• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Деякі властивості елементів та простих речовин побічної підгрупи VIII групи

Назва еле-мента	Хімі-чний Сим-вол	Будо-ва зовніш- нього і передостаннього електронних шарів атома	Радіус атома. нм	Енергія йоніза-ціїя, E→E+, еВ	Густина, г/см	Темпера-тура плавлення, °С	Темпера-тура кипіння, °С	Стандартний електродний потенціал про- цесу E2+→E, В
Рутеній	Ru	4d75s1	0.134	7.37	12,4			+0.45
Родій	Rh	4d85s1	0,134	7,46	12,4			+0.6
Паладій	Рd	4d105s0	0,137	8,34	12.0			+0.987
Осмій	Os	5d66s2	0,135	8,5	22.5			—
Іридій Платина	Іr	5d76s2	0,135	9.1	22.4			+ 1.0*
Платина	Рt	9d76s1	0.138	8.9	21,5			+ 1,188
Значення φдля процесу Іr3+ +3- → Ir°

Відомі різні методи переробки самородної платини, всі вони починаються з її обробки царською водою. При цьому платинові метали, в тім числі і платина, переходять у розчин у вигляді комплексних кислот H₂[MeCl₆]:

Осмій та іридій частково залишаються у вигляді осаду. Потім за допомо­гою слабких відновників платинові метали (за винятком Рі) переводять у спо­луки, де ці елементи виявляють нижчі ступені окиснення, а платину осаджу­ють у вигляді малорозчинної комплексної сполуки (NH₄)₂[PtCl₆], яка під час нагрівання розкладається з утворенням порошкоподібної платини:

Металічну платину добувають сплавлянням порошкової. Як правило, вона містить 99,7—99,8 % Рt.

Для добування платини високого ступеня чистоти процеси розчинення в царській воді й осадження у вигляді (NH₄)₂[PtCl₆] повторюють. Застосовують також метод зонної плавки переосадженого металу.

Всі платиноїди є тугоплавкими білими блискучими металами. Вони нале­жать до благородних металів. За кімнатної температури не піддаються коро­зії. Найтвердіші з них осмій, рутеній та іридій, найм'якша— платина. Плати­на, паладій та іридій кристалізуються у гранецентрованих кубічних ґратках, рутеній і осмій — в гексагональних щільних ґратках.

За густиною платиноїди поділяються на легкі (рутеній, родій, паладій) та важкі (осмій, іридій, платина). Найтугоплавкішим є осмій, найнижчу темпера­туру плавлення має паладій.

Під час відновлення платиноїдів з розчинів їхніх сполук утворюються чорні дрібнодисперсні порошки, які називаються чернями. Черні завдяки дуже великій площі поверхні застосовуються як каталізатори.

Всі платиноїди здатні поглинати великі кількості водню, який утворює з ними металічні тверді розчини. Платинові метали мають широке застосуван­ня завдяки їхній стійкості проти дії різних реагентів та високим температурам плавлення. Так, родій використовують для нанесення тонких покриттів на срібні ювелірні вироби та на рефлектори прожекторів, проекційних ліхтарів.

У сучасній хімічній лабораторії широко використовуються вироби з платини — тиглі, чашки, дріт, фольга тощо.

Платино-платинородієва термопара Рt — (Рt + 10% Rh) застосовується для вимірювання температур до 1400 °С. Широко використовуються також пла­тинові термопари опору (з підвищенням температури опір платини дуже високого ступеня чистоти зростає).

Платинові і платиновані електроди широко застосовуються в електрохі­мічних виробництвах і науковій роботі. З платини виготовляють найтонші дроти, необхідні для різних фізико-хімічних вимірювань: з 1 г платини можна витягнути дріт завдовжки 500 км.

Для підвищення твердості платинових сплавів до них добавляють осмій. Осмій використовують також для добування надтвердих і некородуючих сплавів.

Із сплавів іридію і вольфраму виготовляють термопари, призначені для вимірювання температур 2000—2300 °С.

Замість платини часто використовують паладій, як порівняно дешевий матеріал. Паладій наносять на контакти електричних реле, він входить до складу сплавів для зубних протезів, білого золота.

