Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Удивительная девятка (d-элементы VIII группы). Учебное пособие
.pdf
После фильтрации и сушки палладозоаммина его
направляют на прокаливание:
[Pd(NH3)2Cl2] → Pd + HCl + NH4Cl.
В аффинаже иридия используются растворы, содержащие
(NH4)3[IrCl6] и промывные воды от (NH4)3[IrCl6], которые
обрабатываются азотной кислотой. В результате выпадает
осадок гексахлороиридат(IV) аммония:
2(NH4)3[IrCl6] + 2Cl• = 2 (NH4)2[IrCl6] + 2NH4Cl.
Этот осадок отмывается от хлорида аммония и затем вновь
растворяется при нагревании в воде с добавлением соляной
кислоты для перевода в растворимый (NH
[IrCl6]. Далее
4)3
добавляют азотную кислоту для получения осадка (NH4)2[IrCl6],
который направляется на плавку иридия. Раствор упаривается с
серной кислотой для удаления остатков азотной кислоты и
отправляется на электролиз для выделения иридия
электрохимическим способом.
Следует отметить, что сырая платина содержит маленькие
количества родия и рутения. Поэтому для их получения
используется аффинаж металлов-спутников.
Родий извлекают разными способами. По методу
Лебединского, вначале нитритом натрия осаждают и отделяют
от раствора осадок гидрооксидов неблагородных металлов;
родий остается в растворе в форме Na3[Rh(NO2)6)]. При
нитровании реализуются реакции, представленные следующими
уравнениями (Me ‒ металл):
2HCl + 2NaNO2 = 2NaCl + NO2 + 8NO + H2O;
[RhCl6] + 6NaNO2 = Na3[Rh(NO2)6] + 3HCl + 3NaCl;
H
3
H
[IrCl6] + 7NaNO2 = Na3[Ir(NO2)6] + 4NaCl + NO2 + 2HCl;
2
80

H2[RuCl6] + 6NaNO2 = Na2[RuNO(NO2)4OH] + 4NaCl + NO2+
HCl;
H2[PtCl6] + 6NaNO2 = Na2[Pt(NO2)4] + 4NaCl + 2NO2 + 2HCl;
H2[PdCl4] +4NaNO2 = Na2[Pd(NO2)4] + 2HCl + 4NaCl;
MeCl3+ 3NaNO2+ 3H2O = Me(OH)3↓ + 3NaCl+ 3HNO2;
MeCl2 + 2NaNO2+ 2H2O = Me(OH)2↓ + 2NaCl+ 2HNO2;
2HNO2 → NO2 + NO + H2O;
2H[AuCl4] + 6NaNO2 → 2Au↓ + 6NaCl + 6NO2 + 2HCl.
После этого с помощью хлористого аммония из раствора
на холоду выделяют родий; он уходит в виде малорастворимого
комплекса (NH
Na[Rh(NO2)6)]. Однако, с родием в осадок
4)2
переходит и иридий; другие платиновые металлы (рутений,
палладий и остатки платины) остаются в растворе. При
осаждении осуществляются реакции, представленные
следующими уравнениями реакций:
Na3[Rh(NO2)6] + 2NH4Cl = (NH4)2Na [Rh(NO2)6]↓ + 2NaCl;
Na3[Ir(NO2)6] + 2NH4Cl = (NH4)2Na [Ir(NO2)6]↓ + 2NaCl;
Na2[Ru(OH)NO(NO2)4] + 2NH4Cl =
= (NH4)2[Ru(OH)NO(NO2)4] + 2NaCl;
Na2[Pt(NO2)4] + 2NH4Cl = (NH4)2[Pt(NO2)4] + 2NaCl;
Na2[Pd(NO2)4] + 2NH4Cl = (NH4)2[Pd(NO2)4] + 2NaCl.
Осадок затем растворяют в разбавленном едком натре, и из
раствора действием аммиака и хлористого аммония осаждают
родий уже в форме другого комплексного соединения ‒
[
Rh(NH3)3(NO2)3]. Осадок отделяют и тщательно промывают
81

