1.6 贵金属在酸性氯化物介质中的主要存在形式
贵金属在酸性氯化物介质中的主要存在形式汇总于表1-12中。
表1-12 贵金属在酸性氯化物介质中的主要存在形式
从表1-12可知,金、钯、铂可生成稳定的氯配合物,而铑、铱、锇、钌的氯配合物除呈不同价态外,可随酸度、氯离子浓度、温度、放置时间、氧化还原电位的变化发生水合、羟合、水合离子的酸式离解,呈顺、反或多核结构。这些配合物的性质与其分离、精炼工艺有着密切的关系。
重铂族金属(Os、Ir、Pt)比对应的轻铂族金属(Ru、Rh、Pd)的相同价态的化合物或配合物的热力学稳定性强,动力学惰性大。即锇(Ⅳ)>钌(Ⅳ),铱(Ⅳ)>铑(Ⅳ)。例如,OsO4比RuO4稳定,[OsCl6]2-比[RuCl6]2-稳定,后者易被还原为低价。[IrCl6]2-比[RhCl6]2-稳定,前者能稳定存在于酸性溶液中,而后者只有在氧化电势大于1.8V的强氧化条件下才能存在,且易被还原为三价。[IrCl6]3-比[RhCl6]3-稳定,后者可用电负性金属(如Zn、Mg、Fe、Al等)直接从溶液中被还原为金属,前者却较难。[PtCl6]2-比[PdCl6]2-稳定,后者在溶液中煮沸即自动还原为[PdCl4]2-,前者却不能,[PdCl4]2-比[PtCl4]2-稳定,它们被还原为金属的速度后者比前者快。此外,在水解及水合反应中铂族金属的惰性也表现为上述规律。
这种氧化态对稳定性的影响是由各元素原子电子层结构决定的。一般具有d电子层的元素原子,其化合物或配合物稳定性的顺序是:d8<d5<d4<d3<d6。重过渡元素的d6电子层最稳定,因此铑(Ⅲ)、铱(Ⅲ)以d6电子成键的配合物最稳定;而d8电子层最不稳定,以d8电子成键的配合物如钯(Ⅳ)、铂(Ⅱ)的配合物不稳定;d5电子层相对不稳定,因此铱(Ⅳ)(d5)还原为铱(Ⅲ)(d6)的反应较易进行,且很快,而铂(Ⅳ)(d6)还原为铂(Ⅱ)(d8)的反应却进行得很慢。
按照上述规律排列贵金属氯配合物分离的难易次序为:[AuCl4]->[PdCl4]2->([PtCl4]2-、[PdCl6]2-、[PtCl6]2-、[IrCl6]2-)>[RhCl6]3->[IrCl6]3-。此规律与贵金属氯配合物的反应活性顺序相同,该规律是制定贵金属分离工艺所必须遵循的原则,即先分离金,后分离钯、铂、铱,难提取的铑留在最后。