铂族金属查看源代码讨论查看历史
| 铂族金属 |
 |
铂族金属；在矿物分类中，铂族元素矿物属自然铂亚族，包括铱、铑、钯和铂的自然元素矿物。它们彼此之间广泛存在类质同象置换现象，从而形成一系列类质同象混合晶体，由铂族元素矿物熔炼的金属有钯、铑、铱、铂等。铂族金属包括铂（Pt）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、钌（Ru）、铑（Rh）六种金属。
贵金属铂金
钯金首饰-白色贵金属新宠，国际时尚流行饰品铂金、钯金为铂族里蕴藏量最小的两种矿物，此二种的冶金性质相当类似，因其同样稀有、用途相类似，所以常在各种应用上互做替代品。
铂族金属以其特别可贵的性能和资源珍稀而着称；与金、银合称“贵金属”。但其发现与利用相对于金、银来说要晚得多。金、银饰品在人类纪元之前的墓葬中就有发现，而人类对铂族金属的了解和利用，不过两百多年的历史。其中铂发现最早，1735 年由尤尔洛（A.De.Ulloa）发现，其余几种元素都迟至19世纪才陆续有所了解，如钯是1804年由沃拉斯顿（W.H.Wollaston）发现，钌是1845年科劳斯（K.Claus）发现。虽然发现较晚，但很快了解到它们有一些可贵的功能，因而被广泛应用于现代工业和尖端技术中。因此被称为“现代贵金属”。据报道，从公元前4000年到19世纪末，全球累计产金2.9万t，19世纪世界平均年产金123t；到1973～1980年，世界平均年产金量达1375t。铂族金属的世界产量从1969年开始超过100t，80年代末便翻了一番，达到200t（张文朴，1997），90年代初年产近 300t。从这些数据不难体会出“贵金属”与“现代贵金属”深层的涵义：二者都是珍稀而贵重，而铂族元素虽然绝对数量比不上金、银，但其发展的速度深刻体现出“现代”的涵义。
特性
铂族金属既具有相似的物理化学性质，又有各自的特性。它们的共同特性是：除了锇和钌为钢灰色外，其余均为银白色；熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好。各自的特性又决定了不同的用途。例如铂还有良好的塑性和稳定的电阻与电阻温度系数，可锻造成铂丝、铂箔等；它不与氧直接化合，不被酸、碱侵蚀，只溶于热的王水中；钯可溶于浓硝酸，室温下能吸收其体积350～850倍的氢气。铑和铱不溶于王水，能与熔融氢氧化钠和过氧化钠反应，生成溶解于酸的化合物；锇与钌不溶于王水，却易氧化成四氧化物。它们的主要物理和机械性质见表3.17.1。
铂族元素
目前已发现200 余种铂族元素矿物。可分为4大类：①自然金属：自然铂、自然钯、自然铑、自然锇等；②金属互化物：钯铂矿、锇铱矿、钌锇铱矿，以及铂族金属与铁、镍、铜、金、银、铅、锡等以金属键结合的金属互化物；③半金属互化物：铂、钯、铱、锇等与铋、碲、硒、锑等以金属键或具有相当金属键成分的共价键型化合物；④硫化物与砷化物。铂族元素的主要矿物及其组成见表3.17.2。工业矿物主要有砷铂矿、自然铂、等轴铋碲钯矿、碲钯矿、砷铂锇矿、碲钯铱矿及铋碲钯镍矿。砷铂矿和等轴铋碲钯矿多见于原生铂矿床，自然铂多产于砂铂矿。&Nbsp; 贵稀金属是贵金属和稀有金属的总称。 由于金和银由人民银行专营， 物资部门经营的贵金属主要是铂族元素， 而硒、 碲、 砷属稀散元素， 通常称为半金属 .。
铂：铂是银白色金属， 熔点为 1769 度， 密度为 21.45g /cm3， 主要用于电气仪表 、 化学工业及制作精密合金等。
钯：钯是银灰色金属， 熔点 1552 度， 密度 12.16g /cm3， 可塑性好， 在贵金属中耐蚀性较差， 供电气、 仪表 、化工工业及制作精密合金等用 .。
铑：铑是烟灰色金属， 熔点为 1960 度， 密度为 12.44g /cm3， 是脆性金属。 供电气 、 仪表 、 高温合金及精密合金等用 .。
铱：铱是银灰色金属， 熔点为 2443 度， 是贵金属中熔点最高的。 密度为 22.4g /cm3， 是脆性金属， 化学性质稳定， 耐酸碱腐蚀， 硬度高。 用于电气、 化学、 仪表、 轻工等方面， 配制精密合金。
