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贵金属主要化合物和配合物(一)

2019-02-15   
    (一)氧化物    铂族金属有多种价态的氧化物,如PdO, Rh2O3, Ir2O3, RuO2, RhO2, IrO, PtO2,RuO4、OsO4等。除锇、钌氧化物外,大都氧化物不安稳,易高温分化为金属。在提取冶金中,钯、锇、钌的氧化物的许多重要性质直接影响到它们的有用富集和别离。钯在精粹进程顶用其络合盐缎烧为海绵金属时,极易氧化为PdO,这个氧化物不溶于任何酸,且难溶于,这使重溶再精粹的进程很难进行。    锇、钌的金属粉末在常温下即可被空气中的氧氧化。当以锇、钌酸盐或锇钌的氯合作物存在于碱性或酸性溶液中时,氧、氯、氯酸盐、、硝酸等各种氧化剂皆可将其氧化为蒸发性高价氧化物。八价氧化物OsO4、RuO4是特征氧化物,皆有烧碱气味,有毒。常温下OsO4是无色或浅绿色通明固体,正四面体结构,但熔点仅41℃,沸点141℃,较低温度下即易汽化蒸发,气态OsO4近乎无色。RuO4常温下为黄色针状固体,也为正四面体结构,熔点25℃,沸点65℃,比OsO4更易汽化蒸发。气态RuO4为橙色,热安稳性差,在汽化、提高或蒸馏时,若遇较高温度(约180℃)会自行发生爆炸分化。但OsO4的热安稳性较好。    两种高价氧化物都属强氧化剂,分化或遇复原剂皆被复原为OsO2, RuO4,并放出氧气。RuO4、OsO4极易溶于许多有机溶剂且比较安稳,如在CC14中OsO4的溶解度高达250%,这成为从溶液中萃取提锇、钌的办法之一。两种八价氧化物都属酸性氧化物,可溶于水。OsO4的水溶液无色,25℃水中高达7.24%。RuO4的水溶液为金黄色,20℃水中可达2.03%。都可溶于碱性溶液中生成锇、钌酸盐,但温度较高时它们又会从头蒸发。OsO4在酸性溶液中的溶解性不如RuO4,后者溶于溶液后被复原并转化为安稳的贱价态氯钌酸。终究呈何种价态与浓度及放置时刻有关,如在6mol/L HC1中悉数以Ru(Ⅳ)氯配酸状况存在,酸度降至0.5mol/L并放置较长时刻则悉数转化为Ru(Ⅵ)。酸度降至0.1 mol/L则悉数转化为RuO4黑色沉积。提取冶金中使用锇、钌易氧化为强蒸发性的八价氧化物的性质与其他金属别离,然后用冷态的稀碱溶液和稀溶液别离吸收,彼此别离。    (二)水合氧化物(氢氧化物)[next]    铂族金属不同价态的氧化物基本上都有其对应的水合氧化物,它们都从各金属的盐或合作物的水溶液顶用碱中和水解的办法制备。水解时一起参加氧化剂或复原剂,则可操控并制备出要求价态的水合氧化物。若溶液中参加维护胶则水解时生成相应的胶体溶液。提取冶金中常常碰到的水合氧化物首要有Au(OH)3、Rh(OH)3、Ir(OH)3、Rh(OH)4、Ir(OH)4、Pt(OH)2、Pt(OH)4、Pd(OH)2、Ru(OH)3、Ru(OH)4等。它们有不同的色彩,如新沉积的四价铂的水合氧化物呈白色,煮沸后变为赭棕色,枯燥后变为黑色。铑、铱的水合氧化物色彩则取决其水解条件,如用浓碱沉积则制得黑色的Rh(OH)3(难溶于无机酸)及Ir(OH)3,用稀碱液中和发生的沉积则别离呈黄色Rh(OH)3•H2O和绿色的Ir(OH)3。    一切水合氧化物溶解度都很小,很易从头溶于无机酸,若加热彻底脱水后则转化为相应的氧化物,在酸中难溶或彻底不溶。新鲜的沉积用溶解后皆转化为相应的氯配阴离子。有些水合氧化物,如PdO2•xH2O、RhO2•xH2O还可溶于有机酸(如乙酸),也溶于苛性碱溶液生成相应的金属酸盐,如NaRhO2。    (三)硫化物    硫化物是贵金属的重要化合物。自然界存在性质十分安稳的硫化矿藏。一般从含有贵金属的水溶液中通入气体或参加,皆可取得其硫化物沉积。也可直接用金属与硫在高温及真空条件下反响制取。提取冶金中常常遇到的不同价态的硫化物有Au2S、Au2S3、Ag2S、RuS2、RuS3、Rh2S3、Rh2S5、PdS、PdS2、OsS2、IrS、Ir2S3、IrS2、IrS3、PtS、PtS2等。因为或自身带有必定的复原性及生成的硫化物中带有S-S键,因而沉积出的硫化物实际上呈贱价态。若溶液中贵金属浓度很稀则生成的硫化物呈胶体状况,很难过滤别离。有些新鲜沉积的硫化物,如PtS2、PdS还能在空气中被缓慢地氧化为硫酸盐。    一切贵金属硫化物的色彩均较深(灰到黑)。高价态硫化物加热时可逐级降解为贱价硫化物,直至分化为金属。一切硫化物都不溶于水,沉积法制备的新鲜态硫化物易重溶于无机酸,有氧化剂存在可加速溶解进程。但高温组成的硫化物化学性质很安稳,难溶于无机酸,甚至在中都难溶。