氢原子百科 
铂（英文名称：Platinum）是一种化学元素，元素符号为Pt，原子序数为78，原子量为195.09，位于元素周期表的第六周期的Ⅷ族，其电子排布为[Xe]4f145d96s1。铂是一种过渡金属，也是铂族金属的其中之一。铂在常温常压下是一种银白色固体，熔点为1769℃，沸点为3827℃，密度为21.46g/cm3。铂具有较高的可延展性，比金、银和铜的延展性都高。铂不溶于水，也不溶于盐酸和硝酸，可以溶于王水，具有较高的抗腐蚀性，在高温下非常稳定，可以被各种卤素、氰化物和硫等物质侵蚀。在电解的条件下铂可以与盐酸反应。[1][6][3][5][7]
铂现在发现的同位素中，有六个同位素是在自然条件下存在的，其质量数分别为190、192、194、195、196和198。铂具有优良的催化活性和选择性，能有效地催化氢化反应、氧化反应、脱氢反应和氢解反应等化学反应。[8][9]
铂的应用包括：珠宝首饰、实验室用的电线和容器、电触头、电阻温度计、玻璃系统中的密封电极、抗腐蚀仪器、牙科器材、石油裂解和燃料电池的催化剂、抗腐蚀仪器。含铂的化合物，比如顺铂（PtCl₂(NH3)₂），顺铂对于肺癌、卵巢癌、胃癌、头部肿瘤等都具有抗癌活性。[4][10][11]
发现历史
传说中国先民在淘洗金沙曾发现一种与银类似的银灰色颗粒，比银更硬更难熔化，将其命名为“毒银”，在今天看来可能是天然铂或含铂矿物之类。1865年以后，地质学家在分析南美洲的厄瓜多尔和哥伦比亚的土著古印第安人所用过的耳环、鼻环和各种吊坠饰物时，发现这些饰物都是含有铂的合金。1900年法国科学家伯舍罗特在分析埃及尼罗河畔的底比斯城发现的约公元前720年制作的文物时，发现这件文物的图案中间镶有一条天然铂，这是据考证到的最早的铂器物，由此认为人们约公元前七世纪时开始使用铂。[2]
1735年，西班牙德·乌罗阿（D.A.De Ulloa）在秘鲁考察时，在平托河附近被废弃了的金矿中发现一种金属外观像银，但具有非常高的熔点，不溶于硝酸，很难从矿石中提取出来。1744年，德·乌罗阿将这种金属带回欧洲，1748年，他发表的自己所写的航海日记中，记述了在秘鲁见到铂金属的经过，这种金属称为“platinadel pinto”，即“平托地方的银”，“platina”在西班牙文中是“银”的意思，现在铂的英文名称“Platinum”正是从西班牙文“platina”一词而来，因此它的元素符号定为Pt。铂的中文名称“铂”，既从音译，又有表达白色金属之意，因此铂有白金之称。有文献报道说，1748年经瓦特森（Watson W.）鉴定，铂被确认是一种新的元素。也有文献报道说，1750年，布朗利格（Brownring W.）把研究铂矿的结果写成简短论文，叙述了铂的性质，连同标本送交伦敦皇家学会。究竟是谁首先发现了铂，尚有争议。但这种金属在它有自己的名称之前就已经被使用很久了。1750年是铂历史上一个重要里程碑，这一年它被研究，并被详细描述。[2]
1820年，英国化学家戴维发明了铂丝酒精灯，铂对酒精的氧化反应起到了催化作用，所以铂丝酒精灯可以发出非常亮的光，可以用来照明；1827年，诞生了世界上第一个金属有机化合物——蔡泽盐（K[Pt(C2H4)Cl3]·H2O）；1907年，诞生了世界上第一个烷基铂配合物。[12][13]
医药
铂的一些配合物可以用于抗癌药物，如顺铂、卡铂、奥沙利铂等。1965年Barnet Rosenber发现了顺铂对细胞增殖的抑制作用， 铂便开始以抗癌药物的角色进入人们视野。顺铂全称为顺式二氯二氨合铂（II）是第一代铂类抗癌药物。顺铂通过进入细胞、水解活化、与目标DNA结合、躲避癌细胞修复蛋白4个步骤来“消灭”癌细胞。顺铂对于肺癌、卵巢癌、胃癌、头部肿瘤等都具有抗癌活性，但是顺铂在 “消灭”癌细胞的同时会产生大量自由基，引起肾损伤，因此，顺铂抗癌药物在临床应用上会有一定限制。后来科研人员陆 续研制出第二代、第三代铂类抗癌药物，其作用机理大致相同，但在耐药性和毒副作用方面有了很大改进。[11]在牙科和医学领域，铂金被用于牙科和神经系统的修复，用于记录电活动，以及用于心脏起搏器电极。[10]