Всі платинові метали, їх сплави і сполуки використовують як каталізатори в органічному синтезі.

Тільки Рутеній та Осмій здатні виявляти у сполуках ступінь окиснення +8, що відповідає участі в утворенні зв'язків усіх s- і d-електронів атомів цих елементів. В атомах елементів, що розміщуються за Ru і Оs, внаслідок збільшення зарядів ядер електрони міцніше зв'язані, що зумовлює зменшення ступенів окиснення цих елементів. Отже, для них стійкішими є нижчі ступені окиснення.

Хімія платинових металів досить складна. Не утворюючи стійких сполук, вони здатні вбирати деякі гази, зокрема водень. Найкраще водень вбирається паладієм: в 1 об'ємі металу за кімнатної температури розчиняється до 800 об'ємів водню.

Відносно більшості речовин платиноїди дуже пасивні, особливо в ком­пактному стані. У порошкоподібному стані вони дещо більш реакційноздатні, але з азотом платиноїди не взаємодіють навіть у разі дуже сильного нагріван­ня і у вигляді порошків. З вуглецем платиноїди легко утворюють нестійкі карбіди. Тому в платинових тиглях та чашках не можна нагрівати речовини, що містять Карбон, а також нагрівати платиновий посуд на полум'ї пальника, що дає кіптяву.

Оскільки оксиди платиноїдів амфотерні і руйнуються під час нагрівання з лугами за наявності кисню, в платиновому посуді не можна плавити луги, для цього використовують нікелевий, залізний або срібний посуд.

Незважаючи на високу пасивність платинових металів, добуто багато різних сполук, в яких ці елементи виявляють ступені окиснення +2 (Рd, Рt), +3 (Rh, Іr), +4 (Рt, Ru, Sr, Рd), +6 (Ru, Оs, Іr), +7 (Ru) та +8 (Оs Ru).

Всі платиноїди мають високі позитивні значення стандартних електродних потенціалів, отже, з кислотами-неокисниками вони не взаємодіють, а з кис-лотами-окисниками реагують по-різному. В концентрованих сульфатній і нітратній кислотах найкраще розчиняється паладій:

Родій розчиняється в гарячій концентрованій сульфатній кислоті згідно з рівнянням реакції

Порошкоподібний осмій здатний взаємодіяти з димучою нітратною кисло­тою з утворенням О₅О₄:

Внаслідок тривалого нагрівання за температури 120—150 °С подрібнені родій та іридій, що перебувають у заплавленій трубці, здатні розчинятися в суміші концентрованої НС1 та NaClO₃:

Під час розчинення платини і паладію в царській воді утворюються комп­лексні кислоти Н₂[МеС1₆]:

На решту платиноїдів кислоти та царська вода не діють, Щоб перевести в розчинний стан рутеній і осмій, останні нагрівають з сумішами NaОН + Nа₂О₂ або NaClO₃ + NаОН. У разі нагрівання порошкоподібних рутенію й осмію з киснем утворюються RuО₂ і ОsО₄, з компактними металами реакція йде повільно. Гірше сполучаються з киснем родій, іридій, платина і паладій. Лише під час нагрівання до 600—700 °С вони утворюють РdO, Rh₂О₃, ІrО₂, РtO. Однак за вищих температур РdO, Rh₂O₃ і ІrО₂ стають термодинамічно нестійкими, і метали перестають реагувати з киснем.

Всі оксиди платиноїдів мають чорне або коричневе забарвлення, за винят­ком оранжевого RuО₄ і безбарвного ОsО₄. Сплавлянням металічного іридію з КНSО₄ можна добути Іr₂О₃.

Оксиди платиноїдів з водою не реагують, відповідні їм гідроксиди можна добути тільки непрямим способом (під дією лугів на солі). Оксиди і гідрокси­ди платиноїдів амфотерні або кислотні. Оксиди рутенію (VШ) та осмію (VШ) гідроксидів не утворюють.

Платиноїди сполучаються з галогенами легше, ніж із киснем. Під час нагрівання з фтором утворюються фториди, в яких платиноїди виявляють свої найвищі ступені окиснення. З хлором та іншими галогенами платиноїди спо­лучаються гірше.

