Характеристика d-элементов 8 группы Кобальта,Родия,Иридия

В организме кобальт  выполняет следующие функции:

• вместе с железом и медью участвует в процессах кроветворения (стимулирует выработку эритроцитов в костном мозге, участвует в усвоении железа)
• регулирует некоторые функции центральной нервной системы (предотвращает раздражительность, утомление, обострение нервных заболеваний)
• нормализирует обмен веществ(в тесном взаимодействии с витамином С, фолиевой кислотой и витамином В5)
• стимулирует рост костной ткани (это особенно важно в период активного роста детей и при климаксе у женщин)
• участвует в синтезе витамина В12
• участвует в синтезе ДНК и РНК
• нормализует деятельности поджелудочной железы
• участвует в образовании гормонов щитовидной железы
• обладает антисклеротическим действием
• повышает иммунитет (увеличивает фагоцитарную активность лейкоцитов)
• активирует ряд ферментов
• борется со злокачественными опухолями
• участвует в общем восстановлении организма после тяжелых заболеваний
• угнетает обмен йода

 

2.Элемент периодической системы.

Ро́дий (лат.  Rhodium; обозначается символом  Rh) — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , атомный номер 45. Простое вещество  родий— твёрдый переходный  металл  серебристо-белого цвета . Благородный металл  платиновой группы.

История открытия.

Открыт в Англии  в 1803 году  Уильямом ГайдомВолластоном .

Происхождение названия.

От греч.язῥόδον —  роза , типичные соединения родия (III) имеют  глубокий тёмно-красный  цвет

Месторождения.

Месторождения родия  находятся на территории ЮАР,Канады, Колумбии, России.

Родий — твёрдый металл, серебристо-серого цвета. Имеет высокий коэффициент отражения электромагнитных лучей видимой части спектра , поэтому широко используется для изготовления «поверхностных» зеркал .

Изотопы родия.

Основная статья: Изотопы родия

Природный родий состоит  из изотопа ¹⁰³Rh. Наиболее долгоживущие изотопы

Изотоп	Период полураспада
101Rh	3,3 года
102Rh	207 дней
102mRh	2,9 года
99Rh	16,1 дней

 

Химические  свойства.

Родий — благородный  металл , по химической стойкости в  большинстве коррозионных сред превосходит  платину .

Металлический родий  растворяется в царской водке  при кипячении, а также электрохимически , анодно — в смеси перекиси водорода  и серной кислоты.

Родий характеризуется  высокой химической устойчивостью. С неметаллами  он взаимодействует  только при температуре красного каления . Мелко измельчённый родий  медленно окисляется только при температуре  выше 600 °C:

4Rh + 3O₂ = 2Rh₂O₃.

При нагревании родий  медленно взаимодействует с концентрированной  серной кислотой, раствором гипохлорита  натрия  и бромоводорода . При  спекании реагирует с расплавами гидросульфата калия KHSO₄, пероксида натрия Na₂O₂ и пероксида бария BaO₂:

2Rh + 6KHSO₄ = 2K₃Rh(SO₄)₃ + 3H₂↑,

2Rh + 3BaO₂ = Rh₂O₃ + 3BaO.

В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность  образовывать комплексы [RhX₃]³⁻, родий взаимодействует с хлором , например:

2Rh + 6NaCl + Cl₂ = 2Na₃[RhCl₆].

При действии на водные растворы солей и комплексов родия (III) щелочами образуется осадок гидроксида родия Rh(OH)₃:

Na₃[RhCl₆] + 3NaOH = Rh(OH)₃↓ + 6NaCl.

Гидроксид и оксид  родия (III)  проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами  с образованием комплексов Rh (III):

Rh₂O₃ + 12HCl = 2H₃RhCl₆ + 3H₂O,

Rh(OH)₃ + 6HCl = H₃RhCl₆ + 3H₂O.

Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF₆, который образуется при прямом сжигании родия во фторе . Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор или оксид азота (II) NO:

2RhF₆ + 3Cl₂ = 2RhF₃ + 6ClF.

В низших степенях окисления +1 и +2 родий образует комплексные  соединения .

Применение.

Катализаторы.

• Родий применяется в катализаторах, в том числе в каталитических фильтрах-нейтрализаторах выхлопных газов автомобилей
• Сплав родия с платиной — очень эффективный катализатор для производства азотной кислоты окислением аммиака воздухом, и до сих пор его применению нет альтернативной замены.

Конструкционный материал.

