第3个回答 2021-05-03
铂
化学元素
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科普中国 | 本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核
审阅专家石季英
铂（Platinum）[1]是一种化学元素，化学符号Pt，是贵金属之一，其单质俗称白金，属于铂系元素，原子量195.078，略小于金的原子量，原子序数78，属于过渡金属。熔点1772℃，沸点 3827℃，密度21.45g/cm3（ 20℃），较软，有良好的延展性、导热性和导电性。海绵铂为灰色海绵状物质，有很大的比表面积，对气体（特别是氢、氧和一氧化碳）有较强的吸收能力。粉末状的铂黑能吸收大量氢气。
铂的化学性质不活泼，在空气和潮湿环境中稳定，低于 450℃加热时，表面形成二氧化铂薄膜，高温下能与硫、磷、卤素发生反应。铂不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液，但可溶于王水和熔融的碱。铂的氧化态为+2、+3、+4、+5、+6。容易形成配位化合物，如[Pt(NH3)2]Cl2、K[Pt(NH3)Cl5]。
中文名
铂
外文名
Platinum
别名
白金
铂催化剂S-201
CAS登录号
7440-06-4
EINECS登录号
231-116-1
熔点
1772 ℃
沸点
3827 ℃
水溶性
不溶于水
密度
21.45 g/cm3( 20℃)
外观
银白色
应用
饰品
磁序
顺磁性
发现人
乌罗阿（Ulloa）
发现年代
1735年
元素符号
Pt
原子量
195.05
原子序数
78
周期
第六周期
族
VIII 族
区
d区
电子排布
[Xe] 4f14 5d9 6s1
元素类别
过渡金属
电负性
2.28（鲍林标度）
原子半径
139pm
快速
导航
理化特性
分类
制备
用途说明
分布
发现历史
18世纪初英国C.伍德在新格拉纳达的卡塔赫纳采集到嵌有铂粒的砂石[2] 。
1735年西班牙乌略亚-德拉·托雷·希拉尔在平托附近的金矿发现一块难以加工的金属，很像银，便取名为platinum，该字来自西班牙文platina，含义是银。
1748年英国沃森确认这是一种新元素[3] 。铂在地壳中的含量为 5×10-7%， 常与其他铂系元素一起分散在冲积矿床和砂积矿床的多种矿物（如原铂矿、硫化镍铜矿、磁铁矿等）中。独立矿物有砷铂矿、硫铂矿、锑铂矿、硫铂钯矿、硫镍钯铂矿等。还有以游离状态存在的自然铂。
100 多年前曾有过一种作为光源的铂丝酒精灯，那是在1820 年，英国化学家戴维做了这样一个实验：先用酒精把铂丝润湿，然后点燃。他发现，这时酒精燃烧得特别剧烈，能使铂丝温度达到炽热程度，发出很亮的光来。于是，戴维做了一种铂丝酒精灯，用它来照明。这灯在欧洲风行了许多年。
铂丝之所以炽热，是因为铂可以对酒精氧化起催化作用，使它在自己表面燃烧得更激烈。人们利用铂的这种性质，还制成了一种玩具打火机：它是在酒精容器的盖子里，装上一支细铂丝。只要打开瓶盖并把铂丝放在瓶口，酒精就在铂丝表面与氧气反应。稍过一会儿，反应所放的热就把酒精蒸气点燃了，从而成为一种不点自燃的“自来火”。
于是有人设计了一种金属做的、扁平圆滑可以揣到怀里的炉子。这炉子里既不装红煤球也不烧炭，装的只有酒精和铂，酒精靠人体的体温缓缓挥发，酒精蒸气在通过附有铂粉的石棉时发生氧化而发热，使人们达到取暖的目的。人们把它称为“铂怀炉”。
许多技术发达的国家已把它改制成了“无焰燃烧器”。他们把丙烷以0.01~1 大气压的压力通入一个荧光吊灯样的装置，在装置的铂丝上，丙烷跟空气相接触而氧化放热（没发生火焰）。由于它能静悄悄地供暖而不产生煤气，所以成为鸡舍中的理想热源。
理化特性
物理性质
