ReO2 + 2 NaOH = Na2ReO3 + H2O
Рениты представляют собой диамагнитные черно-коричневые мелкие кристаллы, плохо растворимые в воде. Рениты превращаются в ReO2*nH2O под действием разбавленных кислот в присутствии воздуха и окисляются до гипоренатов MeIReO3, метаперренатов MeIReO4 или мезоперренатов Me3IReO5 под действием воздуха, перекиси водорода или азотной кислоты.
2.2.2.2 Гипоренаты
Гипоренаты мало устойчивы, их получают сплавлением смеси стехиометрически необходимых количеств ReO2и MeIReO4 с избытком щелочи без доступа воздуха. [10] Длительным нагреванием при 700оС смеси NaOH, ReO2и NaReO4был получен гипоренат натрия вероятного состава NaReO3. Эта бледно-желтая соль легко разлагается водой на производные четырех- и семивалентного рения. Был получен также Cd2Re2O7. [13]
2.2.2.3 Ренаты
Ренатылегко подвергаются диспропорционированию, подобно манганатам
3 Me2IReO4 + 4 H2O = 4 MeOH + ReIV(OH)4 + 2 MeIReVIIO4 [2]
Они окрашены в зеленый цвет, в большей степени являются окислителями, чем восстановителями, были получены в растворах. При сплавлении при 500о метаперренатов щелочных металлов с ReO2и NaOH или KOH образуются гипоренаты MeIReO3, которые при охлаждении окисляются в неустойчивые ренаты Me2IReO4 зеленого цвета. [10] Образование зеленых ренатов при сплавлении Re или ReO2со щелочами в присутствии окислителей обычно имеет место лишь в качестве промежуточной стадии окисления, тогда как конечным устойчивым продуктом является сплав, содержащий соответствующую соль мезорениевой кислоты. [13]
2.2.3Рениевая кислота.
Получение :
Re2O7 + H2O = 2 HReO4
3 Re + 7 HNO3 = 3 HReO4 + 7 NO + 3 H2O
2 ReO2 + 4 H2O + 3 Cl2 = 2 HReO4 + 6 HCl
ReS2 + HNO3 = HReO4
Концентрированый раствор рениевой кислоты содержит 60 % HReO4.
Mg + 2 HReO4 = Mg(ReO4)2 + H2
Al(OH)3 + 3 HReO4 = Al(ReO4)3 + 3 H2O
CuCO3 + 2 HReO4 = Cu(ReO4)2 + CO2 + H2O [7]
Водный раствор HReO4 – сильная кислота. Она бесцветна, может быть экстрагирована амиловым спиртом, не выделяется в свободном состоянии, растворима в органических основаниях, растворяет металлы, обладающие восстановительными свойствами, и образует соли, именуемые метаперренатами. [10]
В нейтральных водных и разбавленных кислых и щелочных растворах Re(VII) находится в виде рениевой кислоты или ее солей перренатов.
Высказано мнение о существовании двух форм кислоты – тетраэдрической ReO3OH (pK=1.67) и октаэдрической ReO(OH)5 (pK=2.1).
Установлено, что при обезвоживании рениевой кислоты сначала происходит реакции конденсации и поликонденсации :
O
||
ReO3OH + ReO(OH)5 = H2O + O=Re-O-ReO(OH)4
||
O
А затем процесс сопровождается частичным восстановлением рения (VII) до оксидов различной валентности. [5]
Кислород HReO4может быть частично или полностью замещен серой с образованием различных тиокислот, вплоть до HReS4. Соли этих кислот в растворе неустойчивы и постепенно разлагаются с выделением Re2S7. Еще менее устойчивы сами тиокислоты. [13]
2.2.4 Перренаты.
Соли рениевой кислоты. ReO-4 – бесцветный ион ( MnO-4 – красно-фиолетовый, TcO-4 – розовый ). Ионы ReO-4распознаются в растворе по качественным реакциям, для которых являются катализаторами, например
TeO42- + 3 Sn2+ + 18 Cl- + 8H+ = Te + 3 SnCl62- + 4 H2O
(черн. осадок)
Среда: соляная или серная кислоты ( азотная, фосфорная или хлорная подавляют или прекращают реакцию ), винная или лимонная кислоты ускоряют реакцию и повышают ее чувствительность.
SeO42- + 3 Sn2+ + 8 H3O+ = Se + 3 Sn4+ + 12 H2O
(красн. осадок)
Максимальная скорость данной реакции наблюдается в 1М р-ре соляной кислоты или 2-4М р-ре серной. Лимонная и винная кислоты ускоряют реакцию.[5]
Метаперренаты ( соли метарениевой кислоты ) образуются при сплавление порошка металлического рения с щелочами в токе кислорода, действием HReO4на окислы, гидроокиси или карбонаты многих металлов или на различные органические основания. Получение труднорастворимых метаперренатов основано на обработке растворов, содержащих анион ReO4- , растворами солей многих катионов.
Анион ReO4-обладает меньшей окислительной способностью, чем анион MnO4-, более устойчив и труднее восстанавливается.