Під дією хлору на подрібнену платину за температури 250 °С утворюється РtCl₂. За високих температур Рt з С1₂ утворює червоно-коричневий тетрахлорид РtCl₄. Паладій навіть за високих температур утворює лише дихлорид. Йони Рd²⁺ мають електронну конфігурацію d⁸, яка зумовлює плоску квадратну будову комплексних сполук (як і у Nі²⁺). РdСl₂ здатний у водному розчині реагувати з СО:

Цю реакцію використовують для виявлення СО; тільки Паладій (ІІ) за кім­натної температури здатний відновлюватись оксидом карбону (II) до металу.

Під час нагрівання осмію з хлором одночасно утворюються ОsС1₃ та ОsСl₄.

Трихлориди родію та іридію утворюються під час взаємодії металів з хлором у разі нагрівання до температури червоного жару.

Платиноїди під час нагрівання здатні сполучатися з сіркою з утворенням сульфідів, що погано розчиняються у воді і кислотах. З водних розчинів солей платиноїдів під дією сірководню можна виділити такі сульфіди: Ru₂S₃, Rh₂S₃,

РdS, ОsS₄, Іr₂S₃ та РtS₂.

Нагріванням платиноїдів з фосфором, арсеном, стибієм, бісмутом можна добути сполуки РtР₂, RuР₃, РdР₃, РtSb₂,РtAs₂, РdВі₂.

Відомо багато комплексних сполук платиноїдів. Зв'язок метал —ліганд у них значно міцніший, ніж у комплексних сполуках Феруму, Кобальту, Ніколу. Це зумовлено більшим зарядом ядер атомів платинових металів і зменшенням радіусів їхніх йонів внаслідок ефекту d- і f-стиснення. Відомо десятки простих сполук розглянутих металів і тисячі комплексних. У розчинах існують тільки комплексні йони платинових металів.

Під дією на хлориди паладію (ІІ) та платини (ІІ) аміаку можна добути нейтральні та катіонні комплексні сполуки [Ме(NН₃)₂Сl₂ і [Ме(NН₃)₄]²⁺, в яких виявляється dsp²-гібридизація валентних орбіталей центрального атома.

Оскільки молекули комплексних сполук паладію (ІІ) мають плоску квад­ратну будову, для них відомі цис-транс-ізомери, наприклад, жовто-коричне­вий цис-ізомер [Рd(NНз)₂С1₂] та оранжевий транс-ізомер [Рd(NНз)₂С1₂]. Існує також координаційний ізомер складу [Рd(NН₃)₄][РdС1₄].

Для Платини найстійкішим є ступінь окиснення +4. Тетрахлорид плати­ни — амфотерна сполука з переважанням кислотної функції. Під час розчи­нення РtС1₄ у воді утворюється досить сильна комплексна кислота:

Розчиненням платини в царській воді добувають гексахлороплатинат-ну (ІV) кислоту Н₂[РtС1₆]. Це сильна кислота, добуто багато її солей. Під дією лугів на розчин Н₂[РtСl₆] відбувається послідовне заміщення йонів Сl^- в комплексному йоні на йони ОН^-. У разі надлишку лугу утворюються солі Ме₂[Рt(ОН)₆], що мають світло-жовте забарвлення. Під дією на РtС1₄ аміаку можна добути ряд комплексних сполук від [РtС1₄(NН₃)₂] до [Рt(NН₃)₆]С1₄, в яких виявляється d²sp³-гібридизаціявалентних орбіталей, що зумовлює октаедричну структуру комплексних сполук.

Для Платини (П) відома тетраціаноплатинатна (ІІ) кислота Н₂[Рt(СN)₄], що має червоне забарвлення, є досить стійкою сполукою і сильним електролітом. Для Rh³⁺ і Іr³⁺ відомі галогенідні комплексні сполуки Nа₃[RhС1₆] ∙12Н₂О та Na₃[ІrС1₆]. Вважають, що в розчині сульфату родію, що має жовте забарвлен­ня, цей метал входить до складу катіонного комплексу [Rh(Н₂О)₆]³⁺, а в роз­чині сульфату родію, що має червоне забарвлення,— до складу аніонного [Rh(SО₄)₂(Н₂О)₂] . Досить стійкими комплексними сполуками Родію (ІП) єаміачні та змішані комплексні сполуки.

