Платиновые металлы
.pdf
Платиновые металлы
Лекция 12
Платиновые металлы
1ряд
2ряд
3ряд
+ лантаниды триада железа
платиновые металлы монетные металлы
Ru – рутений Rh – родий Pd – палладий Os – осмий Ir – иридий Pt – платина
Свойства элементов
Ru |
Rh |
Pd |
Os |
Ir |
Pt |
Ат. N |
44 |
45 |
46 |
76 |
77 |
78 |
|
Эл. |
4d75s1 |
4d85s1 |
4d105s0 |
5d66s2 |
5d76s2 |
5d96s1 |
|
конф. |
|
|
|
|
|
|
|
Радиус |
134 |
134 |
137 |
135 |
136 |
139 |
|
пм |
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
(эВ) |
7.37 |
7.46 |
8.34 |
8.7 |
9.1 |
9.0 |
I2 |
(эВ) |
16.76 |
18.01 |
18.43 |
17.0 |
17.0 |
18.6 |
χAR |
1.42 |
1.45 |
1.35 |
1.52 |
1.55 |
1.44 |
|
С.О. |
(2),3,4,6,8 |
(1),2,3,4,(6) |
2,4 |
(3),4,6,8 |
(1),2,3,4,5,(6) |
2,4,(6) |
|
Свойства металлов
Ru |
Rh |
Pd |
Os |
Ir |
Pt |
Т.пл., К |
2607 |
2237 |
1828 |
3306 |
2719 |
2100 |
Т.кип., К |
4173 |
3730 |
3413 |
5300 |
4405 |
4200 |
aH0, |
642.7 |
556.9 |
378.2 |
791.0 |
665.3 |
565.3 |
кДж/моль |
|
|
|
|
|
|
σ,См/м(·107) |
1.41 |
2.33 |
1.02 |
1.23 |
2.13 |
1.04 |
d, г/см3 |
12.37 |
12.41 |
12.02 |
22.59 |
22.56 |
21.45 |
Стр. тип |
Mg |
Cu |
Cu |
Mg |
Cu |
Cu |
E0(M3+/M0), В +0.61 |
+0.76 |
— |
+0.85 |
+1.0 |
— |
|
E0(M2+/M0), В |
+0.8 |
— |
+0.92 |
— |
— |
+0.98 |
E0(M3+/M0), E0(M2+/M0) > 0 благородные металлы
Химические свойства металлов
1. Окисление кислородом |
|
|
|
|
|||
Os + 2O |
= OsO |
(200 |
оС) |
Ru + O |
2 |
= RuO |
(400 oC) |
2 |
4 |
|
|
|
|
2 |
|
2Rh + 3O2 = 2Rh2O3 |
|
|
|
|
|
||
Ir + O2 = IrO2 |
|
|
обратимые реакции, |
||||
2Pd + O2 (1 атм) = 2PdO |
направление зависит от T |
||||||
|
|
|
|
||||
Pt + O2 ≠ |
|
|
|
|
|
|
|
2. Окисление фтором |
|
|
|
|
|
||
Ru + 3F2 = RuF6 |
Os + 3F2 = OsF6 Pt + 3F2 = PtF6 |
||||||
2Rh + 5F2 = 2RhF5 |
2Ir + 5F2 = 2IrF5 |
|
|||||
Pd + 2F2 = PdF4 |
|
|
|
|
|
|
|
Химические свойства металлов
3. При Т > 1000 oC реагируют с S, Se, Te, P, Si, C, B,
но не N2
Pd + S = PdS Ir + 3P = IrP3 |
Ru + Si = RuSi |
4.Не растворяются в кислотах и щелочах
5.Щелочное окисление
Ru + 3NaNO3 + 2NaOH (ж) = Na2RuVIO4 + 3NaNO2 + H2O
аналогично для Os
Ir + 2NaNO3 + 2NaOH (ж) = Na2IrIVO3 + 2NaNO2 + 2H2O
аналогично для Rh
2Rh + 3BaO2 = Rh2IIIO3 + 3BaO
аналогично для Ir
Химические свойства металлов
6. Взаимодействие с кислотами-окислителями
Pd + 4HNO3 (конц) = Pd(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Pd2+
3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O Pt4+
Ru, Rh, Os, Ir + HNO3 + HCl ≠
Pt + 2HNO3 + 4HCl + Cl2 = H2[PtCl6] + 2NO2 + 2H2O
аналогично для Rh, Ir 7. Растворяют Н2, не реагируя
Получение металлов
1.Основное состояние самородное
2.Содержание в земной коре (масс.% ·10–6)
Ru |
10 |
Rh |
2 |
Pd 8 |
Os |
2 |
Ir |
1 |
Pt 10 |
3. Типичный состав платиновой руды
Pt (80%), Rh+Ir (5%), Pd (1%), Os (0.5%), Au (0.5%), Ru (0.1%) + оксиды Fe, Mn + сульфиды Ni, Cu
4. |
Осмиридий |
|
|
15-40% Ir + 50-80% Os + силикаты Al, Fe, Co, Ni, Mn |
|
5. |
Pd выделяют из отходов производств Ni, Cu |
|
6. |
Ru: минерал RuAs2 – лаурит, в составе руд Ni |
Ir |
Применение металлов
1.Pt, Rh, Ir химическая посуда, аппаратура, термопары
2.Pt, Pd, Rh производство катализаторов
3.Pd глубокая очистка водорода
4.Pt создание лекарственных препаратов
5.Ru, Ir нанесение защитных покрытий
6.Pd создание датчиков, сенсоров
7.Ir, Ru, Os изготовление сверхтвердых, инертных и
износостойких инструментов
8.Pt, Rh, Ir изготовление ювелирных изделий
RuCl3·3H2O
Высшие с.о. Ru, Os
1. Получение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Os + 2O |
2 |
= OsO Na |
RuO + Cl |
2 |
= RuO + 2NaCl |
OsO4 |
|||||||||||
|
|
|
4 |
2 |
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
||||
2. Соединения Os(VIII) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
OsO4 |
+ 2KOH = K2[OsO4(OH)2] |
перосмат |
|
|
|
||||||||||||
OsO4 |
+ 2NaF = Na2[OsO4F2] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
OsO4 |
+ F2 = Os2O3F2 + ½O2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
OsO4 |
+ NH3 + KOH = K[OsO3N] |
|
|
|
[F(OsO F ) ]+ |
|
|||||||||||
3. Окислительные свойства |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
3 2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2OsVIIIO + C |
H |
OH + 5KOH = 2K [OsVIO (OH) |
] + CH |
COOK |
|||||||||||||
|
4 |
2 |
5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
4 |
3 |
|
|||
2RuVIIIO + 4KOH = 2K |
2 |
RuVIO + O |
2 |
+ 2H |
2 |
O окислитель |
|||||||||||
|
4 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
3K2RuO4 + HNO3 = 2KRuO4 + RuO2 + 4KNO3 + 2H2O |
|
||||||||||||||||
|
диспропорционирование |
|
Ru6+ →Ru7+ + Ru4+ |
|
|||||||||||||