镓：液态镓为银白色金属， 固态镓为蓝色结晶金属， 质地柔软， 熔点为 29.8 度， 密度是 5.9g /cm3， 在空气中化学性能稳定， 镓主要用于半导体工业、 制作温度计、 配制易熔金属等。
铟：铟是银白色金属， 熔点 156.6 度， 密度为 7.31g /cm3， 比铅还软， 延展性好， 化学性能稳定， 主要用于配制贵金属合金， 低熔点合金， 轴承合金以及、 电镀等工业方面。
硒：硒是黑色或深灰色玻璃状无定型锭块 ( 红硒与灰硒为硒的结晶变体， 主成分不变 )， 属于稀散元素， 也称半金属。 硒的熔点为 220 度， 沸点为 685 度， 密度为 40808g /cm3， 质脆， 主要用于制造整流器、 硒感光板、 复印硒鼓、 合金、 搪瓷和玻璃工业等方面。
碲：碲是一种银灰色半金属， 属稀散元素， 熔点为 450 度， 密度为 6.24g /cm3， 质脆， 具有很高的电阻系数， 是逆磁性金属， 所以是良好的半导体材料。 主要用来制作半导体器件、 合金、 化工原料及铸铁、 橡胶、 玻璃等产品的添加剂。
砷：砷是银灰色半金属， 属稀散元素。 砷的熔点为 814 度， 在 613 度时即升华， 砷在空气中易氧化， 砷的氧化物有剧毒 ( 俗称砒霜 )， 砷的密度为 5.73G /cm3， 不溶于水， 也不溶于有机溶剂， 用于制作合金和半导体器件等。
发现 南美洲的印第安人很早就知道铂。西班牙人到南美后,称自然铂为“小银”(platina)。使欧洲人知道“小银” 的第一个人是西班牙人德·乌略阿。此后即参照platina命名铂为platinum。1741年伍德(C.Wood)把“小银”带到欧洲,引起了科学家的兴趣。1803年英国人沃拉斯顿 (W.H.Wollaston)确立了提纯铂的工艺，同时还从铂的王水溶液中分离出两个新的元素钯和铑。前者按希腊神话中智慧女神Pallas命名为palladium；后者因为其盐类具有玫瑰红色，以希腊字rhodon(玫瑰)命名为rhodium。1804年英国人坦南特(S.Tennant)从自然铂的王水不溶物中发现了锇和铱。因为锇的四氧化物具有强挥发性并有与氯气相似的刺激味，铱的盐类呈多种色彩，分别以希腊字osme（气味）和iris（虹）命名为osmium和 iridium。1844年俄国人克劳斯(κ.κлаус)发现钌,以拉丁文Ruthenia(俄罗斯)命名为ruthenium。
来源
当一个星体由红巨星变为白矮星时，密度会剧增，此时，原本的轻核就会结合为重核，也就会形成那些重金属，然后当这些星球爆发时，那些重核就留在四周的空间中，部分就来到了地球。
性质
主要物理性质
铂族金属除锇为蓝灰色金属外，其他均为银白色金属。大多数铂族金属都能吸收气体，特别是氢气。钯吸氢
能力最强，常温下1体积钯能吸收900～2800体积的氢。在真空下加热到100℃，溶解的氢就完全放出来了。钯有吸氢和透氢的特性:一定体积的钯常温下能吸收比它本身大900倍甚至2800倍的氢气（见贮氢材料）。铂吸收氧的能力强，1体积铂可吸收70体积的氧。当粒度很细如铂黑、钯黑或呈胶态时，吸附能力更强，故它们有良好的催化特性。 纯铂和钯有良好的延展性，不经中间退火的冷塑性变形量可达到90%以上，能加工成微米级的细丝和箔。铑和铱的高温强度很好，但冷塑性加工性能稍差。锇和钌硬度高，但机械加工性能差，用粉末冶金方法制得的金属钌在1150～1500℃时才能进行少量塑性加工，而锇即使在高温下也几乎不能进行塑性加工。
主要化学性质
铂族金属是典型的贵金属，其化学稳定性特别高，具有很好的抗腐蚀和抗氧化能力。它们能抵抗普通酸和化学试剂的腐蚀，铂不与普通酸作用，但能缓慢地溶解于王水中生成氯铂酸(H2PtCl6)。钯在铂族中较为活泼，对酸的抗蚀能力稍差,能很快溶于硝酸。铱、铑、钌能抗单一的酸和化学试剂侵蚀，甚至王水也很难溶解它们。
铂和铑的抗氧化性很好，在空气中能长期保持光泽，不被氧化。在高温下铂和铑与氧气作用生成挥发性的氧化物，增加它的蒸发速度。粉末状的铱在空气或氧气中于 600℃时氧化，生成一层氧化铱（IrO2）薄膜。这种氧化物在高于1100℃时分解，使金属恢复原有光泽。铱是惟一可以在氧化性气氛中使用到2300℃而不严重损失的金属。钌、锇容易被氧化，在室温下，锇的表面就生成蓝色的氧化膜(OsO2)。四氧化锇(OsO4)和四氧化钌(RuO4)都是挥发性的有毒化合物,能刺激粘膜,侵害皮肤。
