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鉑系金屬的基本性質

實驗室k / 2019-06-20

釕、鋨、銠、銥，鈀和鉑是第Ⅷ族中六個最重的元素。它們是稀有元素；金屬鉑是最常見的，在地殼中豐度為10（-6次方）％左右面其余的元素度約為10（-7次方）％。它們以金屬、通常以合金（如銥銠合金）、砷化物、硫化物和其它礦石的形式存在于自然界中。這些元素不僅經常相互伴生面且也與貨幣金屬銅、銀、金共存。主要的產地是南非洲、加拿大和蘇聯(lián)。

鑒于礦石的組成差別很大，提取的方法也應該注意隨之改變。南非洲的硫化鎳銅礦是一個重要的原料；礦石用重力和浮選的物理方法富集后，與石灰、焦炭和沙子在酸性轉爐中熔煉。把所得到的硫化鎳銅“冰銅”鑄成陽極。在硫酸溶液中進行電解，Cu被沉積在陰極上而Ni留在溶液中，繼續(xù)用電沉積法從溶液中回收Ni，而鉑系金屬，銀和金則富集在陽極泥中。后來分離各元素的程序是很復雜的。雖然大多數(shù)的分離是用分級沉淀或分級結晶法，可是某些離子交換和溶劑苯取方法也是可行的。

某些性質列在表26－E－1中。

表26－E－1 鉑系金屬的某些性質

元素	熔點（℃）	形式	最好的溶劑
Ru	～2310	灰白色，易脆很硬	堿性氧化熔融物
Os	～3050	灰白色，易脆很硬	堿性氧化熔融物
Rh	1960	銀白色，軟有延展性	熱的濃H2SO4 在125～150℃濃HCl＋NaClO3
Ir	2443	銀白色，硬易脆	在125～150℃濃HCl＋NaClO3
Pd	1552	灰白色，有光澤有可鍛性、延展性	濃HNO3，HCl＋Cl2
Pt	1769	灰白色，有光澤有可鍛性、延展性	王水

最初是用灼燒六氯絡陰離子的銨鹽方法得到了海棉狀或粉末狀的金屬。這些元素幾乎所有的絡合物和二元化合物在空氣或氧氣中，當加熱到200℃以上時都得到金屬；而鋨被氧化成揮發(fā)性的OsO4，釕在暗紅熾熱下生成RuO2，所以必須在氫氣中還原。用鎂、鋅、氫氣或其它還原劑（如草酸、甲酸）或在適當條件下用電解還原鹽成絡合物的酸性溶液也可得到粉末狀的金屬。

特別是在特殊條件下把這些金屬鹽吸附到活性炭或氧化鋁載體上在原位置還原成金屬網或箔，它們廣泛地用作氣相或溶液中許多反應的催化劑。鉑的最大應用之一是用在原油的重整即“鉑重整”。應用在均相反應中的商品是比較少的，但是Pd鹽應用于所密特（Smidt）過程中和氯化銠能用于醋酸合成中。工業(yè)上和實驗室中，催化還原反應是特別重量的。

鉑或它的合金用作電器接觸器、印刷電路、以及電鍍。

Ru和Os在～100℃以下與無機酸不作用，而用堿的氧化熔融如NaOH＋Na2O2，KClO3等卻能很好地溶解它。Rh和Ir能特別抗酸的侵蝕，若為整塊金屬，甚至王水亦不能使兩種金屬溶解。粉末狀的銠能溶解在王水中成熱的濃H2SO4中。在氧氣的壓力下成氯酸鈉存在下，在密閉的管內125～150℃下兩種金屬也能溶解于濃HCl中。在熾熱的Cl2作用下得到三氯化物。

Pd和Pt比其它金屬稍活潑些。Pd用硝酸溶解后生成PdⅣ（NO3）2（OH）2；大塊的金屬與硝酸作用緩慢，而氧和氮的氧化物可加速此反應。海綿狀的Pd也能慢慢地溶解在含有氯氣或氧氣的HCl中。鉑很能耐酸的侵蝕而不被任何的單一無機酸所腐蝕，不過它易溶于王水中，甚至能慢慢地溶解在空氣存在下的HCl中，這是因為：

PtCl42-＋2e＝Pt＋4Cl- E0＝0．75伏

PtCl62-＋2e＝PtCl42-＋2Cl- E0＝0．77伏

鉑并不是通常所認為的那種惰性物質。至少有七十個氧化－還原和分解反應是用金屬鉑催化的。例如CeⅣ－Br-的反應和N2H4分解成N2和NH3的反應。從反應電對的電化學性質的知識能夠預言催化反應能否發(fā)生。

Pd和Pt均能迅速地與熔融的堿金屬氧化物、特別是與它們的過氧化物及紅熱下的F2和Cl2起化學反應。用鉑做實驗室器皿，加熱時它與P、Si、Pb、As、Sb、S和Se這些元素結合。所以當這些元素的化合物同鉑接觸時在還原條件下加熱，金屬受到腐蝕，這一點很重要。

Pd和Pt均具有吸附大量氫分子的本領，并用Pd通過擴散凈化H2。

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