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鉑系金屬的基本性質(zhì)


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-06-20

       釕、鋨、銠、銥，鈀和鉑是第Ⅷ族中六個(gè)最重的元素。它們是稀有元素；金屬鉑是最常見(jiàn)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(jīng)常相互伴生面且也與貨幣金屬銅、銀、金共存。主要的產(chǎn)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(yīng)該注意隨之改變。南非洲的硫化鎳銅礦是一個(gè)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(zhuǎn)爐中熔煉。把所得到的硫化鎳銅“冰銅”鑄成陽(yáng)極。在硫酸溶液中進(jìn)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(yáng)極泥中。后來(lái)分離各元素的程序是很復(fù)雜的。雖然大多數(shù)的分離是用分級(jí)沉淀或分級(jí)結(jié)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(zhì)列在表26－E－1中。
表26－E－1  鉑系金屬的某些性質(zhì)
元素 熔點(diǎn)（℃） 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(luò)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(luò)合物和二元化合物在空氣或氧氣中，當(dāng)加熱到200℃以上時(shí)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(dāng)條件下用電解還原鹽成絡(luò)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(wǎng)或箔，它們廣泛地用作氣相或溶液中許多反應(yīng)的催化劑。鉑的最大應(yīng)用之一是用在原油的重整即“鉑重整”。應(yīng)用在均相反應(yīng)中的商品是比較少的，但是Pd鹽應(yīng)用于所密特（Smidt）過(guò)程中和氯化銠能用于醋酸合成中。工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室中，催化還原反應(yīng)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(wú)機(jī)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(nèi)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(yīng)。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(wú)機(jī)酸所腐蝕，不過(guò)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?yàn)椋?/span>
PtCl42-＋2e＝Pt＋4Cl-                  E0＝0．75伏
PtCl62-＋2e＝PtCl42-＋2Cl-                  E0＝0．77伏
       鉑并不是通常所認(rèn)為的那種惰性物質(zhì)。至少有七十個(gè)氧化－還原和分解反應(yīng)是用金屬鉑催化的。例如CeⅣ－Br-的反應(yīng)和N2H4分解成N2和NH3的反應(yīng)。從反應(yīng)電對(duì)的電化學(xué)性質(zhì)的知識(shí)能夠預(yù)言催化反應(yīng)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(guò)氧化物及紅熱下的F2和Cl2起化學(xué)反應(yīng)。用鉑做實(shí)驗(yàn)室器皿，加熱時(shí)它與P、Si、Pb、As、Sb、S和Se這些元素結(jié)合。所以當(dāng)這些元素的化合物同鉑接觸時(shí)在還原條件下加熱，金屬受到腐蝕，這一點(diǎn)很重要。
       Pd和Pt均具有吸附大量氫分子的本領(lǐng)，并用Pd通過(guò)擴(kuò)散凈化H2。

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