铂族金属均为过渡金属，有多个化合价，其稳定的化合价为：钌+3，铑+3，钯+2、+4，锇+3、+4，铱+3、+4，铂+2、+4。它们都有强烈生成络合物的倾向，最常见的配位数为4和6。
铂具有优良的热电稳定性、和高温抗氧化性和高温抗腐蚀性。钯能吸收比其体积大2800倍的氢，且氢可以在钯中自由通行。铱和铑能抗多种氧化剂的侵蚀，有很好的机械性能。钌能与氨结合，但不起化学反应，类似某些细菌所特有的性能。锇很脆和很硬，体积弹性模量最大。锇、钌都易氧化，其氧化物有刺激性，毒性大等等。
分类
目前已发现200 余种铂族元素矿物。可分为4大类：
自然金属
自然铂、自然钯、自然铑、自然锇等；
金属互化物
钯铂矿、锇铱矿、钌锇铱矿，以及铂族金属与铁、镍、铜、金、银、铅、锡等以金属键结合的金属互化物；
半金属互化物
铂、钯、铱、锇等与铋、碲、硒、锑等以金属键或具有相当金属键成分的共价键型化合物；
硫化物与砷化物
铂族元素的主要矿物及其组成见表3.17.2。工业矿物主要有砷铂矿、自然铂、等轴铋碲钯矿、碲钯矿、砷铂锇
资源
早期的铂矿来源于哥伦比亚，现在的主要产地为南非、苏联、加拿大等。南非铂矿一部分是天然的铂铁合金，一部分以硫化物形式与铁、镍、铜的硫化矿共存；已探明的可采储量约18000吨，总储量达62200吨，矿石品位3～8克/吨。加拿大的铂族金属主要以硫化物和砷化物与铜、镍硫化矿伴生。可采储量280吨,总储量497吨,矿石品位0.5～0.8克/吨。苏联铂矿有砂矿和共生矿，可采储量6220吨，总储量12440吨，矿石品位8～10克/吨。此外，中国、美国、澳大利亚等均有共生矿床。所有矿石中，铂与其他铂族金属总是共存的。铂族中,铂、钯的量最大,二者合计约占铂族总量的90%。其他铑、铱、锇、钌合计仅约占铂族总量的10%。前苏联矿石中的钯约占铂族总量的60%，其他国家的矿多以铂为主。
性质用途
铂族金属除锇为蓝灰色金属外，其他均为银白色金属。它们对普通的酸和化学试剂有优良的抗蚀性能。铂不与普通酸作用，但能缓慢地溶解于王水中生成氯铂酸(H2PtCl6)。钯对酸的抗蚀能力稍差,能很快地溶解于硝酸中。铱、铑、钌能抗单一的酸和化学试剂的侵蚀，甚至在王水中也很难溶解。
铂和铑的抗氧化性很好，在空气中能长期保持光泽。在高温下铂和铑与氧气作用生成挥发性的氧化物，增加它的蒸发速度。粉末状的铱在空气或氧气中于 600℃时氧化，生成一层氧化铱（IrO2）薄膜。这种氧化物在高于1100℃时分解，使金属恢复原有光泽。铱是惟一可以在氧化性气氛中使用到2300℃而不严重损失的金属。钌、锇容易被氧化，在室温下，锇的表面就生成蓝色的氧化膜(OsO2)。四氧化锇(OsO4)和四氧化钌(RuO4)都是挥发性的有毒化合物,能刺激粘膜,侵害皮肤。钯有吸氢和透氢的特性:一定体积的钯常温下能吸收比它本身大900倍甚至2800倍的氢气（见贮氢材料）。铂和钯对气体有很强的吸附能力，当粒度很细（如铂黑、钯黑）或呈胶态（如胶体铂）时，吸附能力就更强，因此它们具有优良的催化特性(见金属催化剂)。铂族金属为过渡金属，有多个化合价，最稳定的化合价如下：钌为+3;铑为+3;钯为+2，+4；锇为+3，+4；铱为+3，+4；铂为+2，+4。它们有生成络合物的强烈倾向,最常见的是生成配位数4或6的络合物。总之，它们的化学性质很复杂。
铑金的元素用途多样，可用来制造加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等。也常镀在探照灯和反射镜上。还用来作为宝石的加光抛光剂和电的接触部件。
纯铂和钯有良好的延展性，不经中间退火的冷塑性变形量可达到90%以上，能加工成微米级的细丝和箔。铑和铱的高温强度很好，但冷塑性加工性能稍差。用粉末冶金方法制得的金属钌在1150～1500℃时才能进行少量塑性加工，而锇即使在高温下也几乎不能进行塑性加工。[1]