Общая характеристика платиновых металлов

Под общим названием платиновых металлов объединяются элементы второй и третьей триад восьмой группы периодической системы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платина. Эти элементы образуют группу довольно редких металлов, по своим свойствам сходных друг с другом, так что разделение их представляет значительные трудности.

В природе платиновые металлы встречаются почти исключительно в самородном состоянии, обычно все вместе, но никогда не встречаются в железных рудах.

Платиновые металлы малоактивны и весьма стойки к химическим воздействиям. Некоторые из них не растворяются не только в кислотах, но и в царской водке.

Кристаллы осмия

Рутений, родий, осмий и иридий тугоплавки. Несмотря на малую доступность и дороговизну, эти металлы, наряду с платиной, имеют разностороннее, год от года возрастающее техническое применение.

Хотя платиновые металлы могут проявлять в соединениях различные степени окисления, но особенно типичны для них соединения, в которых их степень окисления равна +4. Для осмия и рутения характерны также соединения со степенью окисления этих элементов +8.

Оксид осмия (VIII), или тетраоксид осмия, OsO4 — наиболее стойкий из оксидов этого элемента. Он медленно образуется уже при хранении осмия на воздухе и представляет собой легкоплавкие (темп. плавл. 41 о C) кристаллы бледно-желтого цвета. Пары OsO4 обладают резким запахом и весьма ядовиты.

Тетраоксид осмия довольно хорошо растворяется в воде, причем раствор его не дает кислой реакции на лакмус. Однако, как это впервые было установлено Л. А. Чугаевым (1918 г.), с сильными щелочами OsO4 образует непрочные комплексные соединения.

Обладая резко выраженными окислительными свойствами, OsO4 энергично реагирует с органическими веществами, восстанавливаясь при этом до черного диоксида осмия OsO2. На этом основано применение OsO4 для окрашивания микроскопических препаратов.

Кристалл рутения

Оксид рутения (VIII), или тетраоксид рутения, RuО4— твердые кристаллы золотисто-желтого цвета, плавящиеся при 25,4 о С и растворимые в воде. Тетраоксид рутения значительно менее устойчив, чем OsO4, и при температуре около 108 о С (ниже температуры кипения) разлагается со взрывом на RuО2 и кислород.

Фторид осмия (VIII), или октафторид осмия, ОsF8 получается путем прямого соединения осмия с фтором при 250 о С в виде бесцветных паров, сгущающихся при охлаждении в лимонно-желтые кристаллы с температурой плавления — 34,4 о С.

Октафторид осмия проявляет резко выраженные окислительные свойства. Водой он постепенно разлагается на тетраоксид осмия и фтористый водород:

OsF8 + 4H2O = OsO4 + 8HF

Все платиновые металлы проявляют ярко выраженную склонность к комплексообразованию.

Платина (Platinum). Платина была известна в Южной Америке еще в доколумбовы времена. По цвету и блеску этот металл похож на серебро, поэтому испанцы, покорившие большую часть континента, и называли его платиной (исп. platina — уменьшительное от plata — «серебро»). Свойства платины описал испанский офицер дон Антонио де Ульоа в 1748 г.

Кристалл платины

В природе платина, подобно золоту, встречается в россыпях в виде крупинок, всегда содержащих примеси других платиновых металлов.

Платина — белый блестящий ковкий металл, не изменяющийся на воздухе даже при сильном накаливании. Отдельные кислоты на нее не действуют. Платина растворяется в царской водке, но значительно труднее, чем золото.

В химической промышленности платина применяется для изготовления коррозионностойких деталей аппаратуры. Платиновые аноды используются в ряде электрохимических производств (производство надсерной кислоты, перехлоратов, перборатов). Широко применяется платина как катализатор, особенно при проведении окислительно-восстановительных реакций. Она представляет собой первый, известный еще с начала XIX века гетерогенный катализатор. В настоящее время платиновые катализаторы применяются в производстве серной и азотной кислот, пpи очистке водорода от примесей кислорода и в ряде других процессов. Из платины изготовляют нагревательные элементы электрических печей и приборы для измерения температуры (термометры сопротивления и термопары). В высокодисперсном состоянии платина растворяет значительные количества водорода и кислорода. На ее способности растворять водород основано применение платины для изготовления водородного электрода.

