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铂族金属

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族 → 8 9 10
↓ 周期
5 44
 Ru  		45
 Rh 		46
 Pd 
6 76
 Os  		77
 Ir 		78
 Pt 

铂族金属（英语：Platinum-group metals，简称PGMs），又称铂系金属，是指元素周期表中位于第5及第6周期的8族、9族及10族（合称ⅧB 族）元素，位在3个铁族元素的下方，包括第5周期的钌（Ru）、铑（Rh）、钯（Pd）和第6周期的锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）。[1] 铂族元素电子壳层的最外层都只有0到2个电子，但第二外层的3d电子数不同，分别为相差1，再加上它们具有相近的原子半径，因此它们的物理和化学性质十分相似。铂族元素均为银白色、耐腐蚀的贵金属。它们的熔点都很高，在1500℃以上，且化学性质稳定，不容易与酸或其他物质反应，因此铂族金属几乎完全可以以单质状态存在于自然界中，是除了11族的金、银、铜外唯一在自然界中大量存在的自然金属（英语：Native metal）。

铂族金属在地壳中存量颇低，且往往一同出现在同一矿床中。[2]在地质学上可以根据它们的地球化学行为将铂族元素进一步细分为铱族铂族元素（IPGEs：锇、铱、钌）和钯族铂族元素（PPGEs：铑、钯、铂）。[3]铂族金属在自然界中的主要矿石是以铂为主的铂矿，以及少量的铱锇矿（英语：Osmiridium）等。

主要性质比较 编辑

 元素名称 

元素符号

原子半径（nm）

主要化合价

状态(标况)

单质密度（g/cm3）

硬度(金刚石=10)

单质熔点（℃）

单质沸点（℃）

电负性（鲍林标度）

钌 Ru 0.134 +3、+4 固体 12.45 6.5 2334 4150 2.20
铑 Rh 0.134 +3、+4 固体 12.41 6.0 1964 3695 2.28
钯 Pd 0.137 +2、+4 固体 12.023 4.75 1554.9 2963 2.20
锇 Os 0.135 +4 固体 22.59 7.0 3033 5012 2.20
铱 Ir 0.136 +3、+4 固体 22.56 6.5 2466 4428 2.20
铂 Pt 0.139 +4 固体 21.45 4–4.5 1768.3 3825 2.28

存在 编辑

 
地球的上层大陆地壳中元素的相对丰度。可以发现地壳中丰度最低的元素主要为亲铁元素（英语：Goldschmidt classification）（包括铼、金和六种铂族元素），它们大多随着铁和镍沉降到地核深处，从而在地壳中极端稀有。至于碲由于容易形成挥发性氢化物并逸散到太空中，因此在地壳中的稀有程度和铂族元素相当。

铂族元素是地壳中丰度最低的一类元素（短寿命放射性元素除外），由于它们皆为高度亲铁（英语：Goldschmidt classification）的元素，在地球形成之初大多以固溶体或熔融态的形式溶解在铁中，并和铁、镍等沉入地核，因此在地壳中含量极端稀少，它们在含有大量铁和镍的流星体中的丰度反而相对较高（铱是其中最具代表性的例子，参见白垩纪—古近纪界线）。[4]

铂族元素在矿床中可以以单质存在，也存在于各种矿物和天然合金中。[5][6]铂族金属的主要产地包括乌拉山脉、北美洲、南美洲和南非等。[7][8][9][10]

用途 编辑

铂族元素具有良好的催化性能，在工业上及化学实验中被广泛用作各类反应的催化剂。[11][12][13][14]例如汽车的催化转换器中使用铂、钯和铑作为催化剂，该装置可将汽车引擎产生的有害废气（如碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳等）转化为为对人体无害的气体（如氮气、氧气、二氧化碳和水等）。[15]铂族金属坚硬耐磨且高度抗氧化，因此适合作为珠宝首饰的材料或镀层，以及钢笔的笔尖材料等。铂族金属具有高度的抗腐蚀性、耐高温性、硬度等[16]，是制作实验室器材、电触头和电极、电阻温度计、牙科器材等的理想材料。[17]