[next]    (四)硫酸盐和硝酸盐    按金属存在形状这两类化合物分为两种:一种是金属呈阳离子的简略盐,如Ag2SO4、AgNO3、Ru(SO4)2、Rh2(SO4)3、Ir2(SO4)3、Ir(SO4)2、PdSO4•H2O、Pt(SO4)2、Pd(NO3)2等;另一种是合作物,如H[Rh(SO4)2]、H[Pt(SO4)2]、K2[Pt(NO2)6]等。银、铱、钯、铑的氧化物或水合氧化物与硫酸在加温下反响可制得相应的简略硫酸盐。金属银、钯粉与热浓硫酸反响或与硝酸硫酸混合酸反响都可制得硫酸盐。钌、铱的硫化物用硝酸氧化即可转化为相应金属的硫酸盐。金属铂与浓硫酸共热至380℃生成硫酸铂。金属铑与KHSO4或K2S2O7焙烧转化为硫酸铑。铑(Ⅲ)、铱(Ⅲ)的硫酸盐易与碱金属硫酸盐生成复盐——矾。矾盐的通式为M′M(SO4)•12H2O。式中M′为锂、钠、钾、、等碱金属阳离子。    铂族金属的硫酸盐可溶于水。铂、铑的硫酸盐还可溶于乙醇和。硫酸盐的色彩从黄红到红棕改变,首要取决于结晶水的数量,如带两个结晶水的硫酸钯为红棕色,一个结晶水为橄榄绿色,15个结晶水的硫酸铑为灰黄色,减为12个结晶水变为浅黄色,减为4个结晶水则变为赤色。    AgNO3是最重要的银盐,无色通明晶体,易溶于水。    (五)氯化物    最重要的是AuCN、Au(CN)2-、AgCN、Pd(CN)2等,它们都易溶于碱性溶液中,成为提取金、银的重要办法。    (六)合作物    贵金属能生成多种价态且性质差异很大的合作物,各种合作物的性质不同和不同的生成条件,是许多重要和共同的贵金属别离、精粹办法的重要根底。    金和铂族金属合作物中的配位体有卤素(氟、氯、、碘)、硝基、亚硝基、硫的氧化物或其他化合物、根、、水分子、有机基团等很多种,配阴离子又与许多其他元素的阳离子生成合作盐,这些合作盐又有四面体、八面体、顺式、反式等很多种结构。现在仅铂的合作物就已知数千种。贵金属提取冶金中使用最多的是卤素(特别是氯),其次是以、亚硝基(NO2-)、为配位体的配阴离子及与碱、钾和铵阳离子构成的合作盐。以下是提取冶金中使用较多的贵金属合作物。[next]    1.氯合作物    氯化物系统(、、氯酸盐等)溶解贵金属一直是最首要的办法,贵金属彼此别离和精粹办法的树立和开展也多以其氯合作物性质的差异为根底。该类合作物是最重要且研讨得比较充沛的系统。    AgCl在水中溶解度很低,但在过量C1-介质中则生成可溶性合作物AgCl2-。    金和铂族金属皆能生成通式为mx′[M″Cly]的氯合作物。式中M′为H+、Na+、K+、NH4+等阳离子,M″为贵金属阳离子,随M″价态不同,x一般为1-3, y为4或6。呈晶体状况时还含不同数量的结晶水。中心离子的氧化价态对合作物的安稳性及其他化学性质的改变,对用沉积或萃取别离精粹办法的挑选和拟定有重要的影响。贵金属在氯化物溶液中可呈现的氧化价态为:Ru(Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅵ Ⅷ Ⅴ Ⅶ);Rh(Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅰ):Pd(Ⅱ Ⅳ Ⅲ);Os(Ⅳ  Ⅷ Ⅵ Ⅱ Ⅲ Ⅴ);Ir(Ⅳ Ⅲ Ⅵ Ⅱ);Pt(Ⅳ Ⅱ Ⅲ Ⅴ Ⅵ );Au(Ⅲ Ⅰ)。    每个金属的前两种氧化态最常见,第一种是最安稳的氧化态。最常见的氯配阴离子品种和特色列于下表。













常见贵金属氯配阴离子及特色


元素

价态

电子构型

首要合作物

标准氧化复原电位/V

合作物空间构形


Au

Ⅲ

d8

AuCl4-

AuCl4-/Au

1

平面正方


Pd

Ⅱ

d8

PdCl42-

PdCl42-/Pd

0.59

平面正方


 

Ⅳ

d6

PdCl62-

PdCl62-/PdCl42-

1.29

正八面体


Pt

Ⅱ

d8

PtCl42-

PtCl42-/Pt

0.75

平面正方


 

Ⅳ

d6

PtCl62-

PtCl62-/PtCl42-

0.68

正八面体


Rh

Ⅲ

d6

Rh(H2O)3+

RhCl63-/Rh

0.43

正八面体


 

 

 

RhCl63-

 

 

 


 

 

 

Rh(H2O)Cl52-

 

 

 


Ir

Ⅲ

d6

Ir(H2O)Cl52-

IrCl63-/Ir

0.77

正八面体


 

 

 

Ir(H2O)Cl63-