• при производстве стекла (сплав платина-родий — фильеры для стеклонитей, для жидкокристаллических экранов). В связи с ростом производства жидкокристаллических устройств потребление родия быстро растёт (в 2005 в производстве стекла было использовано 1,55 тонны родия, в 2003 — 0,81 тонны).
• Металлический родий используется для производства зеркал подвергающихся сильному нагреву (калению) для мощных лазерных систем (например фтороводородных лазеров), а также для производства дифракционных решёток к приборам для анализа вещества (спектрометры).
• Тигли из платино-родиевых сплавов используются в лабораторных исследованиях и для выращивания некоторых драгоценных камней и электрооптических кристаллов.

Термопары.

• Термопары платина-родий и др., в качестве очень эффективного и долговечного измерения высоких (до 2200 °C) температур нашли широкое применение сплавы родия с иридием (например ИР 40\60).

Материал контактных пар.

Благодаря высокой стойкости  к электроэрозии родий и его  сплавы применяются в качестве материала  для контактов (герконы, разъёмы, скользящие контакты).

Ювелирное дело.

Используются гальванические электролиты родирования (преимущественно  сульфатные, сульфаматные и фосфатные) для получения износостойких  и коррозионноустойчивых покрытий.

Холодный белый блеск  родия хорошо сочетается с бриллиантами, фианитами и др. вставками. Так  же родий добавляют в качестве легирующей, укрепляющей добавки  в платину и палладий. Нанесение  на ювелирное изделие родиевого  покрытия уменьшает износ и увеличивает твёрдость изделия, защищая от царапин, и придает яркий блеск.

Нахождение  в природе.

 Содержание иридия  в земной коре ничтожно мало (10⁻⁷ масс. %). Он встречается гораздо реже золота и платины. Встречается вместе с родием, рением и рутением. Относится к наименее распространённым элементам. Иридий относительно часто встречается в метеоритах. Не исключено, что реальное содержание металла на планете гораздо выше: его высокая плотность и высокое сродство к железу (сидерофильность) могли привести к смещению иридия вглубь Земли, в ядро планет, в процессе её формирования из расплава.

Иридий содержится в  таких минералах, как невьянскит, сысертскит и ауросмирид.

Физические свойства.Тяжёлый  серебристо-белый металл, из-за своей  твердости плохо поддающийся  механической обработке. Кристаллическая структура — кубическая гранецентрированная с периодом а₀=0,38387 нм; электрическое сопротивление — 5,3·10⁻⁸Ом·м (при 0 °C); коэффициент линейного расширения — 6,5·10⁻⁶ град; модуль нормальной упругости — 52,029·10⁶ кг/мм²; плотность — 22,65 г/см³.

Стабильными являются изотопы ¹⁹¹Ir и ¹⁹³Ir. Период полураспада ¹⁹²Ir — 74 дня.

Биологическая роль и физиологическое воздействие.

Родий не играет биологической  роли.

Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высоко токсичными и канцерогенными веществами. LD₅ хлорида родия для крыс — 12,6 мг/кг. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.

Получение.

Остатки от аффинажа платины или электрорафинирования меди переводят в [RhCl₃(NH₃)₃], который восстанавливают водородом. Соединения родия легко восстанавливаются до металла при прокаливании в токе водорода; однако при этом необходимо охлаждать Rh током двуокиси углерода, так как иначе вследствие активирования водорода металлом может произойти воспламенение и вторичное его окисление.

В очень активной форме  родий получается при осаждении  из растворов его солей формиатом  аммония в присутствии ацетата  аммония и аммиака. Полученный этим или аналогичным способом родий в очень тонкодисперсном состоянии (родиевая чернь) очень активный катализатор.

 Родий, производится, в частности, ОАО "ГМК "Норильский  никель" .

 

3.Элемент  периодической системы.

Ири́дий— химический элемент с атомным номером 77 в периодической системе, обозначается символом Ir .Иридий — очень твёрдый, тугоплавкий, серебристо-белый переходный металл платиновой группы, обладающий высокой плотностью и сравнимый по этому параметру только с осмием (плотности Os и Ir практически равны с учетом расчетной погрешности). Имеет высокую коррозионную стойкость даже при температуре 2000 °C.

История открытия.

Иридий был открыт в 1803 году английским химиком С. Теннанто  одновременно с осмием, которые в  качестве примесей присутствовали в природной платин, доставленной из Южной Америки. Название, получил благодаря разнообразной окраске своих солей.

Месторождения.

Коренные месторождения  осмистого иридия расположены в  основном в перидотитовых серпентинитах  складчатых областей (в ЮАР, Канаде, США, на Новой Гвинее)

Физические  свойства.

Тяжёлый серебристо-белый металл, из-за своей твердости плохо поддающийся  механической обработке.

 Решётка кубическая гранецентрированная,  а0=0,38387 нм

 Электрическое сопротивление  — 5,3·10−8Ом·м (при 0 °C)

 Коэффициент линейного расширения  — 6,5×10−6 град

 Модуль нормальной упругости  — 52,029×106 кг/мм²

Химические  свойства.

