鉑族金屬
鉑族金屬 (英語:Platinum-group metals ,簡稱PGMs ),又稱鉑系金屬 ,是指元素週期表 中位於第5 及第6週期 的8族 、9族 及10族 (合稱ⅧB 族 )元素 ,位在3個鐵族元素 的下方,包括第5週期的釕 (Ru)、銠 (Rh)、鈀 (Pd)和第6週期的鋨 (Os)、銥 (Ir)、鉑 (Pt)。[ 1]
鉑族元素電子殼層 的最外層都只有0到2個電子 ,但第二外層的3d 電子 數不同,分別為相差1,再加上它們具有相近的原子半徑 ,因此它們的物理和化學性質 十分相似。鉑族元素均為銀白色、耐腐蝕的貴金屬 。它們的熔点 都很高,在1500℃ 以上,且化學性质稳定,不容易與酸 或其他物質反應,因此鉑族金屬几乎完全可以以单质 状态存在於自然界中,是除了11族 的金 、銀 、銅 外唯一在自然界中大量存在的自然金屬 。
鉑族金屬在地殼 中存量頗低,且往往一同出現在同一礦床中。[ 2] 在地質學上可以根據它們的地球化學 行為將鉑族元素進一步細分為銥族鉑族元素(IPGEs:鋨 、銥 、釕 )和鈀族鉑族元素(PPGEs:銠 、鈀 、鉑 )。[ 3] 鉑族金屬在自然界中的主要礦石是以鉑 為主的鉑礦,以及少量的銥鋨礦 等。
主要性質比較
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 (鮑林標度 )
釕
Ru
0.134
+3、+4
固体
12.45
6.5
2334
4150
2.20
銠
Rh
0.134
+3、+4
固体
12.41
6.0
1964
3695
2.28
鈀
Pd
0.137
+2、+4
固体
12.023
4.75
1554.9
2963
2.20
鋨
Os
0.135
+4
固体
22.59
7.0
3033
5012
2.20
銥
Ir
0.136
+3、+4
固体
22.56
6.5
2466
4428
2.20
鉑
Pt
0.139
+4
固体
21.45
4–4.5
1768.3
3825
2.28
存在
地球的上層大陸地殼 中元素的相對豐度 。可以發現地殼中豐度最低的元素主要為親鐵元素 (包括錸 、金 和六種鉑族元素),它們大多隨著鐵 和鎳 沉降到地核 深處,從而在地殼中極端稀有。至於碲 由於容易形成揮發性氫化物 並逸散到太空中,因此在地殼中的稀有程度和鉑族元素相當。
鉑族元素是地殼中豐度 最低的一類元素(短壽命放射性元素 除外),由於它們皆為高度親鐵 的元素,在地球 形成之初大多以固溶體 或熔融態的形式溶解在鐵 中,並和鐵、鎳 等沉入地核 ,因此在地殼 中含量極端稀少,它們在含有大量鐵和鎳的流星體 中的豐度反而相對較高(銥 是其中最具代表性的例子,參見白堊紀—古近紀界線 )。[ 4]
鉑族元素在礦床中可以以單質 存在,也存在於各種礦物 和天然合金 中。[ 5] [ 6] 鉑族金屬的主要產地包括烏拉山脈 、北美洲 、南美洲 和南非 等。[ 7] [ 8] [ 9] [ 10]
用途
鉑族元素具有良好的催化性能,在工業上及化學實驗中被廣泛用作各類反應的催化劑 。[ 11] [ 12] [ 13] [ 14] 例如汽車 的催化轉換器 中使用鉑、鈀和銠作為催化劑,該裝置可將汽車引擎產生的有害廢氣(如碳氫化合物 、氮氧化物 、一氧化碳 等)轉化為為對人體無害的氣體(如氮氣 、氧氣 、二氧化碳 和水 等)。[ 15] 鉑族金屬堅硬耐磨且高度抗氧化,因此適合作為珠寶 首飾的材料或鍍層,以及鋼筆 的筆尖材料等。鉑族金屬具有高度的抗腐蝕性、耐高溫性、硬度 等[ 16] ,是製作實驗室器材、電觸頭和電極 、電阻溫度計 、牙科 器材等的理想材料。[ 17]
参考文献
^ 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 .
^ Harris, D. C.; Cabri L. J. Nomenclature of platinum-group-element alloys; review and revision. The Canadian Mineralogist. 1991, 29 (2): 231–237.
^ Rollinson, Hugh. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation . Longman Scientific and Technical. 1993. ISBN 0-582-06701-4 .
^ 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.
^ Mineral Profile: Platinum . British Geological Survey. September 2009 [6 February 2018] .
^ Search Minerals By Chemistry - Platinum . www.mindat.org. [2018-02-08 ] . (原始内容存档 于2023-05-07).
^ 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 .
^ 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).
^ 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 .
^ Chevalier, Patrick. Platinum Group Metals (PDF) . Natural Resources Canada. [2008-10-17 ] . (原始内容 (PDF) 存档于2011-08-11).
^ 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 .
^ 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 .
^ 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) .
^ Krebs, Robert E. Platinum. The History and Use of our Earth's Chemical Elements . Greenwood Press. 1998: 124 –127. ISBN 0-313-30123-9 .
^ 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 .
^ 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).
^ 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 .
參見