大多数铂族金属都能吸收气体,特别是氢气。钯吸氢能力最强,常温下1体积钯能吸收900~2800体积的氢。在真空下加热到100℃,溶解的氢就完全放出来了。铂吸收氧的能力强,1体积铂可吸收70体积的氧。当粒度很细如铂黑、钯黑或呈胶态时,吸附能力更强,故它们有良好的催化特性。纯铂和纯钯有良好的延展性,可加工成微米级的细丝和箔。铑和铱高温强度好,但冷塑性加工能力稍差。锇和钌硬度高,但机械加工性能差,用粉末冶金方法制得的钌在1150~1500℃时才能进行少量加工,而锇在高温下也几乎不能进行塑性加工。
(二)主要化学性质
铂族金属是典型的贵金属,其化学稳定性特别高,具有很好的抗腐蚀和抗氧化能力。它们能抵抗普通酸和化学试剂的腐蚀,铂不与普通酸作用,但能缓慢溶于王水。钯在铂族中较为活泼,能很快溶于硝酸。铱、铑、钌能抗单一的酸和化学试剂侵蚀,甚至王水也很难溶解它们。
铂和铑在空气中能长期保持光泽,不被氧化。而在高温下会生成挥发性氧化物。铱是唯一在氧化性气氛和2300℃下可使用而不严重损失的金属。锇在高温下表面会生成蓝色氧化膜,钌也易被氧化。四氧化锇和四氧化钌都是挥发性的有毒化合物。铂族金属均为过渡金属,有多个化合价,其稳定的化合价为:钌+3,铑+3,钯+2、+4,锇+3、+4,铱+3、+4,铂+2、+4。它们都有强烈生成络合物的倾向,最常见的配位数为4和6。
二、铂族金属的用途
铂族金属由于其优良性能,成为上天、人地、下海不可缺少的宝贵原料,由于价格昂贵,一般只用于最关键最核心的部位,故被誉为“工业维他命”。其中铂的用途最广、产量最大,钯次之,二者占铂族金属用量和产量的90%以上。铂族金属熔点高,导电性好,化学稳定性高;铂族金属的合金耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐摩擦,且热电稳定性好,膨胀系数小,高温强度好,广泛用于各个领域。
在航空航天工业上用于制造喷气发动机的燃料喷嘴,喷气式飞机和火箭用的起火电触头材料,宇宙飞船前锥体的耐高温保护层、高效燃料电池等。
电子工业方面铂族金属用作电气测量仪表,高效电子管和X射线管的阴极,各种精密电阻材料,磁和电磁线材料,电子管和微型电子器件材料,特殊用途的电接触材料,铂族金属制成的银钯、银铂、金钯、金铂导电浆料和银钯、钌系电阻浆料广泛应用于集成电路制作,成为微电子技术中最重要的材料之一,1969年人类首次登月的阿波罗火箭仅通讯设备和电子计算机所用贵金属就达1000千克。
化学工业上广泛应用铂族金属作催化剂,有资料表明,世界上85%的化工产品与催化剂有关,而铂族金属是最好的、应用最广的催化剂。如用于硝酸生产的铂网触媒,石油化工的催化剂;铂族金属还做一些关键部件,如人造纤维生产的铂合金喷丝头,生产超纯氢的钯膜和钯管过滤元件,电镀的阳极材料等。
贵金属钎料在有色金属钎料中占着主要的位置,尤其是钎焊温度要求在650~800℃范围的钎料,非贵金属钎料莫属。飞机、导弹、火箭上的一些重要部件,必须用贵金属钎料钎焊。
铂族金属特别是铂镉合金常用作精密电阻材料。纯铂又是最佳的测温材料,以其灵敏度高、稳定性好、重现性佳著称,至今仍是国际温标中最重要的内插温度仪器,测温范围从-259.34~630.74℃。铂基合金还可制成抗辐射低温电阻温度计,用于核反应堆和核火箭发动机测温。
铂族金属还用作热电偶材料,用于制作高温热偶和低温热偶于测量温度。
为了保护环境,铂族金属还做成汽车尾气净化器。全世界目前6亿辆汽车中有2.55亿安装了尾气净化器,年耗铂钯130吨。铂的络合物顺铂、卡铂还是治疗癌症的药物,铂用做燃料电池的电极材料和催化剂,铂合金用做心脏起搏器的电极,铂还用于制作生物传感器的电极,快速探测血液中血红蛋白和小便中各种酶的含量。
铂族金属性能优异,用途广泛,但其资源却是有限的。为了解决此问题,人们采用电镀法,在其他基底材料上镀一层铂族金属;还有一个办法就是研究铂族金属的复合材料,按人们的意愿设计、制造具有多种优良综合性质的复合材料。在发达国家此研究卓有成效,在电子电气工业发展十分迅速的情况下,由于铂族金属复合材料的广泛应用,铂族金属消耗量没有明显增加。
铂族金属还用于实验室的精密仪器、高级金笔和各种仪器,铂金坩埚光导纤维和激光晶体的生产都离不开它。
还要特别提一下的是铂族金属消费量仅次于汽车工业的首饰业。1995年西方国家铂产量的37%,总量约56吨用于首饰业。日本1987年到1997年每年进口铂50~70吨,其中一半消耗在首饰业。这是“藏金于民”,即把铂这种“战略物资”储存于民间。有专家认为这是值得提倡的。