раствором хлористого аммония. На этом очистка еще не
окончена. Осадок загружают в котел с соляной кислотой и
нагревают несколько часов. Происходит реакция:
[Rh(NH3)3(NO2)3] + HCl → [Rh(NH3)3Cl3] + NO2 + NO + H2O.
Образуется триамминтрихлорид родия(III) – вещество
ярко-желтого цвета, его промывают водой и затем приступают к
выделению металлического родия. Соль загружают в печь и
прокаливают при 800‒900 0С. Образуется порошкообразный
продукт – смесь родия с его оксидами. После охлаждения
порошок промывают царской водкой для удаления оставшихся
неблагородных примесей. Затем снова загружают в печь и
восстанавливают до металла, прокаливая в атмосфере водорода.
Таков один из путей получения чистого родия.
Существует также другой путь аффинажа на стадии
выделения родия из (NH
Na[Rh(NO2)6)]. Так, после осаждения
4)2
родий-иридиевого концентрата в виде смешанных солей
аммония и натрия ‒ (NH4)2Na[Rh(NO2)6)] и (NH4)2Na[Ir(NO2)6)] ‒
производят высаливание. Его суть заключается в том, что при
повышенных концентрациях иона натрия наблюдается
различная растворимость нитрокомплексов платиновых
металлов в водных растворах: комплексы платины, палладия и
рутения почти полностью остаются в растворе, иридий остается
в растворе на 90–95%, а родий высаливается в виде
гексанитрородиат(III) натрия Na3[Rh(NO2)6]. Выход близок к
100%. Вначале родиего-иридиевый концентрат растворяется в
соляной кислоте:
(NH4)2Na [Rh(NO2)6] + 9HCl =
= H3[RhCl6] + 2NH4Cl + NaCl + 3NO2 + 3NO + 3H2O;
(NH
= H
Na [Ir(NO2)6] + 9HCl =
4)2
[IrCl6] + 2NH4Cl + NaCl + 3NO2 + 3NO + 3H2O.
3
82

NO2 с водой может образовывать HNO3, следовательно, в
растворе не исключено присутствие некоторого количества
«царской водки», что может привести к частичному окислению
Ir(III) до Ir(IV). Кроме того, возможно образование
нитрозокомплексов, однако при первом и втором циклах
высаливания добиваться полного разрушения
нитрозокомплексов не обязательно.
Для высаливания натриевой соли родия в раствор вводится
в несколько этапов сухой NaNO2. За полный цикл высаливания
выводится до 90% иридия. Количество циклов определяется
именно содержанием иридия. Обычно для получения в
последующем металлического порошка родия,
соответствующего требованиям стандарта, достаточно 3–4
циклов высаливания. Извлечение родия в каждом цикле – 99%.
Затем высаленный концентрат растворяется в соляной кислоте,
раствор упаривается, фильтруется и идет на электролитическое
выделение родия.
Металл щеткой снимают с катода, промывают, сушат при
0
температуре 90
С, измельчают и просеивают. Затем порошок
катодного родия загружают в платиновую лодочку с платиновой
крышкой и помещают в печь, где в атмосфере водорода
протекает восстановление при температуре 1000–1100 0С в
течение 2–3 часов. Водород предварительно в течение 20 минут
пропускают через холодную печь. Восстановленный в
указанных условиях металл охлаждается в атмосфере водорода
или углекислого газа до 70–80 0С, он имеет светло-серый цвет.
Последняя операция – очистка восстановленного родия от
примесей смесью, содержащей HF, H2SO4 марки «х.ч.» и
дистиллированной воды. Содержимое противня выпаривается
досуха, охлаждается и вновь загружается той же смесью, и
смесь выпаривается до появления паров SO3. Затем родий
промывают дистиллированной водой до обесцвечивания
промывной воды. Так удается снизить содержание кремния в
металлическом родии до допустимого предела. Далее родий
промывается разбавленной азотной кислотой в соотношении 1:3
83

