鉑族金屬
?鉑系金屬屬周期系第Ⅷ族元素，又稱鉑系、稀貴金屬，包括鉑（Pt）、鈀（Pd）、鋨（Os）、銥（Ir）、釕（Ru）、銠（Rh）六種金屬。在元素周期表中屬第5,6周期。本族元素在寶石學中的應用廣泛，其中鈀金首飾-白色貴金屬新寵，國際時尚流行飾品鉑金、鈀金為鉑族里蘊藏量最小的兩種礦物，此二種的冶金性質相當類似，因其同樣稀有、用途相類似，所以常在各種應用上互做替代品。
鉑族金屬具有熔點高、強度大、電熱性穩定、高溫抗氧化性能強、催化活性良好等特點，被廣泛應用于汽車尾氣催化凈化劑、氫燃料電池、電子元件、專業醫藥、珠寶以及投資等方面。
歷史起源 編輯本段
鉑族金屬以其特別可貴的性能和資源珍稀而著稱；與金、銀合稱“貴金屬”。但其發現與利用相對于金、銀來說要晚得多。金、銀飾品在人類紀元之前的墓葬中就有發現，而人類對鉑族金屬的了解和利用，不過兩百 多年的歷史。
其中鉑發現最早，1735 年由尤爾洛）發現，其余幾種元素都遲至19世紀才陸續有所了解，如鈀是1803年由沃拉斯頓發現，釕是1845年科勞斯（K.Claus）發現。雖然發現晚，但很快了解到它們有一些可貴的功能，因而被廣泛應用于現代工業和尖端技術中。因此被稱為“現代貴金屬”。據報道，從公元前4000年到19世紀末，全球累計產金2.9萬t，19世紀世界平均年產金123t；到1973～1980年，世界平均年產金量達1375t。
鉑族金屬的世界產量從1969年開始超過100t，80年代末便翻了一番，達到200t（張文樸，1997），90年代初年產近 300t。從這些數據不難體會出“貴金屬”與“現代貴金屬”深層的涵義：二者都是珍稀而貴重，而鉑族元素雖然絕對數量比不上金、銀，但其發展的速度深刻體現出“現代”的涵義。
發現
鉑族金屬
金屬特性 編輯本段
鉑族金屬
例如鉑還有良好的塑性和穩定的電阻與電阻溫度系數，可鍛造成鉑絲、鉑箔等；它不與氧直接化合，不被酸、堿侵蝕，只溶于熱的王水中；鈀可溶于濃硝酸，室溫下能吸收其體積350～850倍的氫氣。
銠和銥不溶于王水，能與熔融氫氧化鈉和過氧化鈉反應，生成溶解于酸的化合物；鋨與釕不溶于王水，卻易氧化成四氧化物。它們的主要物理和機械性質見表3.17.1。
學術性質 編輯本段
主要物理性質
鉑族金屬除鋨為藍灰色金屬外，其他均為銀白色金屬。大多數鉑族金屬都能吸收氣體，特別是氫氣。鈀吸氫 能力最強，常溫下1體積鈀能吸收900～2800體積的氫。在真空下加熱到100℃，溶解的氫就完全放出來了。鈀有吸氫和透氫的特性：一定體積的鈀常溫下能吸收比它本身大900倍甚至2800倍的氫氣（見貯氫材料）。鉑吸收氧的能力強，1體積鉑可吸收70體積的氧。當粒度很細如鉑黑、鈀黑或呈膠態時，吸附能力更強，故它們有良好的催化特性。純鉑和鈀有良好的延展性，不經中間退火的冷塑性變形量可達到90%以上，能加工成微米級的細絲和箔。銠和銥的高溫強度很好，但冷塑性加工性能稍差。鋨和釕硬度高，但機械加工性能差，用粉末冶金方法制得的金屬釕在1150～1500℃時才能進行少量塑性加工，而鋨即使在高溫下也幾乎不能進行塑性加工。
主要化學性質
鉑族金屬是典型的貴金屬，其化學穩定性特別高，具有很好的抗腐蝕和抗氧化能力。它們能抵抗普通酸和化學試劑的腐蝕，鉑不與普通酸作用，但能緩慢地溶解于王水中生成氯鉑酸（H2PtCl6）。鈀在鉑族中較為活潑，對酸的抗蝕能力稍差，能很快溶于硝酸。銥、銠、釕能抗單一的酸和化學試劑侵蝕，甚至王水也很難溶解它們。
鉑和銠的抗氧化性很好，在空氣中能長期保持光澤，不被氧化。在高溫下鉑和銠與氧氣作用生成揮發性的氧化物，增加它的蒸發速度。粉末狀的銥在空氣或氧氣中于 600℃時氧化，生成一層氧化銥（IrO2）薄膜。這種氧化物在高于1100℃時分解，使金屬恢復原有光澤。銥是惟一可以在氧化性氣氛中使用到2300℃而不嚴重損失的金屬。釕、鋨容易被氧化，在室溫下，鋨的表面就生成藍色的氧化膜（OsO2）。四氧化鋨（OsO4）和四氧化釕（RuO4）都是揮發性的有毒化合物，能刺激粘膜，侵害皮膚。
鉑族金屬均為過渡金屬，有多個化合價，其穩定的化合價為：釕+3，銠+3，鈀+2、+4，鋨+3、+4，銥+3、+4，鉑+2、+4。它們都有強烈生成絡合物的傾向，最常見的配位數為4和6。
