铂族金属

铂族金属(platinumgroupmetal)元素周期表第Ⅷ族第二元素组的钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)和第三元素组的钺(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)六元素的统称。与金、银一起称为贵金属。根据密度分为两组：锇、铱、铂的密度约22000kg／

铂

族

金属

      (platinumgroupme

tal)

元素周期表第Ⅷ族第二元素组的

钌

(Ru)、

铑

(Rh)、

钯

(Pd)和第三元素组的钺(Os)、

铱

(Ir)、铂(Pt)六元素的统称。与

金

、

银

一起称为

贵金属

。根据

密度

分为两组：

锇

、铱、铂的密度约22000kg／m3，为重铂族组；钌、铑、钯的密度约12000kg／m3，为轻铂族组。

简史     铂族金属发现年代较金、银晚得多，1748年发现铂，1802年发现钯，1803～1804年发现铱、锇、铑，1844年发现钌。从18世纪30年代开始至19世纪20年代发现的铂族金属资源主要有哥伦比亚的砂铂矿和脉矿。1819年在俄罗斯乌拉尔发现砂铂矿，含铂70％～80％，自开采累计到1920年约

生产

了220t铂，19世纪内

产量

居世界首位。1920年在苏联西伯利亚发现含铂族金属硫化

铜

镍

共生

矿床

，1940年开始开采，以后便成为前苏联*大的铂族金属基地，90年代占其铂族金属总产量的90％。1986年苏联销往西方国家的铂为9020kg，约占这些国家

进口

总量的11％；钯为51632kg，约占55%。1888年在加拿大安大略省的萨德伯里地区发现含铂族金属硫化铜镍共生矿床，其后又发现马尼托巴的汤普森等矿区。20世纪20至50年代初期加拿大生产的铂族金属居世界首位。1986年加拿大销售铂4666kg、钯6220kg，分别占

资本

主义国家购34入量的5．3％和6．7％，其铂族金属生产量居世界第3位。1924年在南非德兰斯

瓦

发现铂矿。1986年南非

供应

世界市场73t，铂，31．7t钯，分别占该年世界供应量的83％和34％。1936年在美国蒙大拿州发现斯替尔瓦特(Stillwater)矿床，1987年开始开采，铂族金属含量13～22g／t，铂：钯=1：3．5。

中国古代没有使用铂族金属的记载，历史上曾在加工

砂金

时发现过

硬度

高、难

熔化

的物质，工匠称之为“金刺”、“毒银”，实为密度很大的

自然铂

或铱、锇的天然

矿物

颗粒。1958年在中国西北部地区的金川发现含铂族金属硫化铜镍共生矿床，

矿石

中六个铂族金属俱全。1965

年金

川有色金属

公司

开始生产铂族金属，现已发展成中国

矿产

铂族金属提取冶炼中心，产出六个铂族金属及其化合物等

产品

。

1991年世界铂族金属产量超过262t，前苏联和南非的产量占90％以上，前苏联以产钯为主(占总铂族金属产量的60％～70％)，南非则以产铂为主(占60％)。其余产自加拿大、澳大利亚、美国、中国等。铑、铱、锇、

钉

的产量约为铂、钯总量的1／10。其中

价格

*贵的铑1991年产量为10．8-11．7t。

性质     铂族金属原子都含有较多的电子(超过44)和未充满的d电子层，由于d电子对原子核正

电荷

起着有效的屏蔽作用，所以外层电子基本不受原子序数增加的影响。特别是在4d和5d过渡金属之间，插进了4f

镧

系元素，使铂族金属的原子、

离子

半径因镧系元素收缩而变得相近，因而它们的物理化学性质非常相似。在所有金属元素中，致密的铂族金属具有*好的抗氧化性和耐

腐蚀

性。它们在常见的单一无机

酸和碱

中基本呈惰性，但耐腐蚀程度有所不同，一般按照铱-钌-铑-锇-铂-钯的顺序减弱。当铂族金属为海绵状、粉状或处于高度

分散

状态时，耐腐蚀性能变差。

铂族金属由于形成强的

金属键

，

熔点

、沸点都高，升华

热

大，蒸气压低而难于挥发。锇熔点*高，为3327K；钯*低，为1825K。每个金属在其三元素组即重铂族组和轻铂族组金属中的沸点和熔点均随原子序数增加而降低。铂族金属都具有*紧密的晶体结构，除锇、钉为密集六方体外，其余四金属均为面心立方体，它们的密度都很大，其中铱为已知*重的金属，密度达到22420kg／m3 。各个铂族金属的

