Подгруппа никеля

Н икель Ni, палладий РD и платина Рt характеризуются следующими константами:

Для никеля и палладия наиболее характерна степень окисления +2, а для платины +4. Известны также соединения Рt (VI). Для никеля и его аналогов наиболее устойчивы координационные числа четыре (тетраэдр или квадрат) и шесть (октаэдр).

Никель довольно распространен на Земле; палладий и платина, как и другие платиновые металлы, относятся к числу редких элементов. Из платиновых металлов наиболее распространена платина. Никель обычно содержится в сульфидных медно-никелевых рудах, являющихся ценным полиметаллическим сырьем. Наряду с никелем они содержат Сu, Аg, Аu, платиновые металлы, ряд редких и рассеянных элементов. Платина встречается также в самородном состоянии в виде сплавов с небольшим содержанием других металлов (Ir, Рd, Rh, Fе, иногда Ni, Сu и др.). Палладий сопутствует платине.

Важным источником платиновых металлов являются сульфидные полиметаллические медно-никелевые руды.

Простые вещества. В виде простых веществ никель и его аналоги — блестящие белые металлы: Ni и Рt с серебристым, Рd — с сероватым оттенком.

Никель образует две аллотропные модификации: гексагональную -Ni существующую ниже 250 °С, и -Ni, имеющую гранецентрированную кубическую решетку. Палладий и платина кристаллизуются в гранецентрированной решетке.

Важнейшие константы Ni, Рd и Рt сопоставлены ниже:

По химической активности никель несколько уступает железу и кобальту. С кислородом он начинает взаимодействовать при 500 ^оС, При нагревании (в особенности в измельченном состоянии) легко окисляется галогенами, серой, селеном, фосфором, мышьяком, сурьмой и др. С большинством из них он, как и другие d—элементы, образует нестехиометрические соединения переменного состава, многие из которых металлоподобны.

По сравнению с другими платиновыми металлами палладий и платина несколько более реакционноспособны. Однако и они в реакции вступают лишь при высокой температуре (часто при температуре красного каления) и в мелкораздробленном состоянии. Получающиеся при этом соединения обычно малостойки и при дальнейшем нагревании разлагаются.

Отличительная особенность палладия — способность поглощать значительные количества водорода. Так, 1 объем Рd при 80°С может поглотить до 900 объемов Н₂. Палладий и никель — хорошие катализаторы гидрирования, восстановления водородом. В присутствии Рd водород (даже на холоду и в темноте) легко восстанавливает галогены, переводит SO₂ в Н₂S, СlО₃^- в Сl₂ и т. д. Для платины наиболее характерно поглощение кислорода. Большое значение платина имеет как катализатор окисления кислородом аммиака (в производстве HNО₃), водорода (для очистки О₂ от примеси Н₂) и в других процессах каталитического окисления.

В ряду напряжений никель расположен до водорода, палладий и платина — после водорода. По отношению к кислотам и щелочам никель ведет себя подобно железу и кобальту. В отличие от остальных платиновых металлов палладий (подобно серебру) довольно легко растворяется в концентрированной азотной кислоте и горячей концентрированной серной кислоте, а платина (подобно золоту) растворяется при нагревании лишь в царской водке:

3Рt⁰ + 4НNO3 + I8НСl = 3Н2[Рt⁺⁴Сl6] + 4NО + 8Н₂O

При сплавлении с щелочами, цианидами и сульфидами щелочных металлов в присутствии окислителей (даже O₂) палладий и платина переходят в соответствующие производные анионных комплексов.

Никель получают главным образом из медно-никелевых сульфидных руд. Выделение никеля из руд — сложный многостадийный процесс. В результате ряда пирометаллургических операций получают NiО. Свободный металл выделяют, восстанавливая NiО (чаще всего углем). Очищают никель электролитическим рафинированием в растворе сульфата. Попутно образуется анодный шлам, из которого путем сложной переработки выделяют присутствующие в нем в качестве примеси платиновые металлы, серебро и золото.

Основная масса выплавляемого никеля (около 80%) используется для получения никелевых сплавов и легированных сталей (нержавеющих, бронебойных, жаростойких и др.). Из никеля изготавливают специальную аппаратуру химических производств. Он применяется также для декоративно-защитных покрытий на других металлах. Палладий и платина используются для изготовления коррозионкостойкой лабораторной посуды, аппаратов и приборов химических производств, для термометров сопротивления и термопар, а также электрических контактов. Из платины изготавливают нерастворимые аноды, например, для электрического производства надсерной кислоты и перборатов. Палладий и платина применяются в ювелирном деле.