Как правило, метаперренаты имеют более низкую растворимость и большую термическую устойчивость, чем соответствующие перхлораты и перманганаты. Если проследить за поведение при нагревании KReO4, KMnO4, KClO4и KIO4 , можно установить, что KReO4 плавится при 518оС и кипит при 1370оС, в то время как KMnO4разлагается при 200оС, KClO4– при 400оС и KIO4– при 600оС. Примерами соединений рения с низкой растворимостью являются метаперренаты калия, рубидия, цезия, таллия, серебра, нитрона и стрихнина. [10]
Помимо нормальных перренатов известны желтые или оранжевые соли некоторых щелочных или щелочноземельных металлов, производящиеся от более богатых водой форм рениевой кислоты – H3ReO5(мезоперренаты) и H5ReO6 (ортоперренаты). Получают их обычносухим путем ( совместным нагреванием перренатов с окислами или карбонатами), но лимонно-желтый Ba3(ReO5)2может быть получен также упариванием раствора Ba(ReO4)2с большим избытком Ba(OH)2 ( в отсутствие CO2 ).Водой все орто- и мезоперренаты легко разлагаются с образованием нормальных перренатов. [13]
2.2.4.1 Перренат калия.
Перренат калия получается при нейтрализации нагретого раствора рениевой кислоты поташом или едким кали, а также при добавлении в раствор хлористого калия. Эта соль осаждается в виде безводных тетрагонально-бипирамидальных кристаллов.
HReO4 + KOH = KReO4 + H2O
HReO4 + KCl = KReO4 + HCl [7]
Теплота образования соли – 263 ккал. Соль кипит без разложения при 1370оС. Зависимость давления диссоциации расплавленного перрената калия от температуры выражается уравнением :
lg p = -14188/T + 13.28
Растворимость перрената калия в воде сравнительно низка и сильно зависит от температуры, что позволяет очищать соль перекристаллизацией. Присутствие избытка ионов калия понижает растворимость перрената калия, благодаря чему его можно очищать от калиевых солей других металлов (молибдатов, хромитов и др.). В кислых растворах перренат калия растворим лучше, чем в воде, в том числе и в самой рениевой кислоте. [1]
При обработке метаперренатов в кислой среде смесью KCNS с SnCl2образуется оранжево-желтое соединение ReO(SCN)4, которое может быть экстрагировано эфиром, бутилацетатом или циклогексаноном.
2 KReO4 + 8 KCNS + SnCl2 + 12 HCl = 2 ReO(SCN)4 + SnCl4 + 10 KCl + 6 H2O
При длительном пропускании H2S через нейтральный концентрированный холодный раствор метаперрената калия образуется зеленовато-желтый раствор, который содержит тиоперренат калия:
KReO4 + H2S = KReO3S + H2O [10]
Смесь двух оксидов ReO2и KO2 ( или RbO2, CsO2 ) в молярной пропорции 1 к 3 выдерживается при 400оС 3 часа. Мезоперренат количественно образуется по реакции :
ReO2 + 3 KO2 = K3ReO5 + 3/2 O2
В воде мезоперренат гидролизуется
K3ReO5 + H2O = 3 K+ + ReO4- + 2 OH-
Если взять оксиды в другой пропорции, образуется смесь перренатов
KO2 + ReO2 = KReO4
2 KO2 + ReO2 = ½ ( K3ReO5 + KReO4 ) + ¾ O2 [9]
В процессе реакция протекает по схеме :
2 KO2 = 3/2 K2O2 + 3/2 O2
ReO2 + 3/2 O2 = ½ Re2O7 + ¾ O2
½ Re2O7 + 3/2 K2O2 = Me3ReO5 + ¾ O2
3 KO2 + ReO2 = K3ReO5 + 3/2 O2 [8]
3. Экспериментальная часть.
В ходе данной работы из металлического рения были поэтапно синтезированы : рениевая кислота, перренат аммония, затем его разложением – двуокись рения, а затем спеканием с супероксидом калия был получен перренат калия.
3.1. Использованные реактивы
Для работы использовались следующие реактивы : пруток рения ОСЧ, супероксид калия фирмы “Aldrich”.
3.2. Методы исследования
Идентификация проводилась методом рентгено-фазового анализа ( установка ДРОН – I ).
3.3. Получение оксида рения(IV)
Необходимо было синтезировать оксид рения (IV),так как потом в него можно было ввести метку 57Fe. ReO2синтезировали путём разложения перрената аммония, осажденного из раствора рениевой кислоты.
а. Получение HreO4.
Методика. 3 г. рения помещают в колбу Эйленмейера ( ёмкость 50 мл.) и приливают по каплям при охлаждении 10 мл. 30 % раствора Н2О2.
2 Re + 7 H2O2 = 2 HReO4 + 6 H2O[12]
Закрепив прут рения в штативе его конец опустили в концентрированную перикись водорода и оставили на продолжительный период времени. После растворения металла образовалась тяжелая жидкость желтоватого оттенка – рениевая кислота.
b. Получение NH4ReO4.
Методика. К водной HReO4прибавляют несвязанное основание до изменения окраски индикатора (метилрота); уже при этом может выпадать кристаллический осадок. После упаривания раствора выпавшие кристаллы отсасывают, промывают небольшим количеством ледяной воды и сушат при 110оС. Соли можно перекристаллизовывать из воды.