鉑具有優良的熱電穩定性、和高溫抗氧化性和高溫抗腐蝕性。鈀能吸收比其體積大2800倍的氫，且氫可以在鈀中自由通行。銥和銠能抗多種氧化劑的侵蝕，有很好的機械性能。釕能與氨結合，但不起化學反應，類似某些細菌所特有的性能。鋨很脆和很硬，體積彈性模量最大。鋨、釕都易氧化，其氧化物有刺激性，毒性大等等。
礦物分類 編輯本段
至今已發現200 余種鉑族元素礦物。可分為4大類：
自然金屬
自然鉑、自然鈀、自然銠、自然鋨等；
金屬互化物
鈀鉑礦、鋨銥礦、釕鋨銥礦，以及鉑族金屬與鐵、鎳、銅、金、銀、鉛、錫等以金屬鍵結合的金屬互化物；
半金屬互化物
鉑、鈀、銥、鋨等與鉍、碲、硒、銻等以金屬鍵或具有相當金屬鍵成分的共價鍵型化合物；
硫化物與砷化物
鉑族元素的主要礦物及其組成見表3.17.2。工業礦物主要有砷鉑礦、自然鉑、等軸鉍碲鈀礦、碲鈀礦、砷鉑鋨 礦、碲鈀銥礦及鉍碲鈀鎳礦。砷鉑礦和等軸鉍碲鈀礦多見于原生鉑礦床，自然鉑多產于砂鉑礦。貴稀金屬是貴金屬和稀有金屬的總稱。由于金和銀由人民銀行專營，物資部門經營的貴金屬主要是鉑族元素，而硒、碲、砷屬稀散元素，通常稱為半金屬。
鉑：鉑是銀白色金屬，熔點為 1769 度，密度為 21.45g /cm3，主要用于電氣、儀表、化學工業、裝飾品及制作精密合金等。
鈀：鈀是銀灰色金屬，熔點 1552 度，密度 12.16g /cm3，可塑性好，在貴金屬中耐蝕性較差，供電氣、儀表、化工工業、裝飾品及制作精密合金等用。
銠：銠是銀白色金屬，熔點為 1964 度，密度為 12.45g /cm3，是脆性金屬。供電氣、儀表、高溫合金及精密合金等用。
銥：銥是銀灰色金屬，熔點為 2443 度，是貴金屬中熔點最高的。密度為 22.4g /cm3，是密度第二大的金屬。是脆性金屬，化學性質穩定，耐酸堿腐蝕，硬度高。用于電氣、化學、儀表、輕工等方面，配制精密合金。
鋨：鋨是灰藍色金屬，熔點為 3033度，密度為22.48 g/cm3，是密度最大的金屬。高熔點金屬，性脆。主要用于電氣、儀表、化學工業及合金等。
釕：釕是銀白色金屬，熔點為2334度，密度12.37 g/m3。用于電氣、儀表、化學工業、高溫合金及精密合金等用。
鎵：液態鎵為銀白色金屬，固態鎵為藍色結晶金屬，質地柔軟，熔點為 29.8 度，密度是 5.9g /cm3，在空氣中化學性能穩定，鎵主要用于半導體工業、制作溫度計、配制易熔金屬等。
銦：銦是銀白色金屬，熔點 156.6 度，密度為 7.31g /cm3，比鉛還軟，延展性好，化學性能穩定，主要用于配制貴金屬合金，低熔點合金，軸承合金以及、電鍍等工業方面。
硒：硒是黑色或深灰色玻璃狀無定型錠塊（紅硒與灰硒為硒的結晶變體，主成分不變），屬于稀散元素，也稱半金屬。硒的熔點為 220 度，沸點為 685 度，密度為 40808g /cm3，質脆，主要用于制造整流器、硒感光板、復印硒鼓、合金、搪瓷和玻璃工業等方面。
碲：碲是一種銀灰色半金屬，屬稀散元素，熔點為 450 度，密度為 6.24g /cm3，質脆，具有很高的電阻系數，是逆磁性金屬，所以是良好的半導體材料。主要用來制作半導體器件、合金、化工原料及鑄鐵、橡膠、玻璃等產品的添加劑。
砷：砷是銀灰色半金屬，屬稀散元素。砷的熔點為 814 度，在 613 度時即升華，砷在空氣中易氧化，砷的氧化物有劇毒（俗稱砒霜），砷的密度為 5.73G /cm3，不溶于水，也不溶于有機溶劑，用于制作合金和半導體器件等。
南非鉑礦一部分是天然的鉑鐵合金，一部分以硫化物形式與鐵、鎳、銅的硫化礦共存；已探明的可采儲量約18000噸，總儲量達62200噸，礦石品位3～8克/噸。加拿大的鉑族金屬主要以硫化物和砷化物與銅、鎳硫化礦伴生。可采儲量280噸，總儲量497噸，礦石品位0.5～0.8克/噸。蘇聯鉑礦有砂礦和共生礦，可采儲量6220噸，總儲量12440噸，礦石品位8～10克/噸。此外，中國、美國、澳大利亞等均有共生礦床。所有礦石中，鉑與其他鉑族金屬總是共存的。鉑族中，鉑、鈀的量最大，二者合計約占鉑族總量的90%。其他銠、銥、鋨、釕合計僅約占鉑族總量的10%。前蘇聯礦石中的鈀約占鉑族總量的60%，其他國家的礦多以鉑為主。
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