Хімічні властивості платинових металів

Платиноїди відзначаються досить низькою хімічною активністю. Максимально можливий ступінь окиснення +8 у сполуках можуть виявляти лише Осмій та Рутеній (це відповідає участі в утворенні хімічних зв’язків усіх зовнішніх s- i d-електронів цих атомів). У решти платиноїдів стійкішими є нижчі ступені окиснення. Відомі сполуки, в яких ці метали виявляють ступені окиснення +2 (Pd, Pt), +3 (Rh, Ir), +4 (Pd, Pt, Ir, Ru), +6 (Ru, Os, Ir), +7 (Ru), +8 (Os, Ru).

Платиноїди здатні добре вбирати водень, найкраще водень вбирає паладій: в одному об’ємі металу за кімнатної температури може розчинитися 800 об’ємів водню.

Платиноїди пасивні відносно більшості речовин, особливо у компактному стані. Дещо більше вони реакційноздатні у порошкоподібному стані, проте з азотом вони не реагують навіть при сильному нагріванні і у вигляді порошків. З вуглецем платиноїди легко утворюють нестійкі карбіди, тому в платинових тиглях і чашках не можна нагрівати речовини, що містять у своєму складі Карбон, а також нагрівати платиновий посуд на полум’ї пальника, що дає кіптяву.

Оскільки оксиди платиноїдів амфотерні й руйнуються при нагріванні з лугами за наявності кисню, то в платиновому посуді не можна плавити луги, для цього використовують нікелевий, залізний або срібний посуд.

Всі платиноїди в ряду електрохімічних потенціалів стоять після водню, тому не реагують з кислотами-неокисниками. З кислотами-окисниками ці метали реагу­ють по-різному. В концентрованих сульфатній і нітратній кислотах найкраще роз­чиняється паладій:

Pd + 2H₂SO_{4 (конц.)} = PdSO₄ + SO₂ + 2H₂O;

Pd + 4HNO_{3 (конц.)} = Pd(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

Родій розчиняється в гарячій концентрованій сульфатній кислоті з утворенням комплексної кислоти:

2Rh + 9H₂SO_{4 (конц.)} = 2H₃[Rh(SO₄)₃] + 3SO₂ + 6H₂O.

Порошкоподібний осмій може взаємодіяти з димучою нітратною кислотою з утворенням OsO₄:

Os + 8HNO₃ = OsO₄ + 8NO₂ + 4H₂O.

При розчиненні платини та паладію в царській горілці утворюються комплексні кислоти H₂[MeCl₆]:

3Pd + 4HNO₃ + 18HCl = 3H₂[PdCl₆] + 4NO + 8H₂O.

Подрібнені родій та іридій можуть розчинятися в суміші концентрованої HCl i NaClO₃ при тривалому нагріванні їх у запаяній трубці за температури120–150 ^оС:

2Rh + NaClO₃ + 12HCl = 2H₃[RhCl₆] + NaCl + 3H₂O.

На решту платиноїдів кислоти та царська горілка не діють. Щоб перевести в розчинний стан рутеній та осмій їх сплавляють з окиснюючими сумішами, наприклад NaOH + Na₂O₂, NaOH + NaClO₃.

З киснем компактні платинові метали взаємодіють дуже повільно. Найлегше сполучаються з киснем порошкоподібні рутеній та осмій, при цьому утворюються оксиди RuO₂ i леткий OsO₄. Родій, іридій, платина і паладій утворюють оксиди лише при нагріванні до 600–700 ^оС: Rh₂O₃, IrO₂, PtO i PdO.

Оксиди платиноїдів амфотерні, з водою не реагують, відповідні їм гідроксиди отримують непрямим способом (дією лугів на солі цих металів). Оксиди і гідроксиди платиноїдів амфотерні або кислотні. Оксиди рутенію(VIII) i осмію(VIII) гідроксидів не утворюють.

