不同盐酸浓度得到不同钌物种图解
钌的特征氧化态为Ru(IV)和Ru(III),在分析化学中这两种价态的氯钌络合物常被应用。钌的氯络合物是用HCl吸收RuO4来制备,采用不同浓度的HCl可以得到不同组成和价态的络合物物种。
在高浓度的HCl介质中RuO4还原得到低价的钌络合物,而在0.5~3 mol/LHCl溶液中,Ru(VIII)还原为Ru(VI)。M2[RuCl6]是用高于3 mol/LHCl与RuO4反应获得的,也可用[RuO2Cl4]2-与还原剂反应生成,但要制备纯M2[RuCl6]盐比较困难,因为在产物中可能含有Ru(Ⅲ)氯络合物和Ru(Ⅳ)的羟基氯络合物。K2[RuCl6]和(NH4)2[RuCl6]均为黑色晶体,可溶于水和酸。K2[RuCl6]的水溶液为黄色,由于易水解而很快变为黑色。在>3 mol/LHCl介质中[RuCl6]2-发生快速的水合作用,生成的水合产物[Ru(H2O)Cl5]-和[Ru(H2O)2Cl4]又迅速离子化,形成两种羟基氯络合物物种,即[Ru2(OH)Cl5]2-和[Ru(OH)2Cl4]2-。后一物种发生二聚作用并形成[Ru2OCl10]4-和[Ru2O2Cl8]4-,而且在比较稀的盐酸溶液中[Ru2O2Cl8]4-络离子占优势。由于生成的含水和羟基氯络合物依赖于溶液中的酸度和Cl-浓度,因此随Cl-和H+ 浓度的不同溶液呈现不同颜色。例如,当Cl-浓度<0.l mol/L 、H+ 浓度<0.4 mol/L时,溶液先由红变紫,再变为黄色;当Cl-浓度>0.l mol/L 、H+ 浓度>0.4 mol/L时,溶液先由红变黄,再变为紫色,最后又变为黄色。
M3[RuCl6]是由M2[Ru(H2O)Cl5]与浓HCl反应制成的。Ru(III)的钠、钾、铵盐均为红色晶体,易溶子水和乙醇。[RuCl6]3-在水溶液中易发生水合反应,随着Cl-浓度的变化,生成一系列水合络合物,通式为:[Ru(H2O)6-nCln] 3-n 。
在4 mol/L HCl介质中,Ru(IV)和Ru(III)用电还原法或用汞齐、次亚磷酸还原法可得到Ru (Ⅱ)的氯络合物。在2 mol/L HCl溶液此络合物呈现出稳定的蓝色溶液。在钌水溶液中常有二聚体络合物,但在>2mol/L HCl介质中,二聚体络合物向单络合物转化,即:
[Cl5-Ru-O-Ru-Cl5]2- +2HCl →2[RuCl6]2- + H2O
此外,RuO4与HBr反应生成H2[RuBr6]。H2[RuBr6]与碱金属氯化物反应可得到相应的盐。