传感器
铂金属，半导体和导体聚合物形成的一维纳米结构，如纳米线和纳米棒，具有独特的电、光、磁和机械特性，在纳米器件中具有潜在的应用。由Pt参与制备的合金纳米自组装材料被广泛应用于化学、生物传感器等许多领域。由于铂在温度变化时自身电阻值也随之改变，铂也可以用作电阻温度传感器，这种传感器很精确和稳定，它的线性度优于热偶和热敏电阻，可用来测量空气、土壤和水的温度。[14]
电极材料
铂铑合金是最重要的铂族金属材料，主要用于制备测温热电偶和编织催化网、铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力，被用作电接点材料，铂铱合金和铂钌合金用于制造航空发动机的火花赛接点。在氯碱工业中涂钌和铂的钛阳极代替电解槽中的石墨阳极可提高电流效率。[15]
体内活性物质示踪剂
生物体内存在一些进行信号传递、代谢调控的活性分子，当这些活性物质超出限定范围，可能会导致产生疾病，甚至是癌症，因此针对体内这些活性物质的追踪和监测，对于疾病的发现和发病机制的研究具有重要意义。目前，在活性物质示踪领域，金属配合物发光探针因其灵敏度高、稳定性好等优点成为研究热点。Law团队设计了一种阴离子炔基铂(I)配合物作为生物探针，用于胰蛋白酶的检测。在2019年，该团队将此配合物用于检测乙酰胆碱酯酶（AchE）。发光过渡金属铂(I)配合物具有π-π共轭、正方形平面分子几何等结构特点，相比于传统有机荧光团，发光铂(I)配合物具有光化学稳定性更好、荧光寿命更长、不易自我猝灭等优点。因此，发光铂(I)配合物作为分子功能材料，在有机发光二极管（OLED）和光传感领域应用成为了前沿研究热点。[14]
其他应用
分布情况
铂元素在地球、月球和太阳等其他星系都有分布，铂元素的宇宙丰度为1.625C.A.U.。铂在地壳中的含量非常少，是“稀有”或“稀散”元素。铂常与其他铂族元素一起分散在砂积矿床和冲击矿床的多种矿物中。自然界中铂以游离态和化合态形式共同存在，常见的含铂矿物有砷铂矿、锑铂 矿、硫铂矿、硫镍钯铂矿、硫铂钯矿等。2006年查明世界铂族金属储量约为71000t，储量基础8000t，资源量大约在100000t以上。铂族金属矿产资源分布不均匀，大型铂矿床多分布在南北回归线以上的高纬度地带，并沿纬度线大致呈环带状分布。供应全球铂所用的矿石主要来自于南非“Bushveld Complex”、美国“Stillwater Complex”、津巴布韦“GreatDyke”及俄罗斯“Noril’sk／Talnakh”，其次是加拿大的含铂族金属杂岩体，其他国家和地区已发现的铂矿资源相对较少，中国金川伴生铂族元素硫化铜镍共生矿是中国最大的铂矿资源。[12][16]
同位素
在1935~1996年间发现了44个铂的同位素，其中有6个同位素是天然存在的，质量数分别为190、192、194、195、196和198。轻质量同位素的半衰期很短，随着质量数增大，同位素半衰期延长。铂的某些同位素常常是一些重核元素衰变的最终产品。[8]
下表为铂同位素的质量数和相应的半衰期[17]
