Платиновые металлы
Под общим названием платиновых металлов объединяются элементы второй и третьей триад восьмой группы периодической системы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платина. Эти элементы образуют группу довольно редких металлов, по своим свойствам сходных друг с другом, так что разделение их представляет значительные трудности.
В природе платиновые металлы встречаются почти исключительно в самородном состоянии, обычно все вместе, но никогда не встречаются в железных рудах.
Будучи сильно распылены по различным горным породам, платиновые металлы стали известны человечеству сравнительно недавно. Раньше других, в 1750 г., было установлено существование платины. Затем, в начале XIX века были открыты палладий, родий, осмий и иридий. Последний платиновый металл — рутений — был открыт только в 1844 г. профессором Казанского университета К. К. Клаусом, назвавшим его в честь нашей страны (Ruthenia — Россия).
Некоторые свойства платиновых металлов приведены в табл. 40.
Таблица 40. Некоторые свойства платиновых металлов
| Ru | Rh | Pd | Os | Ir | Pt | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Радиус атома, нм | 0,134 | 0,134 | 0,137 | 0,135 | 0,135 | 0,138 |
| Энергия ионизации Э → Э+, эВ | 7,37 | 7,46 | 8,34 | 8,5 | 9,1 | 8,9 |
| Энергия ионизации Э+ → Э2+, эВ | 16,5 | 18,1 | 19,4 | 17 | 17 | 18,6 |
| Радиус иона Э2+, нм | 0,085 | . . . | 0,088 | . . . | . . . | 0,090 |
| Стандартная энтальпия атомизации металла при 25 °C, кДж на 1 моль атомов | 657 | 556 | 372 | 790 | 669 | 566 |
| Плотность, г/см3 | 12,4 | 12,4 | 12,0 | 22,5 | 22,4 | 21,5 |
| Температура плавления, °C | 2250 | 1960 | 1554 | 3030 | 2450 | 1769 |
| Температура кипения, °C | 4200 | 3700 | 2940 | 5000 | 4400 | 3800 |
Платиновые металлы малоактивны и весьма стойки к химическим воздействиям. Некоторые из них не растворяются не только в кислотах, но и в царской водке.
Рутений, родий, осмий и иридий тугоплавки. Несмотря на малую доступность и дороговизну, эти металлы, наряду с платиной, имеют разностороннее, год от года возрастающее техническое применение.
Хотя платиновые металлы могут проявлять в соединениях различные степени окисленности, но особенно типичны для них соединения, в которых их степень окисленности равна +4. Для осмия и рутения характерны также соединения со степенью окисленности этих элементов +8.
Оксид осмия (VIII), или тетраоксид осмия, OsO4 — наиболее стойкий из оксидов этого элемента. Он медленно образуется уже при хранении осмия на воздухе и представляет собой легкоплавкие (темп. плавл. 41 °C) кристаллы бледно-желтого цвета. Пары OsO4 обладают резким запахом и весьма ядовиты.
Тетраоксид осмия довольно хорошо растворяется в воде, причем раствор его не дает кислой реакции на лакмус. Однако, как это впервые было установлено Л. А. Чугаевым (1918 г.), с сильными щелочами OsO4 образует непрочные комплексные соединения.
Обладая резко выраженными окислительными свойствами, OsO4 энергично реагирует с органическими веществами, восстанавливаясь при этом до черного диоксида осмия OsO2. На этом основано применение OsO4 для окрашивания микроскопических препаратов.
Оксид рутения(VIII), или тетраоксид рутения, RuO4 — твердые кристаллы золотисто-желтого цвета, плавящиеся при 25,4 °C и растворимые в воде. Тетраоксид рутения значительно менее устойчив, чем OsO4, и при температуре около 108 °C (ниже температуры кипения) разлагается со взрывом на RuO2 и кислород.
Фторид осмия(VIII), или октафторид осмия, OsF8 получается путем прямого соединения осмия с фтором при 250 °C в виде бесцветных паров, сгущающихся при охлаждении в лимонно-желтые кристаллы с температурой плавления — 34,4 °C.
Октафторид осмия проявляет резко выраженные окислительные свойства. Водой он постепенно разлагается на тетраоксид осмия и фтористый водород:
OsF8 + 4H2O = OsO4 + 8HF
Все платиновые металлы проявляют ярко выраженную склонность к комплексообразованию.