锝和铼的基本性质
实验室k / 2019-06-19
锝和铼在化学上很相似而与锰即使在少数化学计量的化合物中相似,如MnO4-,TcO4-,ReO4-系列和金属羰基化合物等,但仍有重要的区别。对锰来说最稳定的和特征的氧化态是Ⅱ,对氧化态Ⅱ来说高自旋的Mn2+阳离的化学是主要的。锝和铼实际上没有阳离子化学,特别是不形成氧化态Ⅱ的化合物,而有氧化态Ⅳ特别是Ⅴ的广泛的化学。TcO4-和ReO4-离子较MnO4-的氧化性小很多。ReⅢ在它的卤化物中的特性是形成金属—金属键。锝在某种程度上也如此而锰完全不形成这样化合物。确实铼表示出在氧化态至少到Ⅳ时显著地倾向形成M—M键。在Re2X9-离子中Re—Re=2.71Å,同时在La4Re6O19中其平均氧化数是+4.33,Re(O)2Re基团的Re—Re间距是2.42Å。
虽则只有很少的阳离子水合化学,而在水溶液中的含氧阴离子TcO4-和ReO4-完全知道。这些离子在水溶液中含有不同阴离子时的还原的极谱研究已经做过。但是虽然标准的电势数值与观察到还原步骤吻合,而这种物种存在的确切性质是不清楚的。最后的还原看来包括氢化物的形成。一些电势数据(使用有限制)如图26-D-1所示。
虽然铼的存在从周期表中很早就顶言了。在1925年根据它的X-射线光谱首先检出铼;过几年后纳达克,勃勒奇,(Naddack,Breg)和塔克(Tacke)从辉钼矿中分离出大约一克铼。现在从煅烧硫化钼矿的烟道灰中和从冶炼一些铜矿的炉渣中,在一个适当的大的规模上回收了铼。这个元素通常以高铼酸盐离子ReO4-形式留在氧化性溶液中,浓缩以后加入KCl,则微溶盐KReO4被沉淀出来了。
所有锝的同位素都有不稳定的倾向β衰变或电子捕获同时仅像从铀的自发裂变中许多碎片一样。在自然界有迹量的锝存在,这个元素是第一个放射性同位素的发现者——匹列尔(Perrier)和赛格雷(Segre)命名的。三个同位素的半衰期都大于10(5次方)年,但唯一占很大比例的一个是Tc(β,2.12×10(5次方)年)。从废裂变产物的溶液中除去镨和铀而回收了锝。对于锝的供给是一个有趣的讽刺,锝不存在于自然界,而铼在自然界中存在,但是由于增加了许多反应器,而铼在地壳中的丰度很低(~10(-9次方)%),就可能容易使锝的供应超过铼。
这两金属外表上与铂相似,但是通常得到的灰色粉末,除了钨(3400℃)以外铼有比任何金属都高的熔点(3180℃)用NH4MO4或(NH4)2MCl6在H2中热分解可以得到铼和锝。也可用在2NH2SO4溶液中电解NH4TcO4同时继续加入H2O2再氧化产生的棕色固体而制得锝。铼能从硫酸溶液中用电沉积方法得到,虽然想得到凝聚沉积要求特殊条件。两个金属的结晶以六方密堆积排列。它们在氧中高于400℃以上燃烧产生能升华的M2O7,在潮湿的空气中这两个金属缓慢氧化成含氧酸。含氧酸也可用金属溶解在浓硝酸或热浓硫酸中而制得。这两个金属不溶解在氢氟酸或盐酸中但可方便地溶解在温热的溴水中。铼可溶解在过氧化氢中,锝不溶解。
虽然TcO4-离子据说对于钢的腐蚀是一种优秀的阻蚀剂,但现在还没有应用锝。
铼用在W-Re温差热电偶上;Pt-Re合金催化剂对于石油的重整,据说比单独用铂有更长的寿命。