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物以稀為貴。釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑6個(gè)元素在地殼中的含量都非常少。除了鉑在地殼中的含量為億分之五、鈀在地殼中的含量為億分之一外,釕、銠、鋨、銥4個(gè)元素在地殼中的含量都只有十億分之一。又由于它們多分散于各種礦石之中,很少形成大的聚集,所以價(jià)格昂貴。這6個(gè)元素在化學(xué)上稱作鉑族元素,加上銀和金,統(tǒng)稱為貴金屬。
除了制造合金外,銠可用作其他金屬的光亮而堅(jiān)硬的鍍膜,例如,鍍?cè)阢y器或照相機(jī)零件上。將銠蒸發(fā)至玻璃表面上,形成一層薄蠟,便造成一種特別優(yōu)良的反射鏡面。
(1)催化活性和選擇性高,壽命長(zhǎng)。銠及其合金、含銠化合物、絡(luò)合物催化劑可用于制醛類(lèi)和醋酸,汽車(chē)廢氣凈化,硝酸生產(chǎn)的氨氧化,塑料、人造纖維、藥物、農(nóng)藥等有機(jī)化工合成,燃料電池電極。
(2)對(duì)可見(jiàn)光反射率高而穩(wěn)定。常用于特殊工業(yè)用鏡、探照燈、雷達(dá)等反射面的鍍層。
(3)熔點(diǎn)高,抗氧化,耐腐蝕,是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的金屬之一。可做耐腐蝕容器,大氣中可在1850℃高溫下使用,純銠坩堝可用于生產(chǎn)鎢酸鈣和鈮酸鋰單晶。
(4)銠鍍層硬度高(7500~9000MPa),耐磨,耐腐蝕,接觸電阻穩(wěn)定。鍍銠復(fù)合材料是優(yōu)良的電接觸材料,銠還可用于飾品和其他工業(yè)儀器、氣敏元件的鍍層。
(5)改性作用。銠可與鉑、鈀等金屬形成固溶體,對(duì)基體起固溶強(qiáng)化作用,提高基體的熔點(diǎn)、再結(jié)晶溫度和抗腐蝕性,減少氧化揮發(fā)損失,其中鉑銠合金是優(yōu)良的貴金屬測(cè)溫材料;銠與鈦、鋯、鉿、鉭、鈮等金屬形成的化合物對(duì)含銠合金起彌散強(qiáng)化作用,增加熱穩(wěn)定性;銥中加銠可改善銥的加工性能。
(6)加工硬化率高,熱加工成一定尺寸后可以冷加工。
(7)價(jià)格昂貴,除特殊使用外,通常只作為添加元素使用。
銠是在1803年由William Wollaston發(fā)現(xiàn)的。他和Smithson Tennant在一個(gè)商業(yè)投資中合作,多半是為了生產(chǎn)出純鉑來(lái)出售。這個(gè)程序的步是溶解普通的鉑在王水(硝酸+鹽酸)中。不是所有的都溶入了溶液中,它留下了黑色的殘?jiān)═ennant研究了這些殘?jiān)K他從中提取出了鋨和銥。)Wollaston全神貫注在這個(gè)溶解的鉑溶液,其也包含鈀。他用沉淀法移除了這些金屬,然后留下了一種漂亮的紅色溶液,他從中獲得了玫瑰紅晶體。這些就是氯銠酸鈉,Na3RhCl6。他終從中生產(chǎn)出了這種金屬自身的樣本。世界銠產(chǎn)量約為鉑的2.8%,幾乎全由南非、俄羅斯和加拿大三國(guó)生產(chǎn)。金屬銠以海綿狀、粉狀或致密塊狀出售。1990~1993年三國(guó)平均年生產(chǎn)的銠分別為7512kg,3227kg(僅指出售給西方國(guó)家部分),552kg。1980年以后,西方國(guó)家每年從廢料中再生回收并進(jìn)入市場(chǎng)的銠不斷增加,僅從廢汽車(chē)催化劑中回收的銠1989年就達(dá)2.5t。主要以銠催化劑、銠合金、銠鍍層、銠化合物應(yīng)用于化學(xué)、石油、玻璃、電氣、牙科、飾品、汽車(chē)等領(lǐng)域。1992年西方國(guó)家共消費(fèi)銠10.2t,其中汽車(chē)廢氣凈化催化劑用量達(dá)86%。
