Свойства металлов (Рутений, Родий, Палладий)

Обладает окислительными свойствами. Восстанавливается до металла водородом при нагревании. Разлагается выше 200°С. Растворяется в разбавленных кислотах и концентрированных растворов щелочейСульфид палладияPdS2Темно-коричневые кристаллы, которые превращаются Pd2S нагреванием до температуры выше 600°С. С сульфидами щелочных металлов образует двойные сульфиды. Получают сплавлением PdCl2с серой при температуре 450÷500°ССплавы. Применение металлов и их соединенийОдним из наиболее удивительных свойств платиновых металлов является их способность катализировать(ускорять) различные химические процессы – окисления и восстановления, полимеризации и изомеризации, гидрирования и дегидрирования.Нет ни одного платинового металла, который не сказал бы своего веского слова в катализе. С их участием организованы крупнотоннажные производства, например производство азотной кислоты, где на стадии окисления аммиака катализатором служит сетка из сплава платины и 5÷10% родия, или производство уксусной кислоты взаимодействием метилового спирта с оксидом углерода в присутствии карбонильного комплекса родия.Однако самым ярким примером использования каталитических свойств металлов платиновой группы служит процесс очистки, или дожигания, выхлопных газов автомобилей. Проблема автомобильных катализаторов довольно насущная – с ростом числа автомобилей в мире сильно ухудшилась экологическая ситуация.Первоначально в автомобильных катализаторах использовали только платину на металлических и неметаллических носителях. Затем, принимая во внимание ее высокую стоимость, стали переходить на платино-палладиевые устройства, сокращая удельный расход платины.Установка таких катализаторов позволила устранить только два токсичных компонента выхлопных газов: углеводороды и оксид углерода.Наиболее эффективны трехфункциональные катализаторы, которые нейтрализуют и оксиды азота, важнейшую функцию в которых выполняет родий, поэтому в настоящее время наибольший объем потребления родия приходится на производство платинородиевых автокатализаторов дожигания топлива на бензиновых двигателях. В каждом бензиновом автокатализаторе находится около 20% родия, в результате чего годовой мировой спрос этого драгоценного металла в автомобилестроении составляет 15÷24 тонн[4].Еще одной специфичной отраслью потребления родия является стекольная промышленность, где используется его высокая температурная и коррозионная стойкость по отношению к агрессивному расплаву стекла. Из платинородиевого сплава (около 10% Rh) изготавливают литые стеклоплавильные сосуды, платиновые котлы, тигли, фильерные питатели для протяжки стекловолокна, а также нагревательные электроды, мешалки, датчики уровня ванны, труб для подвода воздушного дутья. Стекольная промышленность ежегодно поглощает до 1,1÷1,6 тонн родия [5].Из других видов использования родия следует отметить:в составе платинородиевых магнитных покрытий жестких дисков компьютеров, позволяющих осуществлять высокую плотность записи данных (потребление - 200÷300 кг Rh в год);нагревательные элементы лабораторных печей с нагревом до 1800°С (используется свойство высокого удельного сопротивления родия), для печей с меньшей температурой нагрева (до 1500°С) применяется платинородиевый (Pt70Rh30) нагреватель;зеркальные покрытия технических зеркал, отражателей прожекторов, работающих в условиях химически агрессивных сред (сероводород, кислотные и щелочные реакторы) и высоких температур (ядерные реакторы);термопары и термометры сопротивления на основе родияпозволяют с высокой достоверностью и стабильностью определять температуру в диапазоне от 0° до 2200°С, при высоком давлении и в вакууме, а также в агрессивных средах;нанесение защитных покрытий на электрические контакты;изготовление катализаторов реакции гидроформилирования, гидрирования олефинов и ацетиленов и др.;ювелирное дело (ограниченно).Еще 30-40 лет назад о применении рутения ничего не было известно: отмечалось только, что это весьма редкий металл, имеющий всего один минерал – лаурит RuS2, найденный на острове Борнео. В чистом виде его использовали в изготовлении термопар и как катализатор, в сплавах – в ювелирном деле. Открытие металлической проводимости диоксида рутения RuO2 в 1962 году стало поистине революционным. Оно послужило толчком для проведения исследований электрических свойств простых и смешанных оксидов элементов платиновой группы, а открытая позднее советскими учеными связь между электронной конфигурацией и типом проводимости позволила осуществлять направленный синтез оксидных материалов с заданными свойствами. Без резистивных паст на основе оксидов рутения, которые нашли применение в тонко- и толстопленочных гибридных интегральных схемах, прогресс электронной техники был бы просто немыслим.Основными областями применения рутения являются:небольшая добавка рутения (0,1%)повышает стойкость титана к коррозии;в сплаве с платиной используется для изготовления чрезвычайно износостойких электрических контактов;применяется как катализатор для многих химических реакций. Очень важное место рутений занимает в качестве катализатора в системах очистки воды орбитальных станций;рутений и его сплавы применяются в качестве жаропрочных конструкционных материалов в аэрокосмической технике, и до 1500 °C по прочности превосходят лучшие сплавы молибдена и вольфрама.Хлорид палладия применяется в качестве активирующего вещества при гальванической металлизации диэлектриков – в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.Палладий и сплавы палладия используют в электронике – для покрытий, устойчивых к действию сульфидов.В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов – в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине.Он также используется в химических процессах, которые требуют обмен водородом между двумя реагентами, например, в производстве бутадиена, циклогексана, а также сырья для нейлона (полиамидного синтетического волокна,т.е. пластмассы).Каталитические свойства палладия играют важнейшую роль в создании каталитических конвертеров и воздухоочистительного оборудования.Химическая стабильность палладия и его высокая электропроводимость делают его более эффективным и долговременным покрытием для электронных деталей, чем золото.Основными областями применения палладия являются:изготовление специальной химической посуды, такой как реторты,перегонные кубы, сосуды, детали насосов;изготовление коррозионностойких деталей высокоточных измерительных приборов;изготовление медицинского оборудования и инструментов, деталей кардиостимуляторов, зубных протезов;ювелирная промышленность.В таблице 6 приведена примерная структура потребления платиновых металлов, из которой видно, что они имеют и общие сферы применения и, присущие лишь отдельно взятым металлам. Следует отметить, что в цифры в таблице отражают структуру потребления легких платиновых металлов, сложившуюся в 2000г[6]. Появление новых областей применения будет неизбежно приводить к перераспределению платиновых металлов между ними.Таблица 6 - Структура потребления легких платиновых металлов, %ОтрасльМеталлRuRhPdАвтомобильная промышленность-89,661,9Химия18,04,0-Нефтехимия--2,8Электрохимия22,1--Электроника53,50,723,4Стекольная промышленность-4,7-Ювелирная промышленность--2,2Медицина--9,0Прочие отрасли6,41,00,7Список использованной литературы1. Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М.: Мир, 1978. 366 с.2. Генкин А.Д. Минералы платиновых металлов и их ассоциации в медно-никелевых рудах Норильского месторождения. М.: Наука, 1968. 106 с.3. Металлургия благородных металлов / Под ред. Л.В. Чугаева. М.: Металлургия, 1987. 432 с.4. Боярко Г.Ю.Родий в зеркалах и суперкатализаторах // Благородные металлы. Алмазы. 2003. № 3–4.5. Боярко Г.Ю. Родий – в зеркалах и суперкатализаторах // Драгоценные металлы. Драгоценные камни. 2003. № 9. С. 168–1716. Platinum 2000. JohnsonMatthey. May 2000. London; Platinum 2001. JohnsonMatthey. May 2001. London.