Химия платиновых металлов

1. Химия платиновых
металлов
Петренко Дмитрий БорисовичПетренко Дмитрий Борисович
старший преподаватель кафедры теоретической и
прикладной химии МГОУ
E-mail: DBPetrenko@yandex.ru
1

2. Классификация платиновых металлов
К. К. Клауса (1860 г.)
2

3. История открытия металлов группы
платины
3
1736 – Де. Уллоа – открытие Pt
1803 – С. Теннант – открытие Ir, Os
1803 – У. Волластон – открытие Rh, Pd
1844 – К. Клаус – открытие Ru

4. Собственные минералы элементов
группы платины
Типы минералов Примеры
Самородные металлы Самородный иридий – Ir
Самородная платина – Pt
Аллопалладий – Pd
Сплавы и
интерметаллические
соединения
Изоферроплатина - Pt3
Fe
Плюмбопалладинит - Pd3
Pb2
Потарит – PdHg
Паоловит - Pd2
Sn
Соединения ЭГП с
халькогенами
Тестибиопалладит – PdSbTe
Лаурит – RuS2
Холлингвотит – RhAsS
Кашинит Ir2
S3
4

5. Фоновые содержания платиновых
металлов в окружающей среде (г/т)
Элемент Земная кора Литосфера Почва
Рутений 0,0007 0,0001 –
Родий 0,0005 0,0001 –
Палладий 0,0012 0,015 0,02
Иридий 0,00009 0,001 –
Платина 0,0033 0,001 0,02

6. Электронное строение атомов платиновых
металлов и их степени окисления
Элемент
Электронная
формула
Характерные
степени
окисления
Ru [Kr]4d7
5s1
+3, +4, +6, +8
Rh [Kr]4d8
5s1
+3
Pd [Kr]4d10
5s0
+2
Os [Xe]4f14
4d6
5s2
+6, +8
Ir [Xe]4f14
4d7
5s2
+3, +4
Pt [Xe]4f14
4d9
5s1
+2, +4
6

7. Устойчивые степени окисления элементов
8Б-подгруппы в водных растворах
7

8. Степени окисления рутения
8

9. Основные сведения о комплексных соединениях.
Строение комплексов.
9

10. Основные сведения о комплексных соединениях.
Классификация комплексов.
По заряду комплексного иона:
Катионные: [Al (H2
O)6]3+
, [Zn(NH3
)4
]2+
Анионные: [Al(OH)6
]3−
,[PtCl6
]2−
Нейтральные (без внешней сферы): [CrCl3
(NH3
)3
] [Fe(CO)5
],
Катионно – анионные: [Cr(H2
O)6
][Co(CN)6
]
По типу лиганда:
Аквакомплексы (лигандом является вода): [Al (H2
O)6
]3+
,[Сu(H2
O)4]2+
Ацидокомплексы (лигандами являются кислотные остатки): H2
[PtCl6
], [MnCl4
]2−
.
Гидроксокомплексы (лигандами являются ОН−
-ионы):[Mn(OH)6
]4−
, Na3
[Ga(OH)6
]
Карбонилы: в качестве лигандов выступают молекулы СО: [Fe (CO)]5
, [Pd(CO)4
]
Смешанные (содержат несколько разных лигандов): [CrCl3
(NH3
)3
]
Хелатные (клешневидные, циклические) – лиганд имеет не менее двух связей с
центральным атомом:
10

11. Структура потребления металлов
группы платины (2010 г)
Область применения
Металл
Ru Rh Pd Ir Pt
тонн % тонн % тонн % тонн % тонн %
Автомобильные
нейтрализаторы
— — 22,5 83,1 169,5 56,6 — — 97,5 39,8
Химическая
промышленность 3,1 9,7 2,1 7,7 12,3 4,1 0,6 5,8 13,8 5,6
Электротехника 23,5 73,4 0,1 0,4 43,9 14,7 6,0 58,2 6,8 2,8
Стекольная
промышленность — — 1,8 6,6 — — — — 10,7 4,4
Инвестиционный
спрос — — — — 33,7 11,3 — — 20,2 8,2
Ювелирная
промышленность — — — — 19,3 6,4 — — 75,1 30,6
Медицина и
биомедицина — — — — 18 6,0 — — 7,9 3,2
Нефтепереработка — — — — — — — 5,3 2,2
Прочие 1,3 4,1 0,6 2,2 2,6 0,9 1,2 11,7 7,9 3,2
Электрохимия 4,1 12,8 — — — — 2,5 24,3 — —
Итого: 32 100 27,1 100 299,3 100 10,3 100 245,2 100

12. Аффинаж платиновых металлов
12

13. Физические свойства платиновых
металлов
13

14. Химические свойства платиновых
металлов
1. Окисление кислородом
Os + 2O2= OsO4(200о
С)
Ru+ O2= RuO2(400 o
C)
2Rh+ 3O2= 2Rh2O3(обратимая реакция)
Ir+ O2= IrO2(обратимая реакция)
2Pd + O2 = 2PdO
Pt + O2≠
2. Окисление фтором
Ru+ 3F2= RuF6
Os + 3F2= OsF6
2Rh + 5F2= 2RhF5
2Ir + 5F2= 2IrF5
Pt + 3F2= PtF6
Pd + 2F2= PdF4
3. Окисление хлором
Pt +2Cl2= PtCl4
t t t
PtCl → PtCl → PtCl → PtCl

