M O+ 2H+ O+ → 2+ +H2O
CrO2 450 0C Cr 2 O
12.7. Giới thiệu họ Pt
12.7.1. Đặc điểm chung
Họ platin gồm: ruteni (Ru), rođi (Rh), palađi (Pd), osmi (Os), iridi(Ir) và platin (Pt). Chúng là những nguyên tố nặng nhất nhóm VIIIB. Chúng có một số đặc điểm sau:
Ru Rh Pd Os Ir Pt
+ Số thứ tự 44 45 46 76 77 78
+ Cấu hình e- hóa trị 4d75s1 4d85s1 4d105s0 5d66s2 5d76s2 5d96s1 + Bán kính nguyên tử R(A0) 1,34 1,34 1,37 1,35 1,38 1,38 + Năng lượng ion hóa I1 (eV) 7,36 7,46 8,33 8,70 9,20 9,00 + Thế điện cực chuẩn E0(V)
(M2+/M) 0,45 0,60 1,0 0,85 1,15 1,20
Cấu hính chung là (n-1)d6-10
ns0-2 nên họ Pt có nhiều số oxi hóa khác nhau:
Ru Rh Pd Os Ir Pt + Số oxi hóa +1,+8 +1,+2,+3 +4,+6 +2,+3, +4,+5 +2,+3, +4,+6,+8 +1+6 +2+6
+ Số oxi hóa đặc trưng +4 +3 +2 +6,+8 +3,+4 +2,+4
Liên kết hóa học chủ yếu trong các hợp chất của họ Pt là liên kết cộng hóa trị. Các nguyên tố họ Pt có khả năng tạo nhiều phức chất.
Các kim loại họ Pt có hoạt tính xúc tác cao, nhất là Pd và Pt.
12.7.2. Tính chất lý học
Họ Pt là những kim loại màu trắng bạc và có ánh kim. Chúng là những kim loại quý, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, tính cơ học khác nhau rõ rệt như Pt dẻo, dai nhất, dễ kéo sợi và dễ dát mỏng; Pd mềm; Ir cứng và chắc; Ru và Os dòn.
Họ Pt có một số hằng số vật lý quan trọng sau:
Nhiệt độ nóng chảy (0C) 2250 1963 1554 3027 2450 1769 Nhiệt độ sôi (0C) 4200 3700 2940 5000 4500 3800 Khối lượng riêng (g/cm3) 12,4 12,4 12,0 22,7 22,6 21,5 Độ cứng (thang Moxơ) 6,4 6,0 4,8 7,0 6,25 4,3
Độ dẫn điện (Hg = 1) 10 19 10 11 16 10
Các kim loại họ Pt có khả năng tạo hợp kim với nhau và với nhiều kim loại khác, ví dụ như hợp kim của Pt với 10% Rh dùng làm cặp nhiệt độ đo được nhiệt độ đến 14000C, hợp kim của Os với Ir dùng làm hạt gạo của ngòi bút máy, hạt bi của bút bi, hợp kim của Pt với 10% Ir dùng làm thước mét chuẩn quốc tế...
12.7.3. Tính chất hóa học
* Kim loại họ Pt kém hoạt động hóa học hơn nhiều so với kim loại họ Fe.
Ở điều kiện thường, họ Pt bền với không khí. Khi đun nóng, Ru và Os ở dạng bột tác dụng với O2 tạo oxit RuO2 và OsO4. Ở nhiệt độ nóng đỏ, Rh, Ir và Pd tác dụng với O2 tạo Rh2O3, IrO2 và PdO nhưng ở nhiệt độ cao hơn, các oxit lại bị phân hủy và kim loại ngừng phản ứng. Bền nhất với O2 là Pt, do đó Pt được dùng làm dụng cụ nung trong phòng thí nghiệm.
Khi đun nóng, họ Pt tác dụng với Cl2 và hầu hết các nguyên tố không kim loại như S, P, Si, As... Ví dụ: Pd + Cl2 → PdCl2 Os + 2S C 0 450 OsS2 Pt + S C 0 200 PtS (cuperit)
Đối với axit, Pd và Pt hoạt động hơn các kim loại khác. Ru, Os, Rh và Ir ở dạng tấm không tan trong axit hay hỗn hợp axit nào cả. Pd tác dụng được với dung dịch HNO3 đặc và H2SO4 đặc.
Ví dụ: Pd + 2H2SO4đặc → PdSO4↓ + SO2 + 2H2O Pt chỉ tan trong nước cường thủy:
2Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
Các kim loại họ Pt có thể tác dụng với kiềm nóng chảy khi có mặt oxi hay chất oxi hóa khác. Ví dụ: Ru + 4KOH + 3O2 → 2K2RuO4 + 2H2O 2Rh + 10NaOH + 5Cl2 C 0 300 Rh2O3 + O2 + 10NaCl + 5H2O
Pd và Pt có khả năng hấp thụ H2. Ở áp suất thường và 800C, 1 Vpt hấp thụ 100VH2 và 1VPd hấp thụ 900VH2. Do vậy, có thể dùng màng mỏng Pd để tinh chế H2: H2 có thể khuếch tán qua màng Pd và để lại tạp chất bên kia màng.