铂系金属的基本性质

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铂系金属的基本性质

实验室k / 2019-06-20

钌、锇、铑、铱，钯和铂是第Ⅷ族中六个最重的元素。它们是稀有元素；金属铂是最常见的，在地壳中丰度为10（-6次方）％左右面其余的元素度約为10（-7次方）％。它们以金属、通常以合金（如铱铑合金）、砷化物、硫化物和其它矿石的形式存在于自然界中。这些元素不仅经常相互伴生面且也与货币金属铜、银、金共存。主要的产地是南非洲、加拿大和苏联。

鉴于矿石的组成差别很大，提取的方法也应该注意随之改变。南非洲的硫化镍铜矿是一个重要的原料；矿石用重力和浮选的物理方法富集后，与石灰、焦炭和沙子在酸性转炉中熔炼。把所得到的硫化镍铜“冰铜”铸成阳极。在硫酸溶液中进行电解，Cu被沉积在阴极上而Ni留在溶液中，继续用电沉积法从溶液中回收Ni，而铂系金属，银和金则富集在阳极泥中。后来分离各元素的程序是很复杂的。虽然大多数的分离是用分级沉淀或分级结晶法，可是某些离子交换和溶剂苯取方法也是可行的。

某些性质列在表26－E－1中。

表26－E－1 铂系金属的某些性质

元素	熔点（℃）	形式	最好的溶剂
Ru	～2310	灰白色，易脆很硬	碱性氧化熔融物
Os	～3050	灰白色，易脆很硬	碱性氧化熔融物
Rh	1960	银白色，软有延展性	热的浓H2SO4 在125～150℃浓HCl＋NaClO3
Ir	2443	银白色，硬易脆	在125～150℃浓HCl＋NaClO3
Pd	1552	灰白色，有光泽有可锻性、延展性	浓HNO3，HCl＋Cl2
Pt	1769	灰白色，有光泽有可锻性、延展性	王水

最初是用灼烧六氯络阴离子的铵盐方法得到了海棉状或粉末状的金属。这些元素几乎所有的络合物和二元化合物在空气或氧气中，当加热到200℃以上时都得到金属；而锇被氧化成挥发性的OsO4，钌在暗红炽热下生成RuO2，所以必须在氢气中还原。用镁、锌、氢气或其它还原剂（如草酸、甲酸）或在适当条件下用电解还原盐成络合物的酸性溶液也可得到粉末状的金属。

特别是在特殊条件下把这些金属盐吸附到活性炭或氧化铝载体上在原位置还原成金属网或箔，它们广泛地用作气相或溶液中许多反应的催化剂。铂的最大应用之一是用在原油的重整即“铂重整”。应用在均相反应中的商品是比较少的，但是Pd盐应用于所密特（Smidt）过程中和氯化铑能用于醋酸合成中。工业上和实验室中，催化还原反应是特别重量的。

铂或它的合金用作电器接触器、印刷电路、以及电镀。

Ru和Os在～100℃以下与无机酸不作用，而用碱的氧化熔融如NaOH＋Na2O2，KClO3等却能很好地溶解它。Rh和Ir能特别抗酸的侵蚀，若为整块金属，甚至王水亦不能使两种金属溶解。粉末状的铑能溶解在王水中成热的浓H2SO4中。在氧气的压力下成氯酸钠存在下，在密闭的管内125～150℃下两种金属也能溶解于浓HCl中。在炽热的Cl2作用下得到三氯化物。

Pd和Pt比其它金属稍活泼些。Pd用硝酸溶解后生成PdⅣ（NO3）2（OH）2；大块的金属与硝酸作用缓慢，而氧和氮的氧化物可加速此反应。海绵状的Pd也能慢慢地溶解在含有氯气或氧气的HCl中。铂很能耐酸的侵蚀而不被任何的单一无机酸所腐蚀，不过它易溶于王水中，甚至能慢慢地溶解在空气存在下的HCl中，这是因为：

PtCl42-＋2e＝Pt＋4Cl- E0＝0．75伏

PtCl62-＋2e＝PtCl42-＋2Cl- E0＝0．77伏

铂并不是通常所认为的那种惰性物质。至少有七十个氧化－还原和分解反应是用金属铂催化的。例如CeⅣ－Br-的反应和N2H4分解成N2和NH3的反应。从反应电对的电化学性质的知识能够预言催化反应能否发生。

Pd和Pt均能迅速地与熔融的碱金属氧化物、特别是与它们的过氧化物及红热下的F2和Cl2起化学反应。用铂做实验室器皿，加热时它与P、Si、Pb、As、Sb、S和Se这些元素结合。所以当这些元素的化合物同铂接触时在还原条件下加热，金属受到腐蚀，这一点很重要。

Pd和Pt均具有吸附大量氢分子的本领，并用Pd通过扩散净化H2。

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