铂是银白色有光泽的金属[4] ，熔点1772℃，沸点 3827℃，密度21.45g/cm3（20℃），较软，有良好的延展性、导热性和导电性。海绵铂为灰色海绵状物质，有很大的比表面积，对气体（特别是氢气、氧气和一氧化碳）有较强的吸收能力。粉末状的铂黑能吸收大量氢气。铂的化学性质不活泼，在空气和潮湿环境中稳定，低于 450℃加热时，表面形成二氧化铂薄膜，高温下能与硫、磷、卤素发生反应。铂不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液，但可溶于王水和熔融的碱。铂的氧化态为+2、+3、+4、+5、+6。容易形成配位化合物，如[Pt(NH3)2]Cl2、K[Pt(NH3)Cl5]。
元素名称
铂
符号
Pt
CAS号
7440-06-4
原子量
195.05
原子体积
9.10（cm3/mol）
元素在太阳中的含量
0.009（ppm）
地壳中含量
0.001（ppm）
元素在海水中的含量
太平洋表面 0.00000011（ppm)
莫氏硬度
4 - 4.5
声音在其中的传播速率
2800（m/s）
氧化态
+4（主要），0，+2，+5，+6
外围电子层排布
5d96s1
电子层
K-L-M-N-O-P
收起
电离能（kJ /mol）
M - M+ 870
M+ - M2+ 1791
M2+ - M3+ 2800
M3+ - M4+ 3900
M4+ - M5+ 5300
M5+ - M6+ 7200
M6+ - M7+ 8900
M7+ - M8+ 10500
M8+ - M9+ 12300
M9+ - M10+ 14100
晶体结构：等轴晶系，晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。
晶胞参数：
a
392.42 pm
b
392.42 pm
c
392.42 pm
α
90°
β
90°
γ
90°
收起
铂是一种过渡金属，密度大，可延展，色泽银白，金属光泽，硬度4－4.5，相对密度为21.45。熔点高为1773℃。富延展性，可拉成很细的铂丝，轧成极薄的铂箔。
化学性质
化学性质极稳定[5] ，不溶于强酸强碱溶液，在空气中不氧化。第一电离能9.0eV。化合价为+2、+4和+6。熔点1772℃，沸点3827℃。密度21.46g/cm3。银白色金属，质柔软，有延展性。晶体结构为面心立方体。铂有很高的化学稳定性，除溶于王水和熔融的碱外，还溶于盐酸和过氧化氢、盐酸和高氯酸的混合物中，除此之外，铂常温下不与一般强酸、碱和其他试剂作用。但是铂在高温下容易遭受腐蚀，例如：对于多种氧化剂、强碱、容易还原的重金属、以及硫、磷、砷等，铂或则被其破坏，或则与其成合金，正因为如此，所以不得在铂器皿中加热或熔融碱金属的氧化物、硫代硫酸钠、含磷和大量硫的物质以及含重金属的样品（如铅、锡、锑、砷、汞、铜等）。高温下不许使用大量过氧化剂、氢氧化钠（钾）作熔剂。铂器皿中不允许处理卤素或分解出卤素的物质。但以下物质能溶解铂：
王水（硝酸和盐酸以1:3（体积比）混合的混合物）
虽然王水能溶解铂，但这与铂的状态有关，致密的铂在常温下的王水溶解速度非常慢，直径1 mm的铂丝要4－5个小时才能完全溶解。铂黑（铂粉）在加热时能与浓硫酸反应，生成Pt(SO4)2、SO2和水。氯铂酸的制法是把铂金属溶解在王水中。这个反应的产物是H2PtCl6，而非以前认为的含氮铂化合物。氯铂酸是一红棕色固体，可从蒸发其溶液取得。
Pt + 4 HNO3+ 6 HCl → H2PtCl6+ 4 NO2+ 4 H2O
碱金属氰化物
碱金属氰化物也能溶解铂，高温下铂能与卤素反应，但硒，碲和磷更容易和铂反应。致密的金属铂在任何温度下的空气中都不被氧化。
盐酸和过氧化氢的混合物
熔融的碱
盐酸和高氯酸的混合物
与王水的反应：3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO↑+8H2O
用王水溶解经过处理的铂精矿或电解铜、镍产生的阳极泥，经一系列化学处理后，可得氯铂酸铵，将它在1000℃缓慢灼烧，便分解制得海绵铂。铂在氢化、脱氢、异构化、环化、脱水、脱卤、氧化、裂解等化学反应以及接触法生产硫酸、氨氧化法制取硝酸、氨和甲烷制取氢氰酸、制备环己烷、生产维生素时都用作催化剂。用铂催化剂重整石脑油，可提高汽油产品的辛烷值。铂及其合金在高温下耐氧化和腐蚀，用于制作坩埚、蒸发皿、电极、喷嘴、反应器等。铂和铂铑合金在冶金、玻璃、陶瓷工业中用作高温炉的炉丝和热电偶。铂还用于制作首饰。
分类
铂，又称白金，周期表中第Ⅷ族铂元素，白色金属，原子序数为78，相对原子质量为195.05，密度为21.45g/cm3，熔点为1772℃，沸点为3821℃。纯铂具有良好的高温抗氧化性和化学稳定性，易加工成形。铂化合物用做化工、制药、炼油、汽车尾气净化等领域的催化剂[6] 。
自然铂
含有铁、铱、钯等杂质的铂矿物，呈银白色或暗灰色，属于等轴晶系，是不规则的粒状或鳞片状集合体，富有延展性。Pt晶体属等轴晶系的一种自然元素矿物，又名白金，但中国古籍中所谓的白金，系指银，并非铂。除Pt外，自然铂经常含铁，达9~11%时称为粗铂矿；更高时称为铁铂矿，最高可达28%。还常含镍、金、铜、钯、铱和铑等，钯最高含量可达21.8~30.0%，铱27.79~29.0。
海绵铂
含铂质量分数≥99.9%的灰色海绵状金属，按铂的含量分为三个牌号：SM-Pt99.99、SM-Pt99.95、和SM-Pt99.9，一般用火法及温法冶炼制取。
高纯海绵铂
含铂质量分数≥99.995%的灰色海绵状金属，按铂的含量分为两个牌号：SM-Pt99.995和SM-Pt99.999，一般从各类含铂物料中经分离提纯后制取，供化学工业、电气仪表、精密合金及测温材料等使用。
超细铂粉
含铂≥99.95%、平均粒径7.0m/g，松装密度为0.4～0.7g/cm3，振实密度为0.7～1.1g/cm3.
铂铱合金
铂基含铱的二元合金，高温下为连续固溶体，缓冷发生固相分解，但相平衡过程进行得慢。铱易挥发和氧化，能显著地提高铂的耐腐蚀性。该合金具有高硬度、高熔点、高耐腐蚀能力和低的接触电阻等特点。
铂银合金
以铂为基含银的二元合金，在1185℃和45%Ag处发生包晶反应。该合金强度高、弹性好且弹性后效低、电阻系数小、热电势低、耐热、耐腐蚀、无磁、性能稳定，铂银合金熔炼和加工都很困难，一般用高频感应加热炉氢气保护熔炼，铸锭须经均匀化后，加工成板片和线材等。
铂钼合金
以铂为基含钼的二元合金，富铂固溶体为面心立方结构，电阻系数随钼含量增加呈直线上升。铂钼合金抗拉强度为922N/mm2，电阻系数为0.64Ω·mm2/m，电阻温度系数为2.4×10-4/℃。用高频感应加热炉氢气保护熔炼，冷凝排气数次，铸定经热锻后冷加工成线材和片材等。铂钼合金主要用做热电偶材料，热电势高、稳定性好，能在核场中工作，使用温度为1500~1600℃。此外，铂钼合金还可用作电位器绕组和高温应变材料。
铂铼合金
以铂为基含铼的二元合金，在温度2450℃时发生简单包晶反应，用高频炉氢气保护熔炼，热开坯后冷加工成材。铂铼合金有PtRe8和PtRe14两种合金，PtRe8是高温热电偶材料，与铑配对使用瞬时温度可达1800℃，与铂配对为1600℃。PtRe14合金用做电接触材料。
铂钴合金
以铂为基含钴的二元合金，在高温下，铂与钴可无限互溶，其固溶体为面心立方晶格，缓冷至833℃，合金内开始出现有序转变。铂钴合金磁性极强，磁稳定性较高，耐化学腐蚀性很好，氢氧化钾和热浓硫酸都不能将其腐蚀。该合金主要用于航天、航海、航空仪表，计测仪，电子钟表，磁控管等。
铂铜合金
以铂为基含铜的二元合金，高温下为连续固溶体，低温下，在3%~93%铜成分范围内存在有序转变，相结构由立方晶格变成菱方晶格，致使合金显著强化。产品有PtCu2.5、PtCu5、PtCu8.5、PtCu15和PtCu25等合金，用高频感应加热炉或中频感应加热炉熔炼，铸锭须在均匀化后，加工成材，主要用于制造电器接点和电阻材料。
铂镍合金
以铂为基含镍的二元合金，高温下为连续固溶体，在约645℃以下生成两种超结构化合物。铂镍合金有PtNi2、PtNi5、PtNi10和PtNi20等合金，在氧化性气氛中加热时，镍发生选择性氧化，用高频感应加热炉氩气保护熔炼，可加工成线材和片板等。
铂钌合金
以铂为基含钌的二元合金，有PtRu4、PtRu5、PtRu10和PtRu14等合金。钌提高抗腐蚀能力，抗变色能力很强，在900℃以上钌选择性氧化和挥发。用高频感应加热炉氩气保护熔炼。
铂锇合金
以铂为基含锇的二元合金。锇具有提高合金硬度及电阻系数作用。铂锇合金用高频炉氩气保护熔炼，热轧后冷轧成材。[5] 常以细粒、细片或不规则团块状产出。在俄罗斯乌拉尔曾采得重8~9㎏的自然铂漂砾和 427.5g的原生自然铂块。
鉴定特征：金属光泽，银白至钢灰色，比重大，在空气中不氧化，除王水之外，在普通酸类中不溶解；以高比重和硬度大区别于自然银。
成因产状：自然铂主要见于岩浆矿床，成因上与基性岩、超基性岩有关；此外，常富集于砂矿中。
著名产地：世界著名产地有南非Meresnky Reef、俄罗斯乌拉尔、加拿大萨德伯里、美国等地。中国某些超基性岩中也产有自然铂。
铂合金
铂合金︰指铂与其他金属混合而成的合金，如与钯、，铑、钇、钌、钴、锇、铜等。尽管铂硬度比金高，但作为镶崁之用尚嫌不足，必需与其他金属合金，方能用来制作首饰。首饰业使用铂、钌合金和铂、铱合金较多。在欧洲和香港使用铂、钴合金浇铸。在日本用铂（85%），钯合金制造鍊条。国际上铂金饰的戳记是Pt、Plat或Platinum的字样，并以纯度之千分数字代表之，如Pt900表示纯度是900‰。在日本铂金饰品的规格标示有Pt1000、Pt950、Pt900、Pt850。
顺铂
癌症治疗的常用化学药物，具有较高疗效。属细胞周期非特异性药物，具有细胞毒性，可抑制癌细胞的DNA复制过程，并损伤其细胞膜上结构，有较强的广谱抗癌作用。临床用于卵巢癌、前列腺癌、睾丸癌、肺癌、鼻咽癌、食道癌、恶性淋巴瘤、乳腺癌、头颈部鳞癌、甲状腺癌及成骨肉瘤等多种实体肿瘤均能显示疗效。
副作用：1 有骨髓抑制、血小板和白细胞减少。有胃肠道反应、恶心、呕吐。肾毒性，多饮水或输液、强迫利尿可减轻肾毒性。肾功能不全者慎用。西药剂量：成人常用剂量10mg~20mg/日，溶于200mL ~ 300mL生理盐水中，静脉滴注，避光2小时内滴完，每疗程为200mg~400mg，在用量达到100mg~200mg后，需间隔1~2周。总用量达200mg时，多数病人呈现主客观缓解。
【适应症】 抗瘤谱较广，临床用于治疗睾丸恶肿肿瘤，对胚胎瘤和精原细胞瘤均有较好效果，与常用药物无交叉耐药。对卵巢癌、乳腺癌和膀胱癌有较好疗效。对头颈部癌、肺癌、食管癌、恶性黑色素瘤、恶性淋巴瘤软组织肉瘤和癌性胸腹水等也有一定疗效。与其他抗癌药联合应用效果更好。
【用量用法】 1.一般剂量：每平方米体表面积20~30mg溶于等渗盐水200mL中静滴，连用3～5日（总量150mg），间隔3周再重复，可重复用药3～4疗程。2.高剂量：每平方米体表面积80～120mg，同时进行水化和利尿，每3周用药1次，可重复3～4次。3.胸腹腔注射：每次30～60mg，7～10日1次。