参考文献 编辑

  1. ^ Renner, H.; Schlamp, G.; Kleinwächter, I.; Drost, E.; Lüschow, H. M.; Tews, P.; Panster, P.; Diehl, M.; et al. Platinum group metals and compounds. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley. 2002. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a21_075. 
  2. ^ Harris, D. C.; Cabri L. J. Nomenclature of platinum-group-element alloys; review and revision. The Canadian Mineralogist. 1991, 29 (2): 231–237. 
  3. ^ Rollinson, Hugh. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation. Longman Scientific and Technical. 1993. ISBN 0-582-06701-4. 
  4. ^ Richard J. Walker (2014), "Siderophile element constraints on the origin of the Moon" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Philosophical Transactions of the Royal Society A, accessed 1 December 2015.
  5. ^ Mineral Profile: Platinum. British Geological Survey. September 2009 [6 February 2018]. 
  6. ^ Search Minerals By Chemistry - Platinum. www.mindat.org. [2018-02-08]. （原始内容存档于2023-05-07）. 
  7. ^ Xiao, Z.; Laplante, A. R. Characterizing and recovering the platinum group minerals—a review. Minerals Engineering. 2004, 17 (9–10): 961–979. doi:10.1016/j.mineng.2004.04.001. 
  8. ^ Platinum–Group Metals (PDF). U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. January 2007 [2008-09-09]. （原始内容存档 (PDF)于2017-07-09）. 
  9. ^ Bardi, Ugo; Caporali, Stefano. Precious Metals in Automotive Technology: An Unsolvable Depletion Problem?. Minerals. 2014, 4 (2): 388–398. Bibcode:2014Mine....4..388B. doi:10.3390/min4020388  . 
  10. ^ Chevalier, Patrick. Platinum Group Metals (PDF). Natural Resources Canada. [2008-10-17]. （原始内容 (PDF)存档于2011-08-11）. 
  11. ^ Delaude, Lionel and Noels, Alfred F. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Weinheim: Wiley-VCH. 2005. ISBN 978-0471238966. doi:10.1002/0471238961.metanoel.a01.  |chapter=被忽略 (帮助)
  12. ^ Fürstner, Alois. Olefin Metathesis and Beyond. Angewandte Chemie International Edition. 2000, 39 (17): 3012–3043. PMID 11028025. doi:10.1002/1521-3773(20000901)39:17<3012::AID-ANIE3012>3.0.CO;2-G. 
  13. ^ Cheung, H.; Tanke, R. S.; Torrence, G. P. Acetic acid. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley. 2000. doi:10.1002/14356007.a01_045 （英语）. 
  14. ^ Krebs, Robert E. Platinum. The History and Use of our Earth's Chemical Elements. Greenwood Press. 1998: 124–127. ISBN 0-313-30123-9. 
  15. ^ Aruguete, Deborah M.; Wallace, Adam; Blakney, Terry; Kerr, Rose; Gerber, Galen; Ferko, Jacob. Palladium release from catalytic converter materials induced by road de-icer components chloride and ferrocyanide. Chemosphere. 2020, 245: 125578. Bibcode:2020Chmsp.245l5578A. PMID 31864058. S2CID 209440501. doi:10.1016/j.chemosphere.2019.125578. 
  16. ^ Hunt, L. B.; Lever, F. M. Platinum Metals: A Survey of Productive Resources to industrial Uses (PDF). Platinum Metals Review. 1969, 13 (4): 126–138 [2009-10-02]. （原始内容存档 (PDF)于2008-10-29）. 
  17. ^ Ravindra, Khaiwal; Bencs, László; Van Grieken, René. Platinum group elements in the environment and their health risk. Science of the Total Environment. 2004, 318 (1–3): 1–43. Bibcode:2004ScTEn.318....1R. PMID 14654273. doi:10.1016/S0048-9697(03)00372-3. hdl:2299/2030  . 

参见 编辑

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