Відновленням ОsО₄ концентрованою хлоридною кислотою з наступним випарюванням розчину над Р₂О₅ виділено червону гексахлороосматну (ІV) кислоту Н₂[ОsС1₆] ∙ 6Н₂О та її сіль Na₂[ОsС1₆]. Відомі також Н₂[ІrС1₆] і гало-генокомплекси платиноїдів(ІN) (Н₂[IrВr₆], Н₂[РtВr₆] тощо).

Паладій під час розчинення в царській воді, як уже зазначалось, теж здатний утворювати комплексну кислоту, подібну до Н₂[РtС1_б]. Проте після видалення НNO₃ випарюванням з НСl гексахлоропаладатна(ІV) кислота пере­творюється на червону тетрахлоропаладатну (ІІ) кислоту.

Як і у випадку Н₂[РtС1₆], під дією лугів на комплексні йони [ІrСl₆]^2- і [РdС1₆]^2- відбувається послідовне заміщення лігандів хлору на гідроксильні йони з утворенням йонів [ІrС1₂(ОН)₄]^2-, [РdС1₂(ОН)₄]^2~.

Комплексні сполуки, у яких центральний атом виявляє ступінь окиснення +8, може утворювати лише Осмій.

Незважаючи на координаційну насиченість ОsО₄, оксид осмію(VIII) роз­чиняється у воді, що свідчить про здатність Осмію підвищувати своє коорди­наційне число. Тому ОsО₄ здатний утворювати продукти приєднання з лугами К₂[ОsО₄(ОН)₂], а з фторидами рубідію та цезію — Ме₂[О₃О₄Р₂].

Слід пам'ятати, що і RuО₄, і ОsО₄ легко випаровуються за кімнатної температури, вони отруйні, подразнюють слизові оболонки органів дихання та очей через окиснювальну дію на білкові речовини.

Завдання для самоперевірки:

1. Напишіть рівняння реакцій, які треба провести для здійснення таких перетворень:

Fe₂(SO₄)₃

/ \

Fe→ FeSO₄ Fe(OH)₃

\ /

Fe(OH)₂

Рівняння реакцій, що відбуваються в розчинах, напишіть у скороченій йонній формі.

2. Масова частка вуглецю в чавуні становить 3,6%. Вуглець міститься у сплаві у вигляді сполуки карбіду феруму Fe₃С. Визначте масову частку карбіду феруму в чавуні.

3. Методом електронного балансу доберіть коефіцієнти у схемах окисно-відновних реакцій за участі сполук хрому:

а) Cr₂(SO₄)₃+Br₂+NaOH→Na₂CrO₄+NaBr+ Na₂SO₄+H₂O;

б) KІ+K₂Cr₂O₇+ H₂SO₄→І₂+ Cr₂(SO₄)₃+ K₂SO₄+H₂O;

в) SnCl₂+ K₂Cr₂O₇+HCl→ SnCl₄+ CrCl₃+KCl+ H₂O;

г) Cr(NO₃)₃+ KMnO₄+ H₂O→ H₂Cr₂O₇+Mn(NO₃)₂+KNO₃+ HNO₃

д) Na₂S+Na₂CrO₄+ H₂O→ Na [Cr(OH)₄(H₂O)₂]+ NaOH

Зазначте, в яких реакціях сполуки хрому є окисниками, а в яких відновниками.

Читайте також:

1. II. За зміною ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагуючих речовин
2. IV. Запасні речовини
3. L2.T4. Транспортування рідких, твердих та газоподібних речовин.
4. L2.T4/1.Переміщення твердих речовин по території хімічного підприємства.
5. Аварії з викидом (загрозою викиду) сильнодіючих отруйних речовин на об'єктах економіки.
6. Аварії з викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище
7. Аварії з викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище
8. Аваріїз витоком сильнодіючих отруйних речовин.
9. Агітація за і проти та деякі особливості її техніки.
10. Агрегатні стани речовини
11. АДАПТАЦІЯ ОБМІНУ РЕЧОВИН ДО М'ЯЗОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
12. Аеродинамічні властивості колісної машини

Переглядів: 1144