Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Отличительной особенностью платиновых металлов является их способность адсорбировать на поверхности некоторые газы, особенно водород и кислород. Склонность к адсорбции значительно возрастает у металлов, находящихся в тонкодисперспом и коллоидном состояниях. Вследствие способности к абсорбции газов металлы платиновой группы, главным образом палладий, платина, рутений, применяются в качестве катализаторов при реакциях гидрогенизации и окисления. Каталитическая активность их увеличивается при использовании черни.

Наибольшая способность к адсорбции водорода присуща палладию: один объем палладия в состоянии адсорбировать при комнатной температуре свыше 1000 объемов водорода. Предварительно адсорбированные пары воды увеличивают адсорбцию палладием газов. С повышением температуры растворимость водорода в палладии, в отличие от растворимости в других металлах, быстро понижается.

Водород и дейтерий способны диффундировать через нагретую толстую палладиевую перегородку. Это специфическое свойство палладия, используемое для получения сверхчистого водорода.

В незначительных количествах водород растворяется во всех платиновых металлах. Платина быстро адсорбирует водород. В нагретом состоянии платина обладает высокой проницаемостью по отношению к водороду, причем скорость диффузии и растворимость водорода значительно увеличиваются с увеличением температуры. Однако растворимость водорода в платине даже при высоких температурах мала. Адсорбированный водород может быть удален при нагревании до 100 °С в вакууме. Легче всего он удаляется из палладия, труднее – из платины и особенно трудно из иридия.

Платиновая чернь довольно сильно поглощает кислород: 100 объемов кислорода на 1 объем платиновой черни. Палладий и другие металлы поглощают кислород значительно меньше.

Платиновые металлы имеют различную стойкость к окислению кислородом воздуха, но у всех их она уменьшается с увеличением температуры. При нагревании на воздухе до 1000 °С платина практически не окисляется. Сравнительно легко окисляются осмий, рутений, иридий; осмий в порошке окисляется при комнатной температуре. Скорость окисления платиновых металлов зависит от температуры, давления, состояния окисляющей атмосферы. Убыль массы металла на воздухе обусловлена преимущественно образованием летучих оксидов. Скорость возгонки осмия максимальна, далее следует рутений, иридий, платина, родий и палладий.

Рутений начинает заметно окисляться при 400 °С с образованием RuO₂. При 800 °С RuO₂ взаимодействует с кислородом с образованием летучих RuO₃ и RuO_4. Родий при температуре 1200–1400 ^ОС образует оксид RhO₂, который может существовать как в твердом, так и в газообразном состоянии. При увеличении температуры упругость паров RhO₂ возрастает. Палладий образует оксид PdO, который можно визуально наблюдать уже после температуры 350 ^оС, при 850 ^оС он разлагается. Осмий при высоких температурах образует газообразные OsO₃ и 0sO₄. Иридий образует твердый оксид IrO₂, устойчивый до 1100 °С. На поверхности платины всегда существует адсорбированный слой кислорода. При повышении температуры образуется PtO₂ и одновременно идет процесс возгонки оксида. При атмосферном давлении кислорода концентрация платины в виде газообразного оксида Pt0₂ составляет при 1227 ^оС 310^-5 г/л.

При нагревании в атмосфере воздуха на окисление и потерю массы металлов платиновой группы оказывают большое влияние и другие газы, адсорбирующиеся на поверхности металла (пары воды, азот, водород, СО).

2. Химические свойства платиновых металлов

2.1 Галогениды платиновых металлов

Галогениды платиновых металлов образуются в процессах галогенирования тонкодисперсных порошков металлов и их солей, а также при прокаливании галогенидов этих металлов в инертной атмосфере или в атмосфере соответствующего галогена. Полученные из водных растворов галогениды содержат воду, при полном удалении которой, как правило, начинается их разрушение.

В кристаллическом состоянии безводные «простые» галогениды – это полимерные цепи, связанные галогеномостиками, образующие часто различные модификации. С фтором характерно образование соединений в высших степенях окисления, напротив, с иодом образуются соединения в низших степенях окисления.

Бинарные фториды обpaзуютcя обычно при непосредственном взаимодействии платиновых металлов с фторирующими агентами. Во фторидах проявляются высшие и необычные степени окисления. OsF₇ - единственный из известных гептафторидов металлов платиновой группы. Получают его из элементов при 600 ^oC и давлении 400 атм. Из дифторидов известен только PdF₂, обладающий парамагнетизмом.