в фарфоровых чашках в течение часа при 80 0С до отсутствия
свинца в пробе. После проверки раствор декантируется и
промывается дистиллированной водой до отсутствия в пробе
хлора и свинца. Если по данным анализа в металле
обнаруживается избыток железа, то он проваривается в соляной
кислоте и затем тщательно отмывается.
Аффинаж рутения производится после отделения
основной массы родия и иридия в виде солей ‒ [аммоний-натрий
гексанитрородиат(III) и аммоний-натрий гексанитроиридат(III)]
cостава: {(NH4)2Na[Rh(NO2)6] + (NH4)2Na[Ir(NO2)6]}.
Рутенийсодержащий раствор упаривается до половины
объема и охлаждается: при этом выпадает соль состава
(NH4)2[RuNOCl5]. Содержимое реактора разбавляется водой до
2/3 объема, и отбирается проба на полноту осаждения рутения в
виде указанной комплексной соли. Если, по данным анализа, в
растворе есть рутений, то к содержимому реактора добавляется
хлорид аммония до отсутствия рутения в пробе. При осаждении
NH4)2[RuNOCl5] осуществляются реакции по следующим
(
уравнениям:
2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl;
(NH4)2[Ru(NO) (OH) (NO2)4] + HCl → (NH4)2[RuNOCl5] + H2O +
NO2 + NO;
(NH4)2Na [Rh(NO2)6] + 6HCl + NH4Cl = = (NH4)3[RhCl6] +
6HNO2 + NaCl;
(NH4)2Na [Ir(NO2)6] + 6HCl + NH4Cl = (NH4)3[IrCl6] + 6HNO2 +
NaCl;
(NH4)2[Pt(NO2)4] + 4HCl = (NH4)2[PtCl4] + 4HNO2.
Образующаяся в результате превращений азотистая кислота
NO
H
может частично взаимодействовать с HCl:
2
84

HNO2+ HCl =H2O + NOCl; NOCl = NO + Cl.
Свободный хлор окисляет иридий, платину, палладий до
высших степеней окисления. В результате образуются
нерастворимые гексахлороиридат(IV), гексахлороплатинат(IV) и
гексахлоропалладат(IV) аммония. Эти соединения загрязняют
(NH4)2[RuNOCl5], или пентахлоронитрозорутенат аммония.
Пентахлоронитрозорутенат аммония хорошо растворяется в
воде и слабых (до 5%-ной концентрации) растворах хлорида
аммония, в отличие от малорастворимых ‒
гексахлороплатината(IV) аммония и гексахлороиридата(IV)
аммония. Поэтому (NH4)2[RuNOCl5] подвергается
перекристаллизации. Соль рутения переходит в раствор, а соли
иридия и платины остаются в осадке. Таким образом удается
отделить примеси солей платины и иридия.
Далее раствор (NH
[RuNOCl5] после фильтрации
4)2
насыщают хлоридом аммония, и образуется более чистое
соединение, служащее исходным продуктом для получения
Na2[Ru(NO)(OH)(NO2)4]•2H2O:
(NH4)2[RuNOCl5] + 7NaNO2 + H2O = Na2[Ru(NO)(NO2)4(OH)] +
5NaCl + 3HNO2 + 2NH3.
Реакция идет бурно, с газовыделением. Затем растворы
упариваются и охлаждаются. В условиях насыщения нитритом
натрия выпадает кристаллическая соль следующего состава:
Na2[Ru(NO)(OH)(NO2)4]·2H2O. Далее ее растворяют в горячей
воде, и из раствора производится дополнительное осаждение
родия и иридия сухим хлоридом аммония в соединения
(NH4)2Na[Rh(NO2)6] и (NH4)2Na[Ir(NO2)6]. После отделения
родия и иридия из раствора, который содержит
тетранитрогидроксонитрозорутенат, при помощи соляной
кислоты осаждается пентахлоронитрозорутенат аммония.
Окончание разрушения комплекса определяется по
прекращению вспенивания и выделения оксидов азота. Затем
85