Важнейшие соединения с  металлом иридий:

Гидроксид иридия(III) Ir(OH)₃, точнее гидратированный оксид иридия(III) Ir₂O₃*nH₂O осадок зеленого цвета, получается осаждением из раствора хлороиридата (III) натрия Na₃[IrCl₆]. Соединения иридия(III) - восстановители, Ir(OH)₃ кислородом окисляется до Ir(OH)₄. Ir₂O₃ при нагревании диспропорционирует на Ir и IrO₂.

 Оксид иридия (IV). IrO₂ получается в виде сине-черного порошка при разложении гидроксида или окислением иридия. Резисторный материал.

 Гидроксид иридия (IV) Ir(OH)₄. Темно-синее аморфное вещество, в воде, растворах кислот и щелочей не растворимо, кроме концентрированной серной кислоты. Получается при щелочном гидролизе (NH₄)₂[IrCl₆].

 Галогениды. Продуктом  прямого взаимодействия иридия  с фтором является гексафторид  иридия IrF₆. Это соединение очень активно, оно не только реагирует с водой по уравнению

IrF₆ + 5H₂O = Ir(OH)₄ + 6HF + 1/2O₂,

но окисляет даже хлор, причем образуются IrF₄ и ClF. Используется для нанесения покрытий.

 Хлориды иридия(III) и (IV), кристаллы, гидролизуются  водой. Характерно образование  комплексных хлоридов при взаимодействии  с хлоридами щелочных металлов: Na₃[IrCl₆] - зеленые кристаллы, Na₂[IrCl₆] - темно-красный, растворим, гексахлороиридаты(IV) калия и аммония - малорастворимы.

 Соли иридия. Вообще  иридий образует мало обычных  солей. Соли иридия(III) с комплексными  катионами аналогичны соответствующим  солям хрома (III) и кобальта(III), представляют собой прочные комплексные соединения [Ir(NH₃)₆]X₃, [Ir(OH₂)(NH₃)₅]X₃, [IrX(NH₃)₅]X₂.

Карбонилы иридия: желто-зеленый Ir₂(CO)₈, возгоняется, и ярко-желтый Ir₄(CO)₁₂, при нагревании разлагается. Используются для нанесения покрытий.

Помимо уже известного вам иридия-192, имеется еще 14 радиоактивных  изотопов этого элемента с массовыми  числами от 182 до 198. У самого тяжелого изотопа - самая короткая жизнь: его  период полураспада меньше минуты. Любопытно, что период полураспада иридия-183 - ровно час. Стабильных же изотопов у элемента всего два - иридий-191 и иридий-193. На долю более "весомого" из них в природной смеси приходится примерно 62 % атомов.

С изотопом иридия связано  открытие так называемого эффекта  Мссбауэра, на котором основаны поразительно точные методы измерения малых величин и слабых явлений, широко применяемые в физике, химии, биологии, геологии. Этот эффект (или, выражаясь строго научно, резонансное ядерное поглощение гамма -квантов в твердых телах без отдачи) был обнаружен молодым физиком из ФРГ Рудольфом Мссбауэром в 1958 году. За несколько лет до этого, когда учеба в Высшем техническом училище в Мюнхене подходила к концу, он стал подыскивать тему для дипломной работы. Один из профессоров любезно предложил студенту длинный перечень тем. Как вспоминает сам Мссбауэр, ни одна из них не пришлась ему по вкусу, кроме последней (кстати, тринадцатой по счету), главное достоинство которой, по мнению будущего физика, заключалось в том, что он не имел о ней ни малейшего представления. Речь шла о резонансном поглощении гамма- квантов атомными ядрами. "Самым главным, - вспоминает физик, - было то, что меня ткнули носом в это дело". И "это дело" пошло на лад. Сначала был защищен диплом, спустя два года пришел черед диссертации, а еще через год состоялось открытие. Работая в Гейдельберге, в Институте медицинских исследований имени Макса Планка, ученый продолжал заниматься резонансным поглощением. Специальным счетчиком он определял число гамма- квантов, прошедших через металлический иридий, точнее, через один из его изотопов; источниками этих гамма- квантов были возбужденные атомные ядра того же самого изотопа. Ядра, пребывающие в обычном состоянии, могут также "возбудиться", но для этого они должны, поглотив гамма-квант, получить такое количество энергии, которое в точности соответствует разности между энергиями ядра в возбужденном и основном состояниях (это поглощение и называется резонансным). Обычно же энергия гамма -квантов оказывается чуть меньше, чем нужно, так как часть ее теряется при испускании на отдачу испускающего ядра (нечто подобное происходит, например, при выстреле из пушки или ружья).