1912 a été attribué également à Victor Grignard "for the discovery of the so-called Grignard reagent, which in recent years has greatly advanced the progress of organic chemistry" et Paul Sabatier "for his method of hydrogenating organic compounds in the presence of finely disintegrated metals whereby the progress of organic chemistry has been greatly advanced in recent years".

De nombreuses réactions d’hydrogénation de Sabatier impliquent le noir de platine.

Le prix Nobel de chimie 2007 a été attribué à Gerhard Ertl "for his studies of chemical processes on solid surfaces".

Les études de G. Ertl ont notamment porté sur les réactions du dihydrogène et du monoxyde de carbone à la surface du platine.

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2007/advanced-chemistryprize2007.pdf

Sitographie

Bibliographie

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