Палладий и его характеристики
Общая характеристика палладия
Палладий относится к группе платиновых металлов, которые встречаются в природе почти исключительно в самородном состоянии, обычно все вместе, но никогда не встречаются в железных рудах.
В виде простого вещества палладий – серебристо-белый металл (рис. 1), самый легкий из платиновых металлов, наиболее мягкий и ковкий. Он замечателен своей способностью поглощать огромное количество водорода (до 900 объемов на 1 объем металла). При этом палладий сохраняет металлический вид, но значительно увеличивается в объеме, становится ломким и легко образует трещины.
Рис. 1. Палладий. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса палладия
Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии палладий существует в виде одноатомных молекул Pd, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 106,42.
Изотопы палладия
Известно, что в природе палладий может находиться в виде шести стабильных изотопов 102Pd, 104Pd, 105Pd, 106Pd, 108Pd и 110Pd. Их массовые числа равны 102, 104, 105, 106, 108 и 110 соответственно. Ядро атома изотопа палладия 102Pd содержит сорок шесть протонов и пятьдесят шесть нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы палладия с массовыми числами от 91-го до 124-х, а также тринадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 107Pd с периодом полураспада равным 6,5 млн. лет.
Ионы палладия
Строение электронной оболочки химического элемента палладия имеет вид:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d85s2.
В результате химического взаимодействия палладий отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Pd0 -1e → Pd +;
Pd0 -2e → Pd2+;
Pd0 -3e → Pd3+;
Pd0 -4e → Pd4+;
Pd0 -5e → Pd5+;
Pd0 -6e → Pd6+.
Молекула и атом палладия
В свободном состоянии палладий существует в виде одноатомных молекул Pd. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу палладия:
|
Энергия ионизации атома, эВ |
8,33 |
|
Относительная электроотрицательность |
2,20 |
|
Радиус атома, нм |
0,137 |
Сплавы палладия
Сплавы палладия с серебром применяются в аппаратуре связи, в частности, для изготовления контактов. В терморегуляторах и термопарах используются сплавы палладия с золотом, платиной и родием. Некоторые сплавы палладия применяются в ювелирном деле и зубоврачебной практике.
Примеры решения задач
| Задание | Палладий и платины относятся к группе благородных металлов за счет не только схожести их электронного строения, но и химических свойств. Однако, известно, что в отличие от платины палладий легко растворим в азотной и концентрированной (горячей) серной кислотах. Составьте полные и сокращенно-ионные, а также молекулярные уравнения указанных реакций. |
| Ответ | В ходе реакции взаимодействия палладия с горячей концентрированной серной кислотой выпадает осадок темно-красного цвета- сульфат палладия (II) и выделяется газ – диоксид серы:
Pd + H2SO4(conc., hot) = PdSO4¯ + SO2 + H2O. При взаимодействии палладия с концентрированной азотной кислотой выпадает осадок желто-коричневого цвета — нитрат палладия (II) и выделяется бурый газ – диоксид азота: Pd + 4HNO3(conc) = Pd(NO3)2¯ + 2NO2 + 2H2O. |
| Задание | Определите, какой ион в составе комплексного соединения [Pd(NH3)4SO4] является комплексообразователем, а какой – лигандом. Укажите степени окисления комплексообразователя и лиганда. |
| Ответ | Предложенное комплексное соединение имеет нейтральный заряд, поскольку в его составе отсутствует внешняя сфера, вследствие чего заряд внутренней сферы равен нулю.
Известно, что в роли комплексообразователя может выступать только ион металла, следовательно, им является ион палладия. NH3 – это молекула аммиака. Как любое молекулярное соединение, она не несет заряда и является лигандом. Сульфат-анион также выступает в роли лиганда. Он представляет собой кислотный остаток серной кислоты (двухосновная), вследствие чего имеет заряд (-2). Тогда степень окисления палладия равна (+2): х + 4×0 + (-2) = 0; х – 2 = 0; х = +2. |