Фториды «легких» металлов – рутения, родия, палладия – образуются при фторировании отработавших тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Фториды «тяжелых» платиновых металлов, в частности осмия, использовались в качестве материалов в реакциях синтеза сверхтяжелых элементов, а РtF₆ – в качестве мощного фторирующего агента в реакциях с инертными газами.

Все платиновые металлы в мелкораздробленном состоянии при нагревании реагируют с хлором с образованием различных бинарных галогенидов. Наиболее важными из них в практическом отношении являются:

• -RuCl₃ – трихлорид рутения, образуется при взаимодействии порошка рутения со смесью Cl₂ и CO (3:1) при 330–340 ^oC, темно-коричневый порошок, растворимый в органических растворителях;

• «RuOHCl₃ » – «гидроксотрихлорид» рутения, продажный препарат, образующийся при продолжительном взаимодействии RuO₄ с соляной кислотой и последующем выпаривании раствора. Индивидуальным веществом не является. Применяется как исходное в синтезе различных соединений и материалов;

• RhCl₃ – трихлорид родия, существует в нерастворимой безводной форме и в форме растворимого гидрата; последний широко применяется для синтеза препаратов, катализаторов и пр.;

• PdCl₂ – дихлорид палладия, также существует в нескольких кристаллических модификациях, наиболее важным является дигидрат PdCl₂2H₂O; получают самыми разными способами, например, нагреванием палладийхлористоводородной кислоты в атмосфере хлора.

• Бромиды и иодиды платиновых металлов, образующиеся при непосредственном взаимодействии элементов (безводные) либо растворением гидроксидов в соответствующих галогеноводородных кислотах. Они мало изучены.

2.2 Гидроксиды платиновых металлов

Металлы платиновой группы образуют аморфные малорастворимые гидроксиды состава M_xO_ynH₂O. О строении гидроксодов нет единого мнения. Их нередко называют фазами переменного состава. В то же время, независимо от способа синтеза – обычно гидролизом различных соединений при рН 3 9, свойства и состав их четко воспроизводятся.

Свежеосажденные гидроксиды – ярко-окрашенные многоводные гели, при высушивании вода удаляется. Температура полного удаления воды может превышать 650 ^oC, при этом образуются оксиды платиновых металлов.

Гидроксиды платиновых металлов имеют самое разнообразное применение, в том числе в технологии и анализе – в связи с их низкой растворимостью, в катализе, для получения электролитов смешанных и бинарных оксидов, в препаративной практике.

2.3 Взаимодействие платиновых металлов с кислотами и щелочами

Платиновые металлы, обладающие высоким значением потенциала ионизации, при обычной температуре характеризуются большой устойчивостью по отношению к химическому воздействию кислот и щелочей. Если расположить их в порядке понижения относительной коррозионной стойкости в кислотах, щелочах и окислителях, получим следующий ряд: иридий рутений родий осмий платина палладий. В значительной степени реакционная способность платиновых металлов определяется степенью их дисперсности, склонностью к образованию интерметаллических соединений с другими элементами, присутствующими в металле или сплаве, и часто зависит от присутствия посторонних примесей. Наибольшей реакционной способностью при растворении МПГ обладает металлическая чернь, Губка и порошкообразные металлы менее активны, компактные металлы растворяются очень медленно.

Платиновые металлы, обладающие высоким значением потенциала ионизации (табл. 1), при обычной температуре характеризуются большой устойчивостью по отношению к химическому воздействию кислот и щелочей. Если расположить их в порядке понижения относительной коррозионной стойкости в кислотах, щелочах и окислителях, получим следующий ряд: иридий рутений родий осмий платина палладий.

Качественная оценка коррозийной устойчивости МПГ по отношению к различным химическим реагентам приведена в табл. 2

Таблица 2. Качественная оценка коррозии МПГ

Условные обозначения: А – коррозия отсутствует, Б – слабо подвержен коррозии, В-подвержен коррозии, Г – быстро корродирует

Чистый рутениевый порошок или губка лишь незначительно подвержены действию горячих минеральных кислот или их смесей. Однако при нагревании со смесью HCl и HClO₃ или с HNO₃ в запаянном сосуде рутений количественно растворяется.

Характеристики

Список файлов книги