Свойства металлов (Рутений, Родий, Палладий)

Обладает окислительными свойствами. Восстанавливается до металла водородом при нагревании. Разлагается выше 200 °C. Растворяется в разбавленных кислотах и концентрированных растворов щелочей.

Сульфид палладияPdS2Темно-коричневые кристаллы, которые превращаются Pd2S нагреванием до температуры выше 600 °C. С сульфидами щелочных металлов образует двойные сульфиды. Получают сплавлением PdCl2с серой при температуре 450÷500°ССплавы. Применение металлов и их соединений.

Одним 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 °C (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 °C, 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 тонкои 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, %Отрасль.

МеталлRuRhPdАвтомобильная 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.

P latinum 2000. J ohnsonMatthey. M ay 2000. L.

ondon; Platinum 2001. J ohnsonMatthey. M ay 2001. London.