Семейство платиновых металлов

Между элементами VIIIВ группы 5-го и 6-го периодов имеется большое сходство вследствие эффекта лантаноидного сжатия. Эти элементы принято объединять в семейство платиновых металлов. Сходство проявляется в химической стойкости металлов, совместном нахождении в природе и образовании комплексных соединений. В табл. 27.14 и 27.15 охарактеризованы легкие (5-й период) и тяжелые (6-й период) платиновые металлы.

Таблица 27.14

Характеристика элементов семейства платиновых металлов

Четные платиновые металлы имеют по нескольку стабильных изотопов: рутений — семь изотопов — 31,6%); осмий — шесть изотопов (^Об -

26,4%); палладий — шесть изотопов (^Рс1 — 27,33%); платина — четыре изотопа стабильных (^Р1 33,8%) и долгоживущие радионуклиды ^"Р! с £1/2 =

= 6,9 * 1011 лет и с £1/2 = 1015 лет.

Нечетный элемент родий — одиночный нуклид ^ЯЬ, а самый редкий из платиновых металлов, иридий, имеет два изотопа: *^1г (37,3%) и ^1г.

Платиновые металлы мало распространены в природе. В виде небольших самородков встречается платина. Она содержит примеси остальных платиновых металлов. Ранее довольно значительное количество платины добывалось на Уране. В настоящее время основная доля добычи платиновых металлов надает на отходы производства меди и никеля, так как в рудах этих металлов содержатся платиновые металлы, а также серебро и золото. Общая ежегодная добыча платиновых металлов оценивается в 100 т.

Таблица 27.15

Физические свойства платиновых металлов

Платина была привезена из Южной Америки и известна в Европе с середины XVI в. Химики заинтересовались платиной и начали ее изучение в середине XVIII в. В 1803—1804 гг. в Англии были открыты палладий и родий У. Волластоном и осмий и иридий С. Теннантом. В истории открытия рутения имеются неясности. В русской литературе считается, что рутений был открыт в 1844 г. профессором Казанского университета К. Клаусом.

Платиновые металлы по внешнему виду обычно характеризуются как блестящие серебристо-белые. Все же можно отметить, что один из этих металлов, платина, по цвету больше похож на сталь, чем на серебро. Среди платиновых металлов осмий имеет наибольшую твердость, а платина наименьшую. Осмий имеет самую большую плотность среди веществ, образованных атомами.

Все платиновые металлы химически стойкие и при этом отличаются разными индивидуальными особенностями. Наиболее активный из них, палладий, приближается по активности к серебру. Он растворяется в азотной кислоте и концентрированной серной кислоте при нагревании. Иридий и осмий не растворяются в кислотах и их смесях. Однако порошок осмия реагирует с кислородом, превращаясь в летучий оксид 0я04, имеющий молекулярную структуру. Это вещество ядовито, причем в первую очередь поражает зрение, так как органические вещества восстанавливают осмий до металла, который остается в теле глаза.

Платина очень устойчива к воздействию кислорода, но при нагревании довольно быстро реагирует с царской водкой:

Платиновые металлы являются сильными комплексообразователями. Уже в XIX в. было синтезировано много комплексных соединений этих металлов, и особенно платины. Довольно продолжительное время платина была комплексообразователем, привлекавшим наибольшее внимание в химии комплексных соединений [1].

Платина образует наиболее устойчивые комплексы в степенях окисления +2 и +4. Платина(1У) имеет координационное число 6, и ее комплексы имеют октаэдрическое строение. Для платины(Н) характерно координационное число 4 и плоско-квадратное строение комплексов. В обеих разновидностях комплексов возможно возникновение пространственных изомеров. Например, комплексы [Рс(ЫНз)2С14] и [Р1(МН3)2С12] имеют изомеры, показанные на рис. 27.6.

Структурные формулы изомеров [Р1(ХНз)С1] и [Р1(МН)С1]

Рис. 27.6. Структурные формулы изомеров [Р1(ХтНз)2С14] и [Р1(МН3)2С12]

Платинохлористоводородная кислота Н2[Р1С16], получаемая при растворении платины, обычно переводится в малорастворимую калиевую соль желтого цвета:

Продолжительным кипячением с восстановителем, например, оксалатом калия, платину удается полностью перевести в комплекс со СО +2:

Желтый осадок К2[РгС1Г)] растворяется, и образуется темно-красный раствор тетрахлороплатината(П) калия. Действием хлора или другого окислителя соединение платины(Н) можно снова окислить:

Оба комплекса, К2[РгС1Г)] и К2[Р1С14], служат исходными веществами для получения многих других комплексных соединений. В гл. 16 было рассмотрено получение цис- и трянс-дихлородиаммииплатины. Лиганд С1~ из внутренней сферы комплекса может замещаться разнообразными анионами и молекулами (аммиак, амины и др.). При реакциях с бромидами и иодидами можно полностью заместить С1 , получая интенсивно окрашенные комплексы К2| РтВг41, К2[РИ4|, К2[РгВг6| и К2[РП(ф Практически во всех комплексах платины(Н) лиганды могут быть замещены на группу СЫ с образованием чрезвычайно устойчивых тетрацианоплатинатов(И), например:

Тетрацианоплатинат(И) калия образует красивые игольчатые кристаллы К2[Рг(СЫ)4)-ЗН20, имеющие разную окраску в проходящем и отраженном свете. Соль бария Ва[Р1(СЫ)4]-4Н20, люминесцирующая под действием облучения, применялась для покрытия экранов в рентгеновских аппаратах.

После получения тетрацианоплатината(П) калия длительное время (около 140 лет) не была известна соответствующая соль платины(1У), гексацианоплатинат (IV) калия К2[ Р1(СЫ)(;]. Но все же был найден метод для ее получения. Сначала тетрацианоплатинат(П) калия окисляется йод- цианом:

В полученном соединении желтого цвета I замещается на СЫ при облучении ультрафиолетовыми лучами:

На этом примере видно, что в химии комплексных соединений применяются разнообразные методы синтеза, и в этом отношении химия комплексных соединений сближается с органической химией.

  • [1] В условиях сверхвысоких температур и давлений, когда атомы теряют электронные оболочки, плотность может неограниченно возрастать.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >