铂      (platinum)

元素周期表第6周期Ⅶ族元素。元素符号Pt，原子序数78，原子质量195．09，俗名“白金”，属重铂族元素，是铂族金属中发现最早、应用最广的金属。

简史       早在公元前7世纪南美洲印第安人就用天然铂制成精巧的饰物。第一次有记载论述到铂的是西班牙人尤尔拉(D．A．deUlloa)，1735年他把在南美哥伦比亚乔科地区见到的天然铂称为“小银”(platina delpinto)。1741年西班牙人伍德(C．Wood)将“小银”带到欧洲，引起了各国科学家的兴趣。1748年一种新元素被分离出来，命名为Platinum，这就是铂。1802年英国人沃拉斯顿(w．H．Wollaston)首先确定了提纯铂的方法。

性质       金属铂为面心立方晶体结构，呈银白色，质软，有可锻性和延性，热传导率仅为银的1／10，热胀系数小，和玻璃的膨胀系数相近。铂能分别与磷、硫、硅等元素形成低熔点共晶，使铂难以加工或容易产生废品。能强烈影响铂电阻系数的合金元素是钼和钨，而在贵金属中，钌和银的影响比较大。对铂硬度影响较大的合金元素是镍、锇、钉。铂的主要物理性质列于表1。

铂原子的外电子层构型为[Xe]5d⁹6s¹。铂有+4、+2、+5和+6四种价态。铂的+4价化合物最稳定，+2价次之。在铂族金属中，要数铂对氧的亲和力最小。金属铂具有较好的热稳定性，常温下不氧化，加热后不会失去光泽，在623K温度下无明显可见的氧化膜，在773K以上的氧气氛中会形成可挥发的氧化膜而失重。室温下铂能为汞润湿而不被腐蚀。常温下铂不溶于无机酸和有机酸，易溶于王水。碱的水溶液不与铂作用，但熔融苛性碱、过氧化钠能侵蚀铂。高温下铂不受SO₂腐蚀，但在1273K的H₂S中稍被腐蚀。铂箔、铂黑和海绵铂在干燥氧中加热，表面生成PtO、PtO₂和PtO₃，其中以PtO₂最稳定。在高温、高真空下，铂能将耐火材料中的Al₂O₃ 、SiO₂等还原成铝和硅而被污染。铂离子和卤族元素能生成多种配合物，如H₂[PtCl₆]、K₂[PtCl₆]、K₂(PtF₆]。铂能吸附多种气体，粉末状或海绵状铂常温可吸附其体积儿4倍的氢。1体积铂能吸附100体积的氧。在加热情况下铂可吸附少量CO、CO₂、CH₄和C₂H₄，或与碳作用生成碳化物而变脆，故铂不宜在含碳的还原气氛中使用。海绵状金属铂在高温下可与砷、锌、锑、铋、硒、碲蒸气反应，生成PtSe₂ 、PtTe₂等。铂具有良好的催化活性，常用作加氢、去氢化、异构化、环化、脱水、去卤化和氧化等反应的催化剂。

人与铂盐、氧化物、铂粉接触，易引起荨麻疹、过敏性皮炎，长期操作者易引起鼻炎、上呼吸道喘息症和皮肤疾患。

化合物       铂的重要化合物列举于表2。

  表2  铂的重要化合物

名称

    化学式

    状态和性质

 
 
带水氯铂酸钠
 
 
 
氯亚铂酸钾
 
 
氯铂酸钾
 
 
氯亚铂酸铵
 
 
氯铂酸铵
 
 
顺式二氯二氨
合铂(简称顺
 
铂)
 
 
顺一1，1一环丁
烷二羧酸二氨
合铂(简称卡
铂、碳铂)

 
 
Na2PtCl6·6H2 O
 
 
 
K2PtCl4(c)
 
 
K2PtCl6(c)
 
 
(NH4)2 PtCl4(c)
 
 
(NH4)2 PtCl6
 
 
 
 cis(Pt(NH3 )2 C12]
 
 
 
 
 
 
C6H12N2O4Pt
 

  桔红色，易溶于水，
易潮解，不溶于稀释的
酒精，而溶于无水酒
精，于393K温度下失
去结晶水
  桔黄色，易溶于水，
易从水溶液中结晶。不
溶于乙醇和有机试剂
  正方系晶体，难溶于
冷水，不溶于酒精和氯
化钾溶液
  桔红色盐，可溶于水
 
和酒精
  正方系蛋黄色结晶，
难溶于冷水，不溶于酒
精和浓氯化铵溶液
  鲜黄色粉末，于
298K温度的水中溶解
度为2．5g／I，，易溶于
二甲基甲酰胺和二甲
 
基亚砜，为低毒广谱药
物
 
  白色絮状疏松粉末
或海绵块状物，周期非
特异性抗癌药物

合金          铂和其他金属形成多种合金。其中Pt—Rh、Pt—Ir、Pt—Co、Pt～W、Pt—Rh—Pd等合金比纯铂的实用价值还大。此外，还有Pt—Cu、Pt—Mo、Pt—Ni、Pt—Au、Pt--Os、Pt—Ru、Pt—Pd—Mo、Pt—Rh—W、Pt—W—Re、Pt—Au—Ag等，用途广泛。

资源       铂的地壳丰度为5×10^-6 ％。主要有原生铂或铂铬矿床，砂铂矿，铜镍铂共生硫化矿和其他共生矿四类铂矿床。世界铂的工业储量为16170t，其中加拿大120t，前苏联1870t，南非14180t。由于铂的资源分布不均匀，主要集中在南非、前苏联等国。重要的铂矿物有自然铂、粗铂矿(Pt₄Fe—Pt₂Fe)、铁铂矿(PtFe₂—Pt<₂ Fe)、铱铂矿(Pt₂ IR-Pt₁₂ Ir)、砷铂矿(PtAs₂ )、锡铂矿(Pt₃Sn₂ )、硫镍钯铂矿((Pt，Pd，Ni)S)等。从18世纪30年代开始至19世纪20年代，世界的铂和铂族金属主要来自砂铂矿。如1823年前哥伦比亚的砂铂矿为世界铂族金属的唯一来源，在1778～1965年问共生产铂104t。俄国乌拉尔砂铂矿在1824～1925年间为世界铂的主要产地，1911年生产的铂占世界产量的93％，到1930年共生产铂约245t。1888年在加拿大安大略省的萨德伯里地区发现含铂族金属铜镍硫化共生矿，在20世纪20年代至50年代初期加拿大生产铂族金属量居世界首位。1920年在苏联西伯利亚的诺里尔斯克一塔纳地区发现含铂铜镍硫化共生矿床，1940年开采后成为苏联最大的铂族金属生产基地。1924年发现南非德兰士瓦中部的布什维尔德火成岩体伴生有铂族金属，以后探明的南非铂储量达14180～21770t。1936年在美国蒙大拿州发现斯替尔瓦特(Stillwater)杂岩体中的铂矿，以钯为主，Pd：Pt=4．5：1。1958年在中国西北部地区的金川发现含铂族金属铜镍硫化共生矿床，该矿的Pt：Pd为2：1，六个铂族金属俱全。19世纪20年代以后铂资源主要来自含铂族金属铜、镍硫化共生矿。

应用和供需           铂在市场上用于投资、货币、首饰。工业上主要有六方面的应用。(1)用作催化剂，如氨氧化制取硝酸；石油重整生产高辛烷值汽油；烯烃、乙炔、芳烃的加氢；汽车尾气及工业废气净化；燃料电池等方面的催化剂。(2)电子、电工、仪表工业用的精密合金材料，如用作测温、接点、电阻、电热、应力应变、传感、蒸镀材料，浆料等。(3)用于制造玻璃玻纤工业用的衬板、漏板、坩埚衬里，光导纤维的生产设备，激光玻璃、特种玻璃熔化器，搅拌器及坩埚，玻纤工业用喷丝头。(4)用于制造医疗器械和分析化学用器皿。(5j在医疗上用作牙科材料、治癌药物如顺铂、卡铂(碳铂)。(6)用作镀层材料。

20世纪80年代铂供应量及消费量增长较快，1981年西方国家市场供应量为96t，1987年开始超过100t，1990年为116t。1991年增长到129．12t，1994年铂的供应量为140．98t，其中南非供应104．17t，俄罗斯供应25．72t，北美供应6．59t，其他4．5t。1994年西方国家对铂的总需求量为138．57t，其中汽车用催化剂占35．15％，化学工业占4．17％，电子工业占4．17％，玻璃工业占4．32％，投资业占8．82％，首饰业占39．45％，石油工业占1．62％，其他占4．30％。

冶金      从砂铂矿或含铂族金属铜镍共生硫化矿至产出纯铂一般经过铂族金属富集、铂族金属分离和铂精炼三个阶段，原则工艺流程如图。铂精炼阶段较其他两阶段简单。

铂主要来自含铂族金属铜镍共生硫化矿。这种共生硫化矿经过重选、浮选后得到含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿。在含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿熔炼和吹炼过程中，贵金属富集在中间产物高镍锍或铜镍合金中。从高镍锍或铜镍合金中提取铜、镍和进一步富集铂族金属后，得到品位在40％左右的铂族金属精矿。从含铂族金属铜镍共生硫化矿或砂铂矿到产出铂族金属精矿的过程属铂族金属富集阶段。

从铂族金属精矿分离出银、铑、铱、锇、钌、金、钯，获得粗铂或粗铂化合物的过程属铂族金属分离阶段，由于贵金属性质相似，相互分离比较困难。一种分离方法是进行铂族金属精矿分组溶解、沉淀处理，使铑、铱、锇、钉、银留在渣中，从溶液分离金和钯便得粗铂。另一种方法是进行全部溶解处理，即除银留在渣外，其余7个贵金属都溶解入液。然后从溶液中依次分离金、钯、锇和钌、铱、铑，得到还含有小量杂质的粗铂。

粗铂经精炼产出纯铂的过程属铂精炼阶段。