platinoïde

Nom générique des métaux de la mine du platine.

Les seconde et troisième triades (5^e et 6^e périodes) du groupe VIII de la classification périodique des éléments contiennent des métaux de transition dont les propriétés, par colonne, présentent de grandes analogies : ce sont les platinoïdes ; ceux de la seconde triade sont dits « légers » et les autres sont dits « lourds ». Ces éléments sont regroupés sous une même dénomination, car on les trouve souvent ensemble dans les mêmes minerais (mine de platine) avec le platine, le premier découvert.

Les principales propriétés communes à ces métaux sont les valeurs identiques de leurs rayons atomiques (d'où les similitudes de propriétés physiques), les petites valeurs de leurs rayons ioniques (d'où leur tendance à former de nombreux complexes) ; de plus, ils sont tous relativement inertes (métaux nobles). Tous ensemble ils ne représentent que 2.10⁻⁵ % environ de la lithosphère : ce sont des métaux rares et précieux.

État naturel et préparation

Les platinoïdes se trouvent à l'état natif, disséminés dans une roche mère appartenant à des terrains anciens, habituellement sous forme de petits grains constituant ce que l'on appelle la mine de platine. La constitution moyenne de cette roche, exprimée en masse, est : 85 % de platine, 7,85 % de fer, 4,5 % d'iridosmine (ou osmiridium, alliage naturel d'iridium et d'osmium), 1,4 % d'iridium, 0,3 % de palladium, 0,3 % de ruthénium et des traces d'or et de cuivre. On les trouve encore dans d'autres minerais comme la sperrylithe (PtAs₂), la coopérite (PtS), la braggite ([Pt, Pd, Ni]S), la laurite, etc. Ils accompagnent les minerais de nickel et de cuivre, en particulier de Sudbury (Canada), sauf l'osmium. La mine de platine est exploitée en Colombie, au Transvaal, dans l'Oural.

Les traitements de la mine de platine et du minerai de Sudbury sont complexes. On fait intervenir l'amalgamation pour séparer l'or, la dissolution dans l'eau régale à chaud (mélange de deux parties d'acide nitrique et d'une partie d'acide chlorhydrique), laquelle ne dissout ni le ruthénium, ni le rhodium, ni l'iridium (qui sont séparés par dissolution des métaux dans le plomb, suivie de réactions variées), la formation de chloroplatinate d'ammonium (dont la calcination fournit le platine) et de complexe aminé du palladium. L'osmium et l'iridium restent mélangés sous forme d'un alliage appelé improprement osmiure d'iridium, analogue à l'iridosmine naturelle.

Propriétés chimiques

Les halogénures de platinoïdes sont souvent préparés par action directe à haute température. On obtient ainsi les composés MX_n, où M représente le métal et X un halogène. Suivant le métal ou l'halogène, n peut prendre les valeurs 1 (OsI, iodure d'osmium), 2, 3 (surtout), 4 et 5. Le chlorure d'hydrogène gazeux ou en solution concentrée attaque le platine en présence de chlorure de potassium, pour donner l'ion complexe K₂PtCl₆. On connaît les complexes halogénés du type (MX₆)^n- avec X représentant le fluor ou le chlore et n = 1, 2 ou 3 suivant le degré d'oxydation du platinoïde M, et ceux du type MCl₄^2- avec M représentant le palladium ou le platine. Les oxydes et les sulfures de platinoïdes ont des formules pratiquement identiques, du type MZ (où M = Pd ou Pt et Z = O ou S) ou MZ₂ (sauf les dioxydes de rhodium et de palladium) ; on peut aussi citer les tétraoxydes RuO₄ et OsO₄ et les composés Rh₂O₃, Rh₂S₃ et Ir₂S₃. Le platine, le plus « noble » des platinoïdes, n'est pas oxydé directement à l'air.

Ces éléments donnent également des composés organométalliques et de nombreux complexes correspondant principalement aux degrés d'oxydation 2, 3 (pas pour le platine ni pour le palladium), 4, et parfois à des degrés d'oxydation plus élevés.

Platine

Métal très ductile, de grande malléabilité à l'état pur, très tenace, inaltérable à l'air, attaqué seulement par l'eau régale, la potasse caustique chaude, le cyanure de potassium concentré, le platine est très utilisé dans les laboratoires (creusets, capsules, électrodes), en bijouterie, en joaillerie et dans l'industrie (filières à soie). Cependant, un mélange de carbone et de silice détruit les creusets chauffés au gaz. À l'état divisé (mousse ou éponge de platine, noir de platine), le platine dissout et adsorbe de très importantes quantités d'hydrogène, d'oxygène ou d'autres gaz, ce qui explique son rôle de catalyseur dans l'industrie chimique. Les mousses de platine sont utilisées industriellement pour catalyser l'hydrogénation des liaisons éthyléniques et acétyléniques, des aldéhydes et des cétones. Sur support de gel de silice, le platine catalyse l'oxydation du dioxyde de soufre en trioxyde (industrie de l'acide sulfurique). Sous forme de toile, il catalyse l'oxydation de l'ammoniac en oxyde nitrique (fabrication industrielle de l'acide nitrique).

Iridium

C'est le plus dense de tous les métaux. Il n'est pas attaqué par l'eau régale. Peu utilisé, il est incorporé à des métaux ou à des alliages pour accroître leur dureté : pointes de stylos, instruments de physique et appareils de laboratoires, instruments de chirurgie. Le mètre étalon du pavillon de Breteuil, à Sèvres, est réalisé en platine iridié (à 10 %).

Osmium

Presque aussi dense que l'iridium, il se dissout dans l'eau régale. Le tétraoxyde d'osmium OsO₄, très volatil, dont les vapeurs corrosives sont très dangereuses pour les yeux, a une odeur caractéristique qui a donné son nom à l'élément (du gr. osmê, « odeur »). Cet oxyde est facilement réduit en dioxyde OsO₂ noir, d'où son utilisation pour colorer les coupes histologiques, le réducteur étant la matière organique. Il est très peu utilisé : fabrication de pivots lorsqu'il est allié à l'iridium.

Palladium

Malléable et ductile, c'est le plus réactif de tous les platinoïdes. Il se dissout dans l'acide nitrique. Il possède un très grand pouvoir absorbant vis-à-vis de l'hydrogène ; de plus, sa surface adsorbe ce gaz. L'hydrogène libéré par le métal est activé et est donc très réactif. C'est un excellent catalyseur d'hydrogénation ; il est aussi utilisé pour la purification de l'hydrogène. Inaltérable à l'air, on l'emploie pour faire des échelles graduées d'appareils de physique. Il est utilisé sous forme d'alliages dans l'horlogerie, la petite mécanique, l'art dentaire.

Rhodium

Malléable, il résiste à l'eau régale. Les composés rouges et roses au degré d'oxydation III lui ont donné son nom. Il est utilisé en alliages, avec le platine comme catalyseur, dans la fabrication de l'acide nitrique (platine rhodié à 10 %) et dans celle de thermocouples platine-platine rhodié. En galvanoplastie, il donne des dépôts brillants très durs et inaltérables (matériaux couvrants des miroirs de projecteurs) ; on en fait aussi des filières pour fibres synthétiques.

Ruthénium

Dur et cassant, il résiste à l'eau régale. Il sert surtout à durcir le platine.