Рениевая кислота и ее соли
Рениевая кислота и ее соли — перренаты — являются важными соединениями семивалентного рения. В виде HReO4 и растворимых перренатов рений находится в естественных и промышленных водах, которые являются сырьевыми источниками получения рения. Перевод рения из малорастворимых соединений, таких, как ReO и ReS2, в раствор осуществляется кислотным разложением или щелочным сплавлением с образованием… Читать ещё >
Рениевая кислота и ее соли (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Рениевая кислота и ее соли — перренаты — являются важными соединениями семивалентного рения. В виде HReO4 и растворимых перренатов рений находится в естественных и промышленных водах, которые являются сырьевыми источниками получения рения. Перевод рения из малорастворимых соединений, таких, как ReO и ReS2, в раствор осуществляется кислотным разложением или щелочным сплавлением с образованием растворимых перренатов или рениевой кислоты. И наоборот, извлечение рения из растворов проводят осаждением его в виде малорастворимых перренатов калия, цезия, таллия и др. Большое промышленное значение имеет перренат аммония, из которого посредством восстановления водородом получают металлический рений. Ряд перренатов с органическими и комплексными катионами используют в аналитической химии рения при определении его весовыми или экстракционно-фотометрическими методами. Собственное светопоглощение перренат-иона использовано для его определения спектрометрическим методом.
Кроме того, большинство экстракционных и хроматографических методов отделения рения от других элементов основано на свойстве Re (VII) образовывать анион.
Рениевая кислота получается при растворении Re2O7 в воде:
Re2O7 + H2O = 2HReO4
Растворы рениевой кислоты получены также растворением металлического рения в перекиси водорода, бромной воде и азотной кислоте. Избыток перекиси удаляют кипячением. Рениевая кислота получается при окислении низших оксидов и сульфидов, из перренатов с использованием ионного обмена и электродиализа. Для удобства в таблице 2 приведены значения плотностей растворов рениевой кислоты.
Таблица 2. Значения плотностей растворов рениевой кислоты в воде.
Плотность, г/. | HReO4, г/л. | Плотность, г/. | HReO4, г/л. | Плотность, г/. | HReO4, г/л. | Плотность, г/. | HReO4, г/л. | |
1,025. | 1,25. | 1,55. | 1,85. | |||||
1,05. | 1,30. | 1,60. | 1,90. | |||||
1,075. | 1,35. | 1,65. | 2,00. | |||||
1,10. | 1,40. | 1,70. | 2,05. | |||||
1,15. | 1,46. | 1,75. | 2,10. | |||||
1,20. | 1,50. | 1,80. | 2,15. | |||||
Рениевую кислоту можно титровать щелочами с обычными индикаторами, например фенолфталеином. Раствор кислоты с концентрацией свыше 60% имеет желто-зеленую окраску и трудно титруется.
Рениевая кислота устойчива. В отличие от хлорной и марганцевой кислот обладает очень слабыми окислительными свойствами. Восстановление ее проходит обычно медленно. В качестве восстановителей используются амальгамы металлов, химические агенты.
Перренаты менее растворимы и термически более устойчивы, чем соответствующие перхлораты и перманганаты.
В таблице 3 приведены некоторые свойства перренатов.
Таблица 3. Свойства перренатов.