机械

加工性能相差很大，其中铂、钯有良好的

延展性

，可拉成细丝，轧成箔片，用途*广。铱、铑因杨氏模量大、硬化率高，加工比较困难；与铂、钯

熔炼

成

合金

后，可加工为多种材料，如

坩埚

、片材、丝材。其中铂

铑合金

是*重要的铂族金属材料，主要用于制造测温

热电偶

、编织催化网和生产**光学

玻璃

的坩埚。钌的加工十分困难，锇几乎不能加工，但它们都可作为合金元素。纯铂族金属均为良导体，它们与

铁磁性

金属的

铁

、

钴

、镍虽同属一族，但

磁

化率都不高。铂族金属能

吸附

多种气体，吸附氢是多数铂族金属的特性。吸附气体的

能力

，一般随金属的分散程度和表面积增大而明显增加。

铂族金属的氧化还原性质取决于*外层电子的排布，其s和d层电子都能给出或参加成键，因而具有多种价态。周期表中纵向铂族金属的化学性质比横向更相似，如钌更类似于锇，铑更类似于铱，钯更类似于铂。重要的铂族金属化合物有

氯化物

、

硫化物

、

氟化物

、羰基化物、

硒

化物等。铂族金属配合物有着许多特殊性质，如一维

导电性

、光敏性、气敏性。

用途        铂族金属以

纯金属

、精密合金材料、化合物、催化剂、电子浆料等形式广泛用于航空、航天、航海、

汽车

、化学化工、

石油

、玻璃玻纤、电子电工、仪器仪表、能源、医药等现代工业和国民

经济

各部门，现有的许多应用领域还没有其他金属材料能够取代。大量铂族金属还用于首饰和

硬通货

储备。

催化活性是铂族金属*重要的性质。1823年德拜莱勒(J．W．Dobereiner)发现铂对

乙醇

和氢的氧化有催化作用，揭开了铂族金属的催化特性。由于铂族金属表面易于吸附反应物质，化学吸附的

强度

适中，形成中间的“活性化合物”，促使反应速度提高，在

石

油、化工、环境保护等领域中的加氢、去氢化、异构化、环化、氧化、裂解、脱羧、脱

氨

基等反应中用作催化剂，生产各种特殊用途的石油化工产品。全世界每年约生产6000万t硝酸，几乎都是用铂铑、铂钯铑催化制得；用铂催化重整法几乎生产了全世界汽车和

内燃机

所需的全部高辛烷值

汽油

。含铂、铂钯、铂铑钯的催化剂可以净化汽油和

柴油机

排出的毒性尾气。特别是铂铑钯三元催化剂可使尾气中的CO加速氧化为CO2，使

碳

氢化合物氧化为CO2与H2O，同时使NO，还原为无毒的氮气。1991年用于汽车尾气催化剂的铂量达48．7t，钯11．5t，铑9．4～10．6t。由于铑对NOx具有特殊催化性能，在废气净化中的应用还在扩大。

新能源

燃料

电池是一项近代的新技术，需用铂作催化电*。钯是*重要的牙科材料，在牙科合金中的应用占其总用量的1／3。铂的多种化合物具有抗癌作用，已制成药物用于I临床。高纯铂丝制成的

电阻

温度计

及铂／铂铑10热电偶分别是13．81～903．89K及903．89～1337．58K的测温基准及广泛温度

范

围的测温元件。利用铂族金属及其氧化物细粉的良好

电学

性能，可制成浆料用于微电子技术的厚膜电路。

资源和矿物       铂族金属在地壳中的含量*低而又分散，各个金属的地壳丰度为(0．1～1)×10-6％，通常以微量组分存在于某些基性和超基性的火成岩中。铂族金属的矿物很多，世界上已发现约200种，在中国发现115种。

资源     铂族金属资源主要有砂铂矿、共生硫化矿、二次资源，前两种为铂族金属矿产资源，主要分布在南非、前苏联、美国以及津巴布韦、加拿大、中国、澳大利亚、哥伦比亚等国。主要生产国的储量列于表1。中国在甘肃、云南、新疆、四川、西藏、内蒙、河北、黑龙江等省区先后发现一些矿床和矿点，其中*重要的有金川含铂族

金属镍

铜共生硫化矿。

            表1    世界一些国家的铂族金属储量(t)