铂同位素质量数半衰期165Pt165370 us 166Pt166294 us 167Pt167915 us 168Pt1682.02 ms 169Pt1696.99 ms 170Pt17013.93 ms 171Pt17145.5 ms 171Ptm171901 ns 172Pt17297.6 ms 173Pt173382 ms 174Pt174862 ms 175Pt1752.43 s 176Pt1766.33 s 177Pt17710.0 s 177Ptm1772.35 us 178Pt17820.7 s 179Pt17921.2 s 180Pt18056 s 181Pt18152.0 s181Ptm181>300 ns182Pt1822.67 m183Pt1836.5 m 183Ptm18343 s 183Ptn183>150 ns184Pt18417.3 m 184Ptm1841.01 ms 185Pt18570.9 m 185Ptm18533.0 m 185Ptn185728 ns 186Pt1862.08 h 187Pt1872.35 h 187Ptm187311 us 188Pt18810.16 d 189Pt18910.87 h189Ptm189464 ns 189Ptn189143 us190Pt190483 Gy 191Pt1912.83 d191Ptm191>1 us191Ptn19195 us ± 5192Pt192稳定192Ptm192272 ns 193Pt19350 y 193Ptm1934.33 d 194Pt194稳定195Pt195稳定195Ptm1954.010 d 196Pt196稳定197Pt19719.8915 h 197Ptm19795.41 m 198Pt198稳定199Pt19930.80 m 199Ptm19913.48 s 200Pt20012.6 h 201Pt2012.5 m 201Ptm20110 s 202Pt20244 h 202Ptm202141 us 203Pt20322 s 203Ptm20312 s 203Ptn203>100 ns203Ptp203641 ns 204Pt20410.3 s204Ptm2045.5 us 204Ptn20455 us 204Ptp204146 ns205Pt2052 s 206Pt206500 ms207Pt207600 ms 208Pt208220 ms
物理性质
铂在元素周期表中位于第六周期VIII族，原子序数为78，相对原子质量为195.09，电子排布式为[Xe]4f145d96s1，最外层电子组态为5d96s1。铂的5d层电子未充满，这是铂作为过渡金属的重要特征之一。铂在常温常压下是一种银白色固体，铂具有较高的可延展性，比金、银和铜的延展性都高。铂的密度为21.46g/cm3，熔点为1769 °C，沸点为3827 °C。铂不溶于水，可溶于王水。[3][6][1][5]铂的硬度高于黄金，约为4-5。[18][19]
铂属于密堆型面心立方(Cu(Al)型)晶体结构，配位数为12，皮尔逊符号为cF4。1300K以下，铂的的晶体学数据与实体金属铂的数据相同；但在1300K以上，实体铂的热膨胀和摩尔体积增大，密度降低。[5]
化学性质
铂的化学性质稳定，在空气和潮湿环境中不被氧化，常温下不易被酸、碱、盐和有机物等腐蚀，能耐硫蒸气、汞、熔融的硫酸盐、氯化物、碳酸盐和熔化玻璃的侵蚀。铂溶于热的王水和熔融碱。高温下铂能与硫、磷、卤素等发生作用。铂易形成配位化合物。在加热时铂仍保持原有光泽。在450℃以下有明显可见的二氧化铂氧化薄膜生成，450℃以上二氧化铂分解挥发而使铂缓慢失重。高温下，铂与硅会熔成合金，从而降低铂的质量。[20]
与氧气反应
铂与氧气反应，由于温度、压力等条件不同，生成的氧化产物不同。[7]
与硫、碲反应
铂粉与硫粉、碲反应，生成相应的铂合物。[7]
与卤素反应
铂与氟、氯、溴、碘反应，因反应条件的不同，会生成各种相应价态不同的铂化物。[7]
与酸反应
与金属氰化物反应
铂与金属氰化物的水溶液反应，生成氰铂酸盐和相应的碱，同时放出氢气。[7]
铂的催化
铂合金
约在1779年，阿恰德熔化铂与磷、贡、砷等元素的混合物，制备得相应的低熔点铂合金，如采用碳酸钾作为助熔剂，熔化铂和砷的化合物，得到铂-13%（质量分数）砷（铂-28%（摩尔分数）砷）共晶合金，它的熔点仅为597°C。蒸发掉合金中的砷，他得到海绵铂并用于制备铂坩埚，这个过程持续到1810年。在铂的熔炼技术发展以后，人们便采用熔炼技术制造了更大的铂锭和更多的铂合金。1798年制造了千克铂质量标准原器；1862年制备成功铂-铱合金并发现铱对铂有重要的强化效应；1874年熔炼和铸造高纯铂-铱合金，铸锭尺寸达142cmx18cmx8cm，质量达236kg，用此合金铸锭制造了国际标准米原器和千克质量标准原器。[21][22]
氧化物和氢氧化物
铂的主要氧化物是PtO和PtO2，PtO3不稳定，室温下会缓慢分解。铂的氧化物都有相应的氢氧化物或水合氧化物，通常用K2PtCl4、PtCl2、PtCl3等铂盐的水溶液，加碱水解可得到铂的氢氧化物Pt(OH)2、Pt2O3·nH2O。铂的各种简单化合物或配合物水解通常形成无定形氢氧化物[Pt(OH)x·(H2O)y]·zH2O，结晶和脱水形成中间水合氧化物进而形成氧基配合物。[23]
卤化物
铂的卤化物有铂的氟化物、铂的氯化物、铂的溴化物和铂的碘化物。在铂的氟化物中，铂的价态有+4、+5和+6，即PtF4、PtF5和PtF6；在铂的氯化物中，铂的价态有+1、+2、+3和+4，即PtCl、PtCl2、PtCl3和PtCl4；在铂的溴化物中，铂的价态有+2有+3，即PtBr2和PtBr3；在铂的碘化物中，铂的价态有+2和+4，即PtI2和PtI4。其中铂的氯化物最为重要。[23]
硫化物、硒化物和碲化物
铂的硫化物、硒化物和碲化物可以通过金属铂离子与S2-、Se2-和Te2-离子在溶液中反应得到，也可以用金属铂与相应的硫族单质混合煅烧得到。铂的硫化物可用作半导体电子装置中的低阻欧姆触头、光敏材料和某些反应的催化剂。[24]
卤配合物
铂的卤配合物离子通式为[PtX6]2-，稳定性如下：[PtF6]2-<[PtCl6]2-<[PtBr6]2-<[PtI6]2-。其中铂的氯配合物具有重要意义，常常被用来合成各种无机物，特别是在均相和非均相催化过程中用作催化剂和用于制备具有不同分散性的贵金属粉末。[25]
硝基配合物
铂的硝基配合物，铂与NO2-中的N键合，生成稳定的亚硝基配合物（[Pt(NO2)4]2-），即使在pH值为12~14的沸腾溶液中也能稳定存在。这一特性被用于贵、贱金属的分离。制备亚硝基配合物的方法一般是将金属铂的氯化物或氯配合物溶液与过量NaNO2或KNO2反应制取。[26]
氨（胺）配合物
铂的氨（胺）配合物，铂与氨（胺）形成的配合物中，比较重要的有[Pt(NH3)4]2+和[Pt(en)2]2+等。这类配合物中典型的有cis一[Pt(NH3)2CI4]和cis一[Pt(NH3)2Cl2]等，会显示生物活性，是一类抗癌药物。[27]
烷基、芳基配合物
铂的烷基和芳基配合物是通过Pt—C键将烷基或芳基结合到铂原子上所形成的化合物，例如trans一[PtBr(CH3)(PEt3)2]等配合物。这类配合物可以用金属的卤化物(MX)与负碳离子(R)反应合成，反应通式如下：[13]
烯烃、炔烃配合物
铂可以与烯烃形成稳定的配合物，例如[Pt(C2H4)Cl3]-、[Pt(C2H4)Cl2]2。铂的烯烃配合物中授予键是由烯烃的已填充的轨道与铂的空d轨道相互作用形成，而反馈键则是由已被填充铂的d轨道与烯烃的空反键轨道*形成的。因此，铂的烯烃配合物可以被认为是一个烯烃配合物(2个电子给予体)和一个似环丙烷结构(4个电子给予体)的共振混合物。铂也可以与炔烃形成配合物，如Pt(PhCC—Ph)·2PPh3。铂的炔烃配合物的键合可以用两个Pt—C键和一个C=C双键。如同烯烃配合物中那样，金属与两个碳原子之间的成键也可用授予体键和接受体键描述。[28]