15. Химические свойства платиновых
металлов
4. Не переводятся в раствор действием щелочей
5. Отношение к кислотам:
Не взаимодействуют с кислотами - Os, Ru, Ir, Rh
Растворяются в кислотах – окислителях – Pt, Pd
Pd + 4HNO3(конц) = Pd(NO3)2+ 2NO2+ 2H2O
3Pt + 4HNO3+ 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
6. Щелочное окисление в расплаве
Ru + 3NaNO3+ 2NaOH (ж) = Na2Ru+6
O4 + 3NaNO2+ H2O
Os + 3NaNO3+ 2NaOH (ж) = Na2OsO4+ 3NaNO2+ H2O
Ir+ 2NaNO3+ 2NaOH (ж)= Na2Ir+4
O3+ 2NaNO2+ H2O
Rh+ 2NaNO3+ 2NaOH (ж)= Na2Rh+4
O3+ 2NaNO2+ H2O

16. Свойства и методы получения некоторых оксидов платиновых металлов
16

17. OsO4 + 2NaOH = Na2[OsO4(OH)2]
RuO4 + 2NaOH = Na2[RuO4(OH)2]
RuO2= Ru+ O2(7000
C)
OsO2= Os + O2(200
C)
RuO4+ 14HCl + 4KCl = K4[Ru2OCl10] + 7H2O + 4Cl2
Гидроксиды платиновых металлов
MeCl4 +4H2O = Me(OH)4↓ +4HCl
4Na3[IrCl6] + NaOH + 2H2O + O2 = Ir(OH)4↓ + 2NaCl
2PtO3 = 2PtO2 + O2
PtO3+ HCl = Cl2+ H2[PtCl6] + H2O
K2[PtCl6] + KOH = Pt(OH)2 ↓ + 4KCl
Pt(OH)2= PtO +H2O
Комплексные соединения
Степень окисления + 2
КЧ = 4 (Pt, Pd) – аммиакаты, галогениды (прим. K2[PtCl4]
Степень окисления + 3
КЧ = 6 (Rh, Ir) – аммиакаты, галогениды (Rh(NH3)5(H2O))Cl3
Степень окисления + 4
КЧ = 6 (Ir, Rh, Ru) – ацидокомплеексы, аква-комплексы
17

18. ПДК и токсичность соединений
элементов группы платины
ПДК
•ПДК р. з. пыли Rh — 0,1 мг/м3
воздуха, для растворимых солей —
0,001 мг/м3
(США)
•ПДК р. з. растворимых солей Pt — 2 мкг/м3
воздуха (США, Германия).
•По данным долговременных исследований (Merget R., 1999),
безопасными являются концентрации платины в воздухе 0,1 мкг/м3
для
общего содержания Pt и 0,01 мкг/м3
- для водорастворимых форм.
Соединения ЭПГ вызывают
•Неврологические расстройства
•Бронхиальную астму
•Поражение органа зрения
•Дерматиты
•Расстройства пищеварения
Механизмы воздействия
•Ингибирование репликации ДНК с образованием межцепочечных связей.
•Воздействие с на Са2+
- и Mg2
+ -зависимой АТФазой
•Подавление активности ферментных систем митохондрий. (Pd2+
вызывает
конформационные изменения в структуре креатинкиназы; замещает Fe2+
в
активном центре пролилгидроксилазы )
18

19. Задача для самостоятельного решения
Родий может быть отделен от других благородных металлов, с
помощью следующего способа. Образец порошка родия смешивают с
NaCl и нагревают в токе газообразного хлора. Полученный продукт
представляет собой некоторую соль А, содержащую 26,76% родия.
Остаток затем обрабатывают водой, раствор фильтруют и выпаривают
с получением кристаллов соединения В, содержащего 17,13% родия.
Кристаллы сушат при 120 ° С до постоянной массы (потеря массы
составляет 35,98%), а затем нагревают при 650 ° С. Полученный
твердый остаток тщательно промывают водой и получают чистый
родий.
а). Определить химическую формулу соли A.
б). Определить химическую формулу вещества В.
в). При обработке соли родия избытком сероводорода образуется
осадок соединения С. Последний имеет стехиометрический состав и
содержит 47,59% серы. Определить химический состав C.
г). Объясните, почему необходимо промывать твердый остаток,
полученный на последнем этапе?
д). Напишите химические уравнения вышеуказанных реакций.
19

20. Рекомендуемая литература
1. Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия,
платины. М.: Мир, 1978. - 366 с.
2. Гринвуд Н.Н., Эрншо А. Химия элементов. В 2-х томах. М.:
2008, Т.2- 666с.
3. Неорганическая химия. В 3-х томах. Под ред. Третьякова Ю.Д.
М.: Академия; Т.3 кн.2. -2007, 400с.
20

21. Спасибо
за внимание!
21