【注意事项】 1.消化道反应有食欲减退、恶心、呕吐、腹泻等。一般于注射后1～2小时发生，持续4～6小时或更长，停药2～3日后消失。但也有少数病人可持续1周以上。2.骨髓抑制：主要表现白细胞减少，多发生于剂量超过1日每平方米体积100mg时，血小板减少相对较轻。3.听神经毒性与总剂量有关，表现为耳鸣、耳聋、头昏，严重者可有不可逆的高频听力丧失。4.肾脏毒性表现为血尿及肾功能损害，血清肌酐升高及清除率降低，与所用总量有关，常发生于治疗后7～14日之间。5.尚有人报告少数病人可出现心电图ST－T改变，肝功能损伤等。6.有以下情况时应停用该品：（1）白细胞低于3500/μL； (2）血小板低于7.5万/μL； (3）持续性恶心呕吐； (4）早期肾脏毒性如尿中白细胞10/高倍视野、红细胞5/高倍视野或管型5/高倍视野以上者； (5）血清肌酐超过1.5mg/日者； (6）既往患过肾肝疾患、肾功能不好及患过中耳炎的病人。7.为了减轻毒性反应，用药期间应多饮水或输液，强迫利尿；药前先给甲氧氯普胺（胃复安）和氯丙嗪等减轻消化道反应；经常检查血、尿、肝、肾功能及听力。8.过敏反应发生快，如有的病人仅在用药几分钟后出现面部水肿、哮鸣、心动过速和低血压。9.该品具有诱变性、致畸性和可能的致癌性。
【规格】 注射用顺铂：每支10mg、20mg。
制备
富集：重选是富集铂矿物的主要的方法。铂矿的相对密度较大，使用溜槽、跳汰机、摇床及风力选矿都可有效地富集。天然铂和天然金一样，表面湿润性小，用黄药作捕收剂浮选。富集后得到精矿。
精炼：传统的精炼方法以溶解、还原、沉淀、锻烧等工序为基础。铂精矿用王水溶解，铂、钯、金进入溶液，用硫酸亚铁从所得的溶液中还原金，再经电解即可得到纯金。向溶液中加入氯化铵，使铂以氯铂酸铵沉淀出来，经煅烧得粗铂，再用溴酸钠水解法精制。传统的溶解、沉淀法处理工序长而复杂，分离金属不完全，很难得到高纯度的产品。金属回收率低、成本高。1970年开始出现的萃取工艺，以Cl2/HCl混合物作介质，实现贵重金属的完全浸出，提高了分离效率，缩短了处理时间，保证获得高纯度产品。所以，铂精炼的现代化流程均以溶剂萃取法为基础。
用途说明
铂由于有很高的化学稳定性（除王水外不溶于任何酸，碱）和催化活性[7] ，因此，应用很广。可与钴合制强磁体。多用来制造耐腐蚀的化学仪器，如各种反应器皿、蒸发皿、坩埚、电极、铂网等，铂和铂铑合金常用作热电偶，来测定1200~1750℃的温度。还可用于制造首饰。铂在氢化、脱氢、异构化、环化、脱水、脱卤、氧化、裂解等化学反应中均可作催化剂。在医药中，可做抗癌药，铂的化合物如顺铂（Cisplatin）则用于癌症的化疗之用。
分布
铂是地壳中最稀少的元素之一[8] 。铂几乎都以游离状态分散于冲积矿床和砂积矿床中，如磁铁矿、原铂矿、铬铁矿、钛铁矿、硫化镍铜矿、含铂黄铜矿，含铂磁黄铁矿、镍黄铁矿等。此外，铂还与其他铂系元素形成合金，如自然铂、钯铂矿、锇铱矿等。主要铂矿有砷铂矿、硫铂矿、锑铂矿、硫铂钯矿、硫镍钯铂矿等，还有锑金铂矿、锡铅铂钯矿、铋锑铂矿、铭镍铂矿、碲铂矿、砷铂铱矿、砷锗铂钯矿、含铂金银矿等。
世界上铂资源最丰富的国家是南非，其次是俄罗斯、加拿大和美国。
铂有6种稳定的同位素：铂-190、铂-192、铂-194、铂-195、铂-196、铂-198。
在自然界中常以自然矿状态存在，极为分散。多用原铂矿富积、萃取而获得。
参考资料
[1] 郑士贵. 铂的生产前景[J]. 管理观察, 1996(9):24-24.
[2] 彭志忠, 张建洪, 西门露露. 评我国近年来发现的铂族元素新矿物[J]. 地质学报, 1978(4):76-86.
[3] 郭启华, 谷学新, 邹洪. 铂族金属化学和生命科学[J]. 化学教育, 2002, 23(9):3-5.
[4] 李东亮. 银金铂的性质及其应用[M]. 高等教育出版社, 1998.
[5] 刘胜新．金属材料词典．机械工业出版社，2011年1月第一版第一次印刷。
[6] 何纯孝, 周月华, 王文娜. 铂族金属二元系相图的分类和特点[J]. 贵金属, 1987(2):49-60.
[7] 陈景. 铂族金属冶金化学(精)[M]. 科学出版社, 2008.
[8] 赫尔伯特, L.J.) 等. 铂族元素的地质环境[M]. 地质出版社, 1991.
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