Платиновые металлы

Электронные конфигурации внешнего и предвнешнего уровней атомов элементов и возможные степени окисления их представлены ниже.

V период Ru Rh Pd

5s¹4d⁷ 5s¹4d⁸ 5s⁰4d¹⁰

VI период Os Ir Pt

(4f) 6s²5d⁶ 6s²5d⁷ 6s¹5d⁹

Характерные степени окисления:

Ru Rh Pd

+4, +6,+8 +3, +4 +2, +4

Os Ir Pt

(+4),+6,+8 +3,+4 +2,+4

Физические свойства

Элемент		R,ат.Å		d,г/см^3		I,эВ		Тплавл., °С		Ткипен. , °С		% в з.к.
Ru		1,32		12,80		7,5		2400		~4200		5∙10^–7
Rh		1,34		12,42		7,7		1966		~3900		1∙10^–7
Pd		1,37		12,03		8,3		1555		~3170		1∙10^–^6
Os	1,33		22,7		8,7		~2700		~4600		5∙10^–6
Ir	1,35		22,65		9,2		2454		~4500		1∙10^–6
Pt	1,38		21,45		8,8		1774		~3800		2∙10^–5

Нахождение в природе и получение. Pt – встречается в самородном виде и ей обычно сопутствуют все платиновые металлы. Процесс получения отдельных металлов состоит из сложных химических операций отделения платиновых металлов друг от друга.

Химические свойства. В ряду стандартных электродных потенциалов они (благородные металлы) практически замыкают ряд напряжений:

Pd – 2ē = Pd²⁺ φ° = + 0,83 B

Наиболее активны Os,Ru,

Наименее - Ir, Pt.

Pt - 2ē = Pt²⁺ φ° = + 1,2

Электронные аналоги: Ru - Os, Rh - Ir, Pd - Pt

Отношение к кислороду. При прокаливании металлов при высокой температуре (t° = 600 - 800°C)образуется смесь оксидов с металлами:

MeO₂, MeO₄ - (Os, Ir)

Me₂O₃, MeO - (Rh, Pd)

MeO₃ - (Ru, Os, Ir, Pt)

Соединения с галогенами

Фториды: PtF₄, OsF₄, IrF₅, RuF₅, IrF₆, OsF₆, OsF₈

Хлориды: PtCl₄, PdCl₂, RuCl₃, (MeCl₃) -для прочих металлов.

Отношение к кислотам:

Самый активный - Os:

Os + 8HNO₃ = OsO₄ + 8NO₂ + 4H₂O

стружка концентр.

Os + 4H₂SO₄ OsO₄ + 4SO₂ + 4H₂O

концентр.

Pd - очень медленно растворяется в конц. HNO₃ и H₂SO₄, быстро в царской водке:

Pd + 2H₂SO₄ = PdSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Pd + 18HCl +4HNO₃=3H₂[PdCl₆]+ 4NO + 8H₂O

Pt - растворяется только в царской водке:

3Pt + 18HCl + 4HNO₃ = 3H₂[PtCl₆] + 4NO + 8H₂O

Rh и Ir - в компактном состоянии не реагируют с кислотами, даже с царской водкой. Для переведения в раствор малоактивных платиновых металлов существуют методы высокотемпературного хлорирования в присутствии NaCl При этом образуются комплексные соли Rh, Ir, Ru и их легко переводят в раствор

Применяют электрохимическое растворение.

Отношение к щелочам.

Ru, Os - реагируют со щелочами в присутствии сильных окислителей, образуются рутенаты K₂RuO₄ и осматы типа K₂OsO_4..

5Ru + 4KOH+6KNO₃ = 5K₂RuO₄ + 3N₂ + 2H₂O

5 Ru+8OH^– – 6ē = RuO₄^2– +4H₂O

3 2NO₃^– + 6HOH +10ē = N₂ + 12OH^–

Соединения платиновых металлов обладают:

- характерной окраской

- окислительными свойствами

- неустойчивостью к нагреванию

- склонностью к комплексообразованию

Оксиды, образующиеся при нагревании металлов с О₂, легко разлагаются:

2OsO₂ OsO₄ + Os 2Ir₂O₃ Ir + 3IrO₂

2PdO₂ 2PdO + O₂ 2PdO 2Pd + O₂

Гидроксиды получают косвенно:

- при сложных ОВР

- электролизе

- гидролизе комплексных соединений

Все - нерастворимы, кристаллогидраты, например,

PtO₂∙2H₂O или H₂[Pt(OH)₆] и др.

Соединения в различных степенях окисления

+2 Производные 2-х валентных элементов особенно характерны для Pd и Pt: Pd(NO₃)₂, PdCl₂∙2H₂O, гидроксиды обладают основными свойствами.

+3 Соединения 3-х валентных элементов - характерны для Rh,Ir. Их гидроксиды - Rh(OH)₃ -желтый и Ir(OH)₃ - зеленый, нерастворимы в H₂O , при нагревнии°

дают оксиды Э₂О₃. Существует много комплексных соединений

+4 Диоксиды типа ЭО₂ существуют для всех металлов особенно характерны для Pt, гидроксид Pt(OH)₄ - амфотерен:

Pt(OH)₄ + 3NaOH = Na₂[Pt(OH)₆]

Pt(OH)₄ + 6HCl =4H₂O + H₂[PtCl₆]

Pt(IV) - образует аммиачные комплексы [Pt(NH₃)₆]Г, (Г- галоген).

Платинохлористоводородрая к-та H₂[PtCl₆] - осаждает ионы NH₄⁺, K⁺,Rb⁺ и Cs

+6 Производные 6-ти валентных элементов наиболее характерны для Os и Ru. При сплавлении металлов с КОН в присутствии окислителя – образуются осматы и рутенаты: K₂OsO₄∙2H₂O, K₂RuO₄∙H₂O

+8 Известны для Os и Ru . Os + F₂OsF₈

порошок

OsF₈ - обладает окислительными свойствами , разлагается водой:

OsF₈ + 4H₂O = OsO₄ + 8HF

OsO₄ и RuO₄ - легкоплавкие и легколетучие кристаллические вещества, пары ядовиты, в воде хорошо растворимы, но не показывают кислой реакции. Сильные окислители.

Применение

1. Термопары Pt - Rh, Rh - Ir.

2. Ru - сплавы большой твердости (электрич. контакты)

3. Rh - для покрытия контактов и для получения отражателей в прожекторах

4. Os - Ir сплавы с платиной - обладают высокой твердостью и упругостью - для ответственных деталей

5.Pt-пластична и легко подвергается обработке, мал коэффициент линейного расширения, спаивается со стеклом.

6. Катализаторы

7. Pt - посуда и аппаратура.