Соединение. | Т пл., °С. | Плотность, г/. | Растворимость, г-моль/100г H2O. | |||
0 °C. | 30 °C. | 50 °C. | ||||
LiReO4. | 4,61. | ; | ; | ; | ||
NaReO4. | 5,24. | 0,378. | 0,532. | 0,636. | ||
KReO4. | 4,38. | |||||
NH4ReO4. | Разлагается. | 3,55. | ||||
RbReO4. | 4,73. | |||||
CsReO4. | 4,76. | |||||
Растворимость, г/100 г H2O. | ||||||
Mg (ReO4)2. | 5,01. | ; | 283,6. | ; | ||
Ca (ReO4)2. | 4,94. | ; | ; | |||
Sr (ReO4)2. | 4,95. | ; | 110,1. | ; | ||
Ba (ReO4)2. | 5,91. | 1,52. | 8,13. | 21,51. | ||
Zn (ReO4)2. | 5,46. | ; | 313,6. | ; | ||
Cd (ReO4)2. | 5,99. | ; | 497,5. | ; | ||
Hg (ReO4)2. | 6,95. | ; | ; | ; | ||
Cu (ReO4)2. | ; | ; | ; | 210,4. | ; | |
Pb (ReO4)2. | 6,93. | 4,14. | 14,81. | 29,63. | ||
AgReO4. | 6,96. | 0,43. | 1,39. | 2,71. | ||
TlReO4. | 6,89. | 1,115. | 0,298. | 0,555. | ||
Co (ReO4)2. | 5,33. | ; | ||||
Hg2(ReO4)2. | 7,23. | ; | ; | ; | ||
Ni (ReO4)2. | ; | ; | ; | ; | ||
Mn (ReO4)2. | 5,12. | ; | ; | |||
Fe (ReO4)2. | ; | ; | ; | ; | ||
(ReO4)3. | ; | ; | ; | ; | ||
Наименьшей растворимостью обладают перренаты таллия, цезия, рубидия и калия.
Важнейшими и наиболее устойчивыми солями кислородных кислот рения являются соли рениевой кислоты — перренаты. Перренаты щелочных металлов, аммония, серебра, таллия кристаллизуются из растворов в безводном состоянии; перренаты щелочноземельных металлов, цинка кадмия, свинца образуют кристаллогидраты с 2 или 4 молекулами воды, перренаты редкоземельных металлов — с 4, а также с 1 или 2, перренат алюминия — с 1,3 или 7 молекулами воды.
Перренаты Tl, Rb, Cs, K, Ag — малорастворимые вещества, перренаты, Ba, Pb (II) обладают средней растворимостью, перренаты Mg, Ca, Cu, Zn, Cd и т. п. очень хорошо растворяются в воде. В составе перренатов калия и аммония рений выделяется из промышленных растворов.
Перренат калия KReO4 — мелкие бесцветные гексагональные кристаллы. Плавится без разложения при 555°, при более высокой температуре улетучивается, частично диссоциируя. Температура кипения KReO4 1370°. Растворимость его в воде представлена на рисунке 1. Растворимость соли в водном растворе рениевой кислоты выше, чем в воде, тогда как в присутствии H2SO4 она практически не меняется.
Перренат аммония NH4ReO4 получается при нейтрализации рениевой кислоты аммиаком. Сравнительно хорошо растворяется в воде. При кристаллизации из растворов образует с KReO4 непрерывные твердые растворы. При нагревании на воздухе разлагается, начиная с 200°, давая возгон, содержащий Re2O7 и черный остаток ReO2. При разложении в инертной атмосфере образуется только оксид рения (IV) по реакции:
2NH4ReO4 = 2ReO2 + N2 + 4H2O
При восстановлении соли водородом получается металл.
Из солей рениевой кислоты с органическими основаниями отметим перренат нитрона C20H17N4ReО4, обладающий очень малой растворимостью в ацетатных растворах, особенно в присутствии избытка ацетата нитрона. Образование этой соли используется для количественного определения рения.
Кроме перренатов описанного состава (метаперренатов) существуют мезоперренаты типа и ортоперренаты типа. Это желтые или красные соединения. Могут быть получены сухим путем (или в сильно щелочной среде); легко разлагаются водой.
Производные оксида рения (III) — так называемые ренаты типа — зеленые, являются одними из продуктов сплавления порошка рения со щелочью. При растворении в воде диспропорционируют:
2K2ReO4 + 2H2O = 2KReO4 + ReO2 + 4KOH
Кроме того, описаны соли, отвечающие пятивалентному рению (гипоренаты) желтого цвета, и коричневые рениты — производные Re (IV). Все они разлагаются водой. Синтезированы некоторые сложные соединения со смешанной валентностью рения, например соль La4Re6O19 с кластерным строением. Синтезированы рениевые бронзы типа .