пентахлоронитрозорутенат аммония прокаливают в
электрических печах при 900 0С. Губчатый рутений отмывают
водой от хлорида натрия, далее – от кремнезема смесью
плавиковой и серной кислот, после чего рутений
восстанавливают в трубчатой печи в атмосфере водорода.
Естественно, что осмий добывают совместно с платиной,
но аффинаж осмия существенно отличается от способов
выделения других платиновых металлов. Иридий, палладий,
родий осаждают из растворов, осмий же получают отгонкой его
относительно летучего тетраоксида ‒ OsO4. Но прежде чем
отгонять OsO4, нужно отделить от платины осмистый иридий, а
затем разделить иридий и осмий. Когда платину растворяют в
царской водке, минералы группы осмистого иридия остаются в
осадке, так как даже такой сильнейший растворитель, как
царская водка, не может их одолеть. Чтобы перевести их в
раствор, оставшийся после растворения платины, осадок
сплавляют с восьмикратным количеством цинка. Этот сплав
сравнительно просто превратить в порошок. Полученный
порошок спекают с перекисью бария BaO
, а затем полученную
2
массу обрабатывают смесью соляной и азотной кислот
непосредственно в перегонном аппарате – для отгонки OsO4.
Оксид улавливают щелочным раствором и получают раствор
осмиевокислого натрия Na2OsO4. Последний обрабатывают
гипосульфитом, после чего осмий осаждают хлористым
аммонием NH4Cl в виде соли Фреми: [OsO2(NH3)4]Cl2. Этот
осадок промывают, фильтруют, а затем прокаливают в
восстановительном пламени и получают губчатый осмий. Затем
губчатый осмий чистят, обрабатывая плавиковой и соляной
кислотами, и восстанавливают в электропечи в струе водорода.
Так получают осмий чистотой до 99,9 %.
86

Глава IV
РАЗВИТИЕ ХИМИИ КОМПЛЕКСНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ В КАЗАНСКОМ НАЦИОНАЛЬНОМ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ
УНИВЕРСИТЕТЕ (КНИТУ)
Годом начала изучения химии комплексных соединений в
КНИТУ (тогда КХТИ ‒ Казанском химико-технологическом
институте) на кафедре неорганической химии можно считать
1941 год. В это время в Казань был эвакуирован Ленинградский
технологический институт им. Ленсовета, в том числе и кафедра
неорганической химии во главе с ее заведующим профессором
А.А. Гринбергом.
Александр Абрамович Гринберг (2.05.1898 – 16.07.1966).
Советский химик-неорганик. Академик АН СССР (с 1958 г.).
Родился в Петербурге. Окончил Ленинградский университет
1924 г.). Работал (до 1937 г.) в институте по изучению
(
платины и других благородных металлов АН СССР,
одновременно (1928 – 1947 г.) в 1-м Ленинградском
медицинском институте (с 1932 г. – профессор). С 1936 г.
профессор Ленинградского технологического института. В
1941 ‒ 1944 г. профессор КХТИ и Казанского университета, в
1947 ‒ 1949 г. профессор Ленинградского университета.
Научные работы посвящены химии комплексных соединений.
Исследовал (1931 – 1939 г.) строение и стереохимию
комплексных солей платины. Изучал, совместно с
Б.В. Птициным, термическое разложение аммиакатов Pt(II), а
также изомерию производных Pt(II) и Pd(II), в частности,
предложил новый метод определения строения геометрических
изомеров (метод Гринберга); объяснил механизм возникновения
окислительных потенциалов комплексных соединений
платиновых металлов. Изучил кислотно-основные и
окислительно-восстановительные свойства комплексных
соединений в растворах. В результате исследования магнитной
восприимчивости платины и палладия выяснил характер связей
87