В большинстве своих соединений платина проявляет степени окисленности +2 и +4. Как в том, так и в другом состоянии она обладает выраженной способностью к образованию комплексных соединений; более важное значение имеют соединения платины (IV) .

При растворении платины в царской водке получается гексахлороплатиновая, или платинохлористоводородная, кислота Н2[PtCl6], которая при выпаривании раствора выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава Н2[PtCl6] •6Н2О. Калиевая соль этой кислоты — одна из наименее растворимых солей калия. Поэтому ее образованием пользуются в химическом анализе для открытия калия.

При нагревании в струе хлора до 360 оC гексахлороплатиновая кислота разлагается с выделением хлороводорода и образованием хлорида платины (IV) PtCl4.

Если к, раствору Н2[PtCl6] прилить щелочь, то выпадает бурый осадок  Это вещество называется платиновой кислотой, так как при растворении в избытке щелочи образует соль. Известен также оксид платины (IV) PtO2.

Хлорид платины (II) PtC12 получается при пропускании хлора над мелко раздробленной платиной. Он имеет зеленоватый цвет и нерастворим в воде.

К комплексным соединениям платины (II) относятся, например, соли тетрацианоплатиновой (П) кислоты Н2[Pt(CN)4]. Бариевая соль этой кислоты Ва[Pt(CN)4]  обнаруживает яркую флуоресценцию при действии на нее ультрафиолетовых и рентгеновских лучей и служит в рентгеноскопии для покрытия флуоресцирующих экранов.

Палладий (Palladium). Иридий (lridium). Палладий — серебристо-белый металл, самый легкий из платиновых металлов, наиболее мягкий и ковкий. Он замечателен своей способностью поглощать огромное количество водорода (до 900 объемов на 1 объем металла). При этом палладий сохраняет металлический вид, но значительно увеличивается в объеме, становится ломким и легко образует трещины. Поглощенный палладием водород находится, по-видимому, в состоянии, приближающемся к атомарному, и поэтому очень активен. Насыщенная водородом пластинка палладия переводит хлор, бром и йод в галогеноводороды, восстанавливает соли железа (III) в соли железа (II), соли ртути(II) в соли ртути (I), диоксид серы в сероводород.

Монета из палладия

Из палладия изготовляют некоторые виды лабораторной посуды, а также детали аппаратуры для разделения изотопов водорода. Сплавы палладия с серебром применяются в аппаратуре связи, в частности, для изготовления контактов. В терморегуляторах и термопарах используются сплавы палладия с золотом, платиной и родием. Некоторые сплавы палладия применяются в ювелирном деле и зубоврачебной практике.

Нанесенный на асбест, фарфор или другие носители, палладий служит катализатором ряда окислительно-восстановительных реакций. Это его свойство используется как в лаборатории, так и в промышленности при синтезе некоторых органических соединений. Палладиевый катализатор применяют для очистки водорода от следов кислорода, а также кислорода от следов водорода.

В химическом отношении палладий отличается от других платиновых металлов значительно большей активностью. При нагревании докрасна он соединяется с кислородом, образуя оксид PdO, растворяется в азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте и в царской водке.

Как и для платины, для  палладия характерны степени окисления +2 и +4; более устойчивы соединения палладия (II) . Большинство солей палладия растворяется в воде и сильно гидролизуется в растворах. Хлорид палладия (II) PdCl2 очень легко восстанавливается в растворе до металла некоторыми газообразными восстановителями, в частности оксидом углерода (II), на чем основано его применение для открытия оксида углерода в газовых смесях. Он используется также как катализатор некоторых окислительно-восстановительных реакций.

Иридий

Иридий отличается от платины очень высокой температурой плавления и еще большей стойкостью к различным химическим воздействиям. На иридий не действуют ни отдельные кислоты, ни царская водка. Кроме того, иридий значительно превосходит платину своей твердостью.

Чистый иридий применяется для изготовления некоторых научных приборов. Для той же цели употребляется сплав, содержащий 90 % платины и 10 % иридия. Из такого сплава изготовлены международные эталоны метра и килограмма.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Платиновые металлы» Платиновые-металлы.docx (29 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *