19.7. Платиновые металлы

Родственные железу, кобальту и никелю платиновые металлы включают рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платину. Некоторые свойства этих элементов приведены в табл. 19.3.

Таблица 19.3. Некоторые физические свойства платиновых металлов

Платиновые металлы — благородные металлы — химически инертны; в природе они встречаются в виде сплавов, состоящих преимущественно из платины.

Рутений и осмий — металлы серо-стального цвета, а четыре других металла — белого цвета. Рутений можно окислить до RuO₂ и даже до восьмивалентного соединения RuO₄. Осмий, соединяясь с кислородом, дает четырехокись осмия OsO₄ (осмиевый ангидрид) — белое кристаллическое вещество, плавящееся при 40 °C и кипящее приблизительно при 100 °C. Четырехокись осмия обладает характерным запахом, напоминающим запах хлора. Это очень ядовитое вещество. Его водные растворы применяют в гистологии (изучение тканей растительных и животных организмов); при восстановлении четырехокиси осмия органическими веществами до металлического состояния происходит окрашивание тканей; кроме того, оно придает материалу прочность, не разрушая его.

Рутений и осмий образуют соединения, отвечающие различным состояниям окисления, например RuCl₃, K₂RuO₄, Os₂O₃, OsCl₄, K₂OsO₄.

Родий и иридий — металлы, отличающиеся очень слабой реакционной способностью; на них не действует царская водка (смесь азотной и соляной кислот). Иридий сплавляется с платиной, давая очень твердый сплав, из которого изготовляют наконечники перьев для авторучек, хирургические инструменты и научные приборы. Эти элементы образуют следующие типичные соединения: Rh₂O₃, K₃RhCl₆, Ir₂O₃, K₃IrCl₆ и K₂IrCl₆.

Палладий является единственным металлом из группы платины, на который действует азотная кислота. Металлический палладий обладает необычной способностью абсорбировать водород. Количество абсорбируемого им водорода при 1000 °C приблизительно отвечает формуле PdH_0,6.

Наиболее важными соединениями палладия являются соли тетрахлоропалладиевой кислоты H₂PdCl₄ и гексахлоропалладиевой кислоты H₂PdCl₆. Ион PdCl₄²⁻ имеет плоское квадратное строение, при котором атом палладия окружен четырьмя атомами хлора, расположенными по вершинам квадрата. Ион PdCl₆²⁻ — ковалентный комплексный ион октаэдрического строения.

Платина — наиболее важный из палладиевых и платиновых металлов. Она обладает серовато-белым цветом и очень хорошо поддается ковке. При температуре красного каления ее можно сваривать, а в водородно-кислородном пламени — плавить. Вследствие очень малой химической активности ее применяют при производстве электрической аппаратуры и используют в качестве материала для изготовления тиглей и другого лабораторного оборудования. На платину действует хлор; она растворяется в царской водке. Платина взаимодействует с расплавленными щелочами, такими, как гидроокись калия, но не взаимодействует с карбонатами щелочных металлов.

Важнейшими соединениями платины являются соли тетрахлороплатиновой(II) кислоты H₂PtCl₄ [хлороплатинаты(II)] и гексахлороплатиновой(IV) кислоты H₂PtCl₆ [хлороплатинаты(IV)]. По своему строению эти соли аналогичны соответствующим солям палладия. Оба эти элемента образуют множество других ковалентных комплексов, таких, например, как тетрамминоплатинат(II) Pt(NH₃)₄²⁺.

Тонкодисперсную форму металлической платины, называемую губчатой платиной, получают сильным прокаливанием гексахлороплатината(IV) аммония (NH₄)₂PtCl₆. Платиновая чернь — тонкий порошок металлической платины — образуется при добавлении цинка к гексахлороплатиновой(IV) кислоте. Эти вещества обладают сильной каталитической активностью, и их применяют в качестве катализаторов в промышленных процессах, например в сернокислотном производстве при окислении двуокиси серы в трехокись. Платиновая чернь вызывает воспламенение смеси светильного газа и воздуха или водорода и воздуха, что объясняется выделением тепла при быстром химическом взаимодействии газов, находящихся в контакте с поверхностью этого металла.