碳烯配合物
在烯烃分解、烯烃聚合和费—托反应(即用CO和H2合成烃类的反应)中，碳烯配合物是很重要的中间体。碳烯配合物可分为两类：一类有一个或两个杂原子键合到碳烯的碳上(费歇尔碳烯配合物)；另一类有碳或氢键合到碳烯的碳上(次烷基配合物)。铂的费歇尔碳烯配合物可通过加入乙醇、胺、肼到胩的配合物或乙炔配合物中形成。[28]
羰基配合物
铂的羰基配合物是由铂和一氧化碳直接化合而成。铂的碳化阴离子通式为[Pt3(CO)6]n2-，（n=2、3、4、5），其中由Pt—Pt距为0.266nm的三角形Pt3原子簇以及三个桥羰基和三个端羰基构成。[28]
砂铂矿中富集铂
砂铂矿是由原生矿岩风化蚀变生成的铂族金属共生矿，由于冲毁、破坏，较轻的岩石颗粒被冲洗除去，使密度大的含铂矿物富集，形成了含铂矿物的冲积矿床。20世纪初期，砂铂矿曾是提取铂金属的主要来源。提取过程为砂矿采掘和重力选矿，通常在一台采掘机上进行，也可以采掘后送到重选厂处理。采掘获得的物料根据砂铂矿的有价金属含量和粒度，选用不同的重选设备，如溜槽、淘汰盘或其他重选设备，及磁选、混汞等方法联合处理，获得铂族金属精矿或粗铂。风化壳含铂矿石也可用类似的工艺富集铂精矿。[29]
铜镍硫化矿中富集铂
镍的阳极泥富集铂
浮选获得的镍精矿中含有较高分配比例的铂族金属，镍精矿经焙烧一还原熔炼一粗镍电解得到阳极泥；或镍精矿直接熔铸阳极，电解得到含硫较高的阳极泥；也可从含硫铜镍合金阳极电溶得到阳极泥。俄罗斯诺里尔斯克、加拿大国际镍公司等主要从镍阳极泥中提取铂族金属。镍阳极泥曾经是提取铂族金属的主要原料。[31]
低品位原生矿富集铂
从低品位原生铂矿巾提取铂族金属是一个复杂和冗长的过程，由于铂矿的种类多且性能各异，很难找到一种普适的富集方法，根据不同矿藏资源应采用不同的富集方法。[32]
安全标识
健康相关
致密的铂和铂合金无毒性，可以安全使用，除了含有高镍的铂合金以外，长期接触或佩戴铂合金材料和首饰不会中毒或致皮肤过敏，但是铂化合物和铂是不一样的。皮肤与氧化铂或可溶性铂盐接触产生皮炎，与少量铂粉接触导致过敏性皮炎、红斑、风疹、皮肤开裂和湿疹斑点等症。铂中毒的主要特征是上呼吸道器官感染。可溶简单铂盐的毒性又完全不同于配合物铂盐的毒性，一般来说，前者造成呕吐和严重腹泻，后者影响神经系统。[6]
急救措施
眼睛接触：立即用大量水清洗眼睛，偶尔抬起下眼睑和上眼睑。立即就医。[33]
皮肤接触：立即用肥皂和水清洗受污染的皮肤。[33]
呼吸：立即将人转移到新鲜空气中。如果呼吸停止，立即进行人工呼吸。尽快就医。[33]
食入：立即就医。[33]
监管措施
参考资料 33
- Platinum — PubChem
- 参考 2
- Periodic Table of Elements — PubChem
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0015/123081/AQG2ndEd_6_11Platinum.PDF
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- Platinum — PubChem
- 参考 18
- 参考 19
- 铂 — 中国大百科数据库
- 参考 21
- 参考 22
- 参考 23
- 参考 24
- 参考 25
- 参考 26
- 参考 27
- 参考 28
- 参考 29
- 参考 30
- 参考 31
- 参考 32
- PLATINUM — CAMEO Chemical