• 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

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

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: 1063