鉑族金屬
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鉑族金屬；在礦物分類中，鉑族元素礦物屬自然鉑亞族，包括銥、銠、鈀和鉑的自然元素礦物。它們彼此之間廣泛存在類質同象置換現象，從而形成一系列類質同象混合晶體，由鉑族元素礦物熔煉的金屬有鈀、銠、銥、鉑等。鉑族金屬包括鉑（Pt）、鈀（Pd）、鋨（Os）、銥（Ir）、釕（Ru）、銠（Rh）六種金屬。
目錄
貴金屬鉑金
鈀金首飾-白色貴金屬新寵，國際時尚流行飾品鉑金、鈀金為鉑族裡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。
鉑族金屬以其特別可貴的性能和資源珍稀而着稱；與金、銀合稱「貴金屬」。但其發現與利用相對於金、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（A.De.Ulloa）發現，其餘幾種元素都遲至19世紀才陸續有所了解，如鈀是1804年由沃拉斯頓（W.H.Wollaston）發現，釕是1845年科勞斯（K.Claus）發現。雖然發現較晚，但很快了解到它們有一些可貴的功能，因而被廣泛應用於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（張文朴，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。
特性
鉑族金屬既具有相似的物理化學性質，又有各自的特性。它們的共同特性是：除了鋨和釕為鋼灰色外，其餘均為銀白色；熔點高、強度大、電熱性穩定、抗電火花蝕耗性高、抗腐蝕性優良、高溫抗氧化性能強、催化活性良好。各自的特性又決定了不同的用途。例如鉑還有良好的塑性和穩定的電阻與電阻溫度係數，可鍛造成鉑絲、鉑箔等；它不與氧直接化合，不被酸、鹼侵蝕，只溶於熱的王水中；鈀可溶於濃硝酸，室溫下能吸收其體積350～850倍的氫氣。銠和銥不溶於王水，能與熔融氫氧化鈉和過氧化鈉反應，生成溶解於酸的化合物；鋨與釕不溶於王水，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。
鉑族元素
目前已發現200 余種鉑族元素礦物。可分為4大類：①自然金屬：自然鉑、自然鈀、自然銠、自然鋨等；②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；③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；④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於原生鉑礦床，自然鉑多產於砂鉑礦。&Nbsp; 貴稀金屬是貴金屬和稀有金屬的總稱。 由於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， 主要用於電氣儀表 、 化學工業及製作精密合金等。
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 、化工工業及製作精密合金等用 .。
銠：銠是煙灰色金屬， 熔點為 1960 度， 密度為 12.44g /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， 是脆性金屬， 化學性質穩定， 耐酸鹼腐蝕， 硬度高。 用於電氣、 化學、 儀表、 輕工等方面， 配製精密合金。
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， 鎵主要用於半導體工業、 製作溫度計、 配製易熔金屬等。
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， 主要用於配製貴金屬合金， 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 )， 屬於稀散元素， 也稱半金屬。 硒的熔點為 220 度， 沸點為 685 度， 密度為 40808g /cm3， 質脆， 主要用於製造整流器、 硒感光板、 複印硒鼓、 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， 具有很高的電阻係數， 是逆磁性金屬， 所以是良好的半導體材料。 主要用來製作半導體器件、 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， 不溶於水， 也不溶於有機溶劑， 用於製作合金和半導體器件等。
發現 南美洲的印第安人很早就知道鉑。西班牙人到南美後,稱自然鉑為「小銀」(platina)。使歐洲人知道「小銀」 的第一個人是西班牙人德·烏略阿。此後即參照platina命名鉑為platinum。1741年伍德(C.Wood)把「小銀」帶到歐洲,引起了科學家的興趣。1803年英國人沃拉斯頓 (W.H.Wollaston)確立了提純鉑的工藝，同時還從鉑的王水溶液中分離出兩個新的元素鈀和銠。前者按希臘神話中智慧女神Pallas命名為palladium；後者因為其鹽類具有玫瑰紅色，以希臘字rhodon(玫瑰)命名為rhodium。1804年英國人坦南特(S.Tennant)從自然鉑的王水不溶物中發現了鋨和銥。因為鋨的四氧化物具有強揮發性並有與氯氣相似的刺激味，銥的鹽類呈多種色彩，分別以希臘字osme（氣味）和iris（虹）命名為osmium和 iridium。1844年俄國人克勞斯(κ.κлаус)發現釕,以拉丁文Ruthenia(俄羅斯)命名為ruthenium。
來源
當一個星體由紅巨星變為白矮星時，密度會劇增，此時，原本的輕核就會結合為重核，也就會形成那些重金屬，然後當這些星球爆發時，那些重核就留在四周的空間中，部分就來到了地球。
性質
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，用粉末冶金方法製得的金屬釕在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，但能緩慢地溶解於王水中生成氯鉑酸(H2PtCl6)。鈀在鉑族中較為活潑，對酸的抗蝕能力稍差,能很快溶於硝酸。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於 600℃時氧化，生成一層氧化銥（IrO2）薄膜。這種氧化物在高於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。
分類
目前已發現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
資源
早期的鉑礦來源於哥倫比亞，現在的主要產地為南非、蘇聯、加拿大等。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。
性質用途
鉑族金屬除鋨為藍灰色金屬外，其他均為銀白色金屬。它們對普通的酸和化學試劑有優良的抗蝕性能。鉑不與普通酸作用，但能緩慢地溶解於王水中生成氯鉑酸(H2PtCl6)。鈀對酸的抗蝕能力稍差,能很快地溶解於硝酸中。銥、銠、釕能抗單一的酸和化學試劑的侵蝕，甚至在王水中也很難溶解。
鉑和銠的抗氧化性很好，在空氣中能長期保持光澤。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於 600℃時氧化，生成一層氧化銥（IrO2）薄膜。這種氧化物在高於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。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）。鉑和鈀對氣體有很強的吸附能力，當粒度很細（如鉑黑、鈀黑）或呈膠態（如膠體鉑）時，吸附能力就更強，因此它們具有優良的催化特性(見金屬催化劑)。鉑族金屬為過渡金屬，有多個化合價，最穩定的化合價如下：釕為+3;銠為+3;鈀為+2，+4；鋨為+3，+4；銥為+3，+4；鉑為+2，+4。它們有生成絡合物的強烈傾向,最常見的是生成配位數4或6的絡合物。總之，它們的化學性質很複雜。
銠金的元素用途多樣，可用來製造加氫催化劑、熱電偶、鉑銠合金等。也常鍍在探照燈和反射鏡上。還用來作為寶石的加光拋光劑和電的接觸部件。
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。用粉末冶金方法製得的金屬釕在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。[1]