в их комплексных соединениях. Исследовал комплексные
соединения урана, тория и других элементов. Применил меченые
атомы для изучения строения и свойств комплексных
соединений. Обнаружил (совместно с Ю.Н. Кукушкиным)
кинетическое цис-влияние лигандов, расположенных рядом в
молекуле комплекса.
Как один из крупнейших специалистов в области химии
комплексных соединений, А.А. Гринберг возглавил на кафедре
неорганической химии КХТИ новое направление – химию
комплексных соединений. Встреча А.А. Гринберга с одним из
основоположников химии фосфорорганических соединений
А.Е. Арбузовым положила начало развитию химии комплексов
платиновых металлов с фосфор(III)органическими лигандами.
Александр Ерминингельдович Арбузов (12.10.1877 –
1.01.1968) – академик, создатель Казанской химической школы
2
фосфороргаников, ученик А.М. Зайцева. Закончил Казанский
университет. С 1911 г. – профессор Казанского университета.
По его инициативе в Казани был создан научноисследовательский химический институт им. А.М. Бутлерова
при Казанском университете; был создан институт
органической и физической химии АН СССР, носящий ныне его
имя. В своих исследованиях А.Е. Арбузов развивал теорию
химического строения Бутлерова, преимущественно на
фосфорорганических соединениях. В магистерской диссертации
"О строении фосфористой кислоты и ее производных" (1905г.)
Арбузов установил химическое строение этой кислоты, над чем
тщетно трудились многие иностранные ученые 19 века;
открыл каталитическую реакцию перегруппировки средних
эфиров той же кислоты, получившей наименование арбузовской
перегруппировки, или изомеризации, и являющуюся одним из
важнейших методов синтеза фосфорорганических соединений.
В докторской диссертации "О явлениях катализа в области
превращений некоторых соединений фосфора" (1915 г.) Арбузов
распространил свои представления на эфиры
фенилфосфинистых и других кислот.
88

А.Д. Троицкая (28.10.1915 ‒ 25.07.1979), первая
совместная аспирантка А.А. Гринберга и А.Е. Арбузова, стала
изучать комплексные соединения Pt(II) с фосфорорганическими
лигандами.
Первые фосфиновые комплексы были получены в 1857 г.
Гофманом. Это были соединения платины и золота с
триэтилфосфином (C2H5)3P. В 1870 г. Кахоурс и Гал установили
существование α и β – изомеров состава [Pt{(C2H5)3P}2Cl2].
Однако интенсивное развитие химии комплексов с
фосфорорганическими лигандами началось лишь с конца 30-х
годов XX века. В большой степени этому способствовали
работы Манна и Чатта (Великобритания) и Иенсена (Дания).
Таким образом, к началу 40-х годов ХХ столетия данная
область была изучена крайне мало. В 1944 г. А.Д. Троицкая
представила кандидатскую диссертацию "Комплексные
соединения двухвалентной платины с производными
фосфористой кислоты". В ней, в частности, было показано, что
находящиеся во внутренней координационной сфере Pt(II)
триэтилфосфит и диэтилфосфористая кислота обладают более
сильным транс-влиянием по сравнению с азотсодержащими
лигандами, тиомочевинной и галогенид-ионами.
Эффект транс-влияния лигандов был разработан
И.И. Черняевым, который задался целью синтезировать
комплексы платины(II) с четырьмя различными лигандами типа
PtAA׳A״NO2]NO2, где AA׳A״–различные амины. Координационная
[
теория того времени не указывала пути синтеза подобных
соединений. И.И. Черняев установил, что замещение лигандов
особенно легко протекает в транс-положении к нитрогруппе.
Оказалось, что в изомерных комплексах цис- и транс[Pt(NH3)2(NO2)2] склонность к замещению нитрогрупп резко
отличается. Например, замещение нитрогруппы на аммиак в
комплексе транс-[Pt(NH
(NO2)2] с образованием
3)2
[Pt(NH3)2NO2]NO2 происходит значительно быстрее, чем в цис[Pt(NH
(NO2)2].
3)2
89
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