我國(guó)的鉑族金屬資源95%以上分布于甘肅、云南、四川、黑龍江和河北5省,其中僅甘肅省就占全國(guó)儲(chǔ)量的57.5%。這幾個(gè)省的儲(chǔ)量集中于甘肅金川、云南金寶山和四川楊柳坪三個(gè)大型礦床。
全國(guó)鉑族金屬礦的平均品位為0.796g/t,Pt品位0.341g/t,Pd品位0.386 g/t,Os+Ir品位0.041g/t,Rh+Ru品位0.028 g/t。以鉑族金屬為主的礦床,品位為1.468g/t,富礦品位2.33 g/t;與銅鎳共生的鉑族金屬品位0.768 g/t,銅鎳礦中伴生的鉑族金屬品位0.436 g/t。國(guó)外幾個(gè)大型鉑礦床的平均品位為:南非布什維爾德雜巖3.1-17.1 g/t,麥倫斯基層30~60 g/t,俄羅斯諾里爾斯克6~350 g/t,加拿大薩德伯里3.34 g/t,美國(guó)斯蒂爾沃特147 g/t。相比之下,我國(guó)鉑族金屬礦的品位是十分低的。
由于鋨、銥、鈀、銠和釕都與鉑共同組成礦石,因此它們都是從鉑礦提取鉑后的殘?jiān)邪l(fā)現(xiàn)的。它們中除鉑和鈀外,不但不溶于普通的酸,而且不溶于王水。鉑很易溶于王水,鈀還溶于熱硝酸中。所有鉑系元素都有強(qiáng)烈形成配位化合物的傾向。
1803到1804年,在武拉斯頓發(fā)現(xiàn)鈀不久,他將天然鉑礦溶解在王水中,加入氫氧化鈉溶液,中和過(guò)剩的酸,再加入氯化銨(NH4Cl),使鉑沉淀為鉑氯化銨((NH4)2[PtCl4]),再加入氰化汞,使鈀沉淀為氰化鈀,濾去沉淀后,往濾液中加入鹽酸,除去過(guò)量的氰化汞,并把溶液蒸發(fā)至干,出現(xiàn)一種暗紅色沉淀,分析證明是由一種新金屬和鈉的氯化物形成的鹽Na3RhCl6·18H2O。因這種新金屬的具有玫瑰的艷紅色,就以希臘文中玫瑰rhodon命名它為rhodium(銠),元素符號(hào)定為Rh。
灰色粉末狀金屬,純凈、無(wú)肉眼可見(jiàn)夾雜物及氧化色。耐蝕性較高, 甚至不溶于沸騰的王水。但是氫溴酸微腐蝕銠,潮濕的碘和次氯酸鈉也能腐蝕銠。
銠的絡(luò)合物 氧化態(tài)-1~+6的銠絡(luò)合物都有報(bào)道。Rh[Ⅲ]氯絡(luò)合物H3RhCl6和Na3RhCl6常見(jiàn),前者由RhCl3·nH2O溶于水并加HCl煮沸而制得;后者由銠粉與NaCl混合,在900℃氯化而制得。H3RhCl6只存在于水溶液中,溶液為紅色。Na3RhCl6為玫瑰紅固體,易溶于水,溶液為紅葡萄酒色。紅色溶液放置時(shí)發(fā)生溶劑水分子取代Cl–反應(yīng),溶液逐漸變?yōu)樽厣?br />
用途 硫酸銠廣泛用于在電子元件、儀表、首飾、反光鏡等電鍍硬度大、耐腐蝕性好且光亮的銠鍍層;[RhCl(PPh3)3]及其類(lèi)似絡(luò)合物稱為威爾金森(Wilkinson)催化劑,已用于工業(yè)上烯烴醛化的工業(yè)生產(chǎn);RhCl3·3H2O用作丁二烯的聚合和伯醇羰基化的催化劑,還用于AgBr感光乳膠中提高襯度。
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