З галогенами платиноїди реагують легше, ніж з киснем. Наприклад, під час нагрівання з фтором утворюються фториди, в яких платиноїди виявляють свої вищі ступені окиснення. З хлором та іншими галогенами платиноїди сполучаються важче.

Відомі два хлориди платини – PtCl₂ i PtCl₄. Паладій навіть за високих температур утворює лише дихлорид PdCl₂, який у водному розчині може відновлюватися оксидом карбону(ІІ) до вільного металу:

PdCl₂ + CO + H₂O = Pd + CO₂ + 2HCl.

Цю реакцію використовують для якісного виявлення СО.

Родій та іридій при нагріванні з хлором до температури червоного жару утворюють трихлориди RhCl₃ i ІrCl₃.

При нагріванні платиноїди сполучаються з сіркою, фосфором, арсеном, стибієм та бісмутом.

Відомо багато комплексних сполук платиноїдів. Зв’язок метал–ліганд у цих сполуках значно міцніший, ніж комплексних сполуках Феруму, Кобальту та Нікелю. Це зумовлено більшим зарядом ядер атомів платинових металів і зменшенням радіусів їхніх іонів внаслідок ефекту d- i f-стиснення. Відомо десятки простих сполук платинових металів і тисячі комплексних. У розчинах існують лише комплексні іони платиноїдів.

При дії аміаку на хлориди PtCl₂ i PdCl₂ можна отримати нейтральні та катіонні комплексні сполуки [Me(NH₃)₂Cl₂] i [Me(NH₃)₄]²⁺, в яких виявляється sp²d- гібридизація валентних орбіталей центрального атома (координаційне число 4). Оскільки ці комплекси мають плоску будову (квадрат), то для сполук [Pt(NH₃)₂Cl₂] i [Pd(NH₃)₂Cl₂] відомі цис- і транс-ізомери, які відрізняють за властивостями, зокрема мають різне забарвлення.

Найстійкішим ступенем окиснення для Платини є +4. Тетрахлорид платини – амфотерна сполука з переважанням кислотних властивостей. при розчиненні PtCl₄ у воді утворюється сильна комплексна кислота:

PtCl₄ + 2H₂O = H₂[PtCl₄(OH)₂].

До сильних кислот також належить гексахлороплатинатна (VI) кислота H₂[PtCl₆], яка утворюється при розчиненні платини у царській горілці.

При дії аміаку на тетрахлорид платини можна отримати низку комплексних сполук від [PtCl₄(NH₃)₂] до [Рt(NH₃)₆]Cl₄, в яких виявляється sp³d²- гібридизація валентних орбіталей центрального атома (координаційне число 6), що зумовлює октаедричну координацію комплексних сполук.

Для платини(ІІ) відома досить стійка тетраціаноплатинатна(ІІ) кислота H₂[Pt(CN)₄], яка є сильною кислотою у водних розчинах.

Для Rh³⁺ та Ir³⁺ відомі галогенідні комплексні сполуки, наприклад Na₃[IrCl₆] i Na₃[RhCl₆]  12H₂O, а для родію й сульфатні, аміачні та змішані комплекси.

Паладій при розчиненні в царській горілці аналогічно до платини утворює комплексну гексахлоропаладатну (VI) кислоту H₂[PdCl₆], яка при видаленні HNO₃ шляхом нагрівання з HCl переходить в тетрахлоропаладатну(ІІ) кислоту H₂[PdCl₄].

Комплексні сполуки, в яких центральний атом перебуває у ступені окиснення +8, утворює лише Осмій. Оксид осмію(VIII) може розчинятися у воді, що свідчить про здатність осмію підвищувати своє координаційне число. Тому OsO₄ може утворювати продукти приєднання з лугами K₂[OsO₄(OH)₂] та з фторидами рубідію і цезію складу Me₂[OsO₄F₂].

Оксиди OsO₄ i RuO₄ леткі, вони отруйні, подразнюють слизові оболонки органів дихання та очей через окиснювальну дію на білкові речовини.

11