Химия и технология платиновых металлов
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.
Концентрированная дымящая азотная кислота окисляет мел-кораздробленный осмий, однако количественного растворения не наблюдается. Осмий окисляется кипящей серной кислотой с образованием OsO4
Металлический родий в компактном состоянии и в виде порошка не растворяется в «царской водке» и в отдельных минеральных кислотах, за исключением концентрированной серной кислоты. Серная кислота, особенно горячая, растворяет порошкообразный родий, образуя желтый раствор. Считают, что чистый компактный родий обычно не растворяется ни в одной из кислот, хотя известно, что родиевая чернь растворима в «царской водке» и соляной кислоте, насыщенной воздухом. Тем не менее, для количественного растворения металлического родия в любой форме эти реагенты рекомендовать нельзя.
Губчатый иридий очень устойчив к действию минеральных кислот и их смесей как на холоду, так и при нагревании. Как и другие металлы платиновой группы, при повышенном давлении иридий реагирует с соляной кислотой, содержащей воздух; однако для количественного растворения такой метод также непригоден. Сплавы иридия с платиной и палладием растворяются в «царской водке». При содержании в сплаве более 10% иридия растворимость его резко уменьшается.
Металлический палладий растворяется в азотной и серной кислотах и особенно легко в «царской водке». В форме компактного металла палладий даже в жестких условиях не реагирует с соляной кислотой, не содержащей окислителей; свежеосажденный палладий можно количественно растворить в соляной кислоте.
Платина в виде губки легко растворяется в «царской водке», с азотной кислотой в обычных условиях не взаимодействует. Компактная платина в виде проволоки иногда с трудом растворяется в «царской водке», поэтому для количественного растворения больших количеств такой платины простой обработки кислотами недостаточно. Порошкообразная платина реагирует с соляной кислотой, содержащей кислород.
Металлический рутений легко сплавляется с окислительными смесями, состоящими из щелочи и нитрата калия, при сплавлении образуются рутенаты. Полученный сплав легко растворяется в водных растворах минерапьных кислот.
Металлический палладий легко сплавляется с NaOH или КОН, в обоих случаях образуются черные пористые осадки.
При сплавлении с щелочью осмий превращается в оксид осмия(VIII), который, растворяясь в сплаве, дает [OsO4(OH)2]2- Сплавление металлического родия с NaOH приводит к образованию коричневой оксидной пленки и незначительному растворению металла в щелочном расплаве. С КОН он сплавляется легче, чем с NаОН. Его можнo сплавить со смесью щелочи и КNО3; сплав состоит из нерастворимых в воде оксидов, которые легко растворяются в кислотах.
Губчатый иридий легко переходит в раствор при щелочно-окислительной плавке со смесью щелочи и KNO3. Металлический иридий легче, чем родий, сплавляется с NaOH при 410 0С, с КОН сплавление происходит сравнительно быстро. Образующиеся при сплавлении с щелочами оксиды легко растворимы в «царской водке».
2.4 Способы вскрытия платиновых металлов
Наиболее распространенными способами переведения в раствор отдельных платиновых металлов, их сплавов, а также материалов, содержащих одновременно несколько металлов платиновой группы, являются следующие:
1. растворение в кислотах или в смесях кислот (главным образом платины, палладия и их сплавов с металлами).
2. электролитическое растворение в кислотах при помощи переменного тока.
3. хлорирование.
4. сплавление или спекание с щелочами или пероксидами щелочных (щелочноземельных) металлов (табл. 3).
Таблица 3. Способы переведения в раствор аффинированных порошков платиновых металлов
Металл |
Способ переведения в раствор |
Pd |
Обработка HNO3 |
Pd, Pt |
Обработка «царской водкой» |
Pt, Pd, Rh*, Os*, Ir*, Ru* |
Обработка конц. HCl+Cl2 |
Pt, Pd, Ru, Ir, Os |
Хлорирование (фторирование) в присутствии твердых галогенидов щелочных металлов при 400–600 0С с последующим растворением в кислотах |
Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, Os |
Хлорирование (фторирование) в присутствии твердых галогенидов щелочных металлов с последующим растворением в кислотах |
Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, Os |
Сплавление с пероксидами или гидроксидами щелочных металлов в присутствии нитратов при 500–9000С с последующим растворением в кислотах |
Pd, Ru, Rh, Ir, Os |
Электрохимическое анодное растворение |
*Частично растворяется
Для растворения платиновых металлов пригодны: «царская водка» для платины; «царская водка» или горячие минеральные кислоты для палладия; горячая концентрированная и серная кислоты для родия. Иридий, рутений и осмий не растворяются в кислотах.
Электролитическое растворение металлов платиновой группы при помощи переменного или постоянного токов чаще всего используют для растворения родия, иридия и рутения – металлов, нерастворимых в кислотах. В качестве электролитов используют HCl, HNO3, H2SO4, HBr и раствор щелочи. Значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, а также диаграммы Пурбэ, учитывающие влияние рН комплексообразования на величину Ео некоторых металлов даны в Приложениях.
Хлорирование платиновых металлов, особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов, – распостраненный способ переведения этих элементов в растворимые в воде и кислоте соединения. Если при взаимодействии с хлором при высоких температурах образуются бинарные хлориды, то при хлорировании газообразным хлором в присутствии NaCl образуются растворимые в воде и соляной кислоте комплексные хлориды платиновых металлов.
Некоторыми преимуществами по сравнению с методом сухого хлорирования обладает способ растворения в соляной кислоте в присутствии окислителя (HNO3, Cl2, HClO4, NaClO3) под давлением в запаянной ампуле. Хлорирование таким методом позволяет избежать потери осмия из-за летучести его хлоридов и образования нерастворимых солей в соляной кислоте бинарных хлоридов рутения и платины, а также не требует введения в полученный раствор солей натрия и других реагентов. Однако по сравнению с хлорированием сухим хлором метод требует более сложного аппаратурного оформления.