Физико-химические свойства благородных металлов
Физико-химические свойства благородных металлов и общие принципы их извлечения.
К благородным металлам относятся золото, серебро, платина и платиноиды – палладий, осмий, иридий, рутений и родий.
Золото (Au) и серебро (Ag) известны и потребляются человеком с глубокой древности – 8–12 тыс. лет до н.э. (каменный век).
Платина (Pt) исследовалась с 1782 г. Металлы платиновой группы – рутений (Ru), осмий (Os), родий (Rh), иридий (Ir), палладий (Pd) – открыты в XVIII–XIX вв.
Благородные металлы по сравнению с другими металлами имеют более высокую химическую устойчивость в различных средах и в первую очередь в отношении образования кислородных соединений.
Несмотря на малое распространение в природе (% масс.: Ag – 10–5 , Au – 5·10–7, Pt – 5·10–8 , т. е. 0,5 мг/т Pt, 5 мг/т Au и 500 мг/т Ag, Pd – 5·10–6 , Ir – 10–7, Rh – 10–7, Os – 5·10–6, Ru – 5·10 –6) и сравнительно высокую стоимость, благородные металлы и их сплавы имеют широкое применение в современной технике и в быту. Это связано с разнообразием их физико-химических свойств, а также с некоторыми их особыми свойствами.
Теплопроводность и электропроводность серебра выше всех металлов, за ним следуют медь, золото и др. Платина обладает низкой электропроводностью.
Золото, серебро и платина – высокопластичные и ковкие металлы. Они хорошо прокатываются в тонкие листы, протягиваются в тонкую проволоку и штампуются. Золото и серебро сравнительно легкоплавкие.
Осмий, иридий, рутений, родий, палладий обладают высокой механической прочностью, твердостью (твердость первых трех близка к закаленной стали), высокой температурой плавления (тугоплавкие) и кипения.
По плотности, атомному числу, атомной массе платиновые металлы являют две триады, которые, в свою очередь, вместе с золотом и серебром образуют две подгруппы благородных металлов:
- – тяжелые платиновые металлы (осмий, иридий, платина) совместно с золотом;
- – легкие платиновые металлы (рутений, родий, палладий) совместно с серебром.
Для благородных металлов характерна высокая стойкость по отношению к химическим реактивам, которая, однако, проявляется по-разному.
По мере возрастания химической устойчивости благородные металлы могут быть расположены в следующем порядке:
- – наименее устойчивые: серебро, палладий, осмий;
- – устойчивые: платина, золото;
- – весьма устойчивые: рутений, родий;
- – наиболее устойчив иридий.
Химическая устойчивость металла определяется его сродством с электроном. Так, электродные потенциалы золота, платины, палладия и серебра в водных растворах составляют, В:
Е° = 1,68 для Au+ + e → Au;
E° = 1,5 для Au+3 + 3e → Au;
E° = 1,2 для Pt+2 + 2e → Pt;
E° = 0,987 для Pd+2 + 2e → Pd;
E° = 0,799 для Ag+ + e → Ag
Золото растворяется только в царской водке (смесь азотной и соляной кислот в объёмном соотношении 1:3) и в растворах цианидов щелочных металлов.
Серебро легко растворяется в концентрированной азотной и горячей серной кислотах, а также в растворах цианидов щелочных металлов.
По отношению к щелочам золото и серебро устойчивы. Все их химические соединения легко восстанавливаются до металла.
При воздействии кислот на металлы платиновой группы при обычных температурах никаких соединений не образуется. При повышенной температуре и в дисперсном состоянии платиновые металлы химически менее устойчивы, причем по отношению к различным реагентам ведут себя неодинаково.
Читайте так же:
