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铂族金属熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好,广泛应用于汽车尾气净化、化工、航空航天、玻纤、电子和电气工业等领域,用量虽少,但起着关键作用,素有“工业维生素”之称。
铑是在1803年由William Wollaston发现的。他和Smithson Tennant在一个商业投资中合作,多半是为了生产出纯铂来出售。这个程序的步是溶解普通的铂在王水(硝酸+盐酸)中。不是所有的都溶入了溶液中,它留下了黑色的残渣(Tennant研究了这些残渣,终他从中提取出了锇和铱。)Wollaston全神贯注在这个溶解的铂溶液,其也包含钯。他用沉淀法移除了这些金属,然后留下了一种漂亮的红色溶液,他从中获得了玫瑰红晶体。这些就是氯铑酸钠,Na3RhCl6。他终从中生产出了这种金属自身的样本。世界铑产量约为铂的2.8%,几乎全由南非、俄罗斯和加拿大三国生产。金属铑以海绵状、粉状或致密块状出售。1990~1993年三国平均年生产的铑分别为7512kg,3227kg(仅指出售给西方国家部分),552kg。1980年以后,西方国家每年从废料中再生回收并进入市场的铑不断增加,仅从废汽车催化剂中回收的铑1989年就达2.5t。主要以铑催化剂、铑合金、铑镀层、铑化合物应用于化学、石油、玻璃、电气、牙科、饰品、汽车等领域。1992年西方国家共消费铑10.2t,其中汽车废气净化催化剂用量达86%。
全国铂族金属矿的平均品位为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。以铂族金属为主的矿床,品位为1.468g/t,富矿品位2.33 g/t;与铜镍共生的铂族金属品位0.768 g/t,铜镍矿中伴生的铂族金属品位0.436 g/t。国外几个大型铂矿床的平均品位为:南非布什维尔德杂岩3.1-17.1 g/t,麦伦斯基层30~60 g/t,俄罗斯诺里尔斯克6~350 g/t,加拿大萨德伯里3.34 g/t,美国斯蒂尔沃特147 g/t。相比之下,我国铂族金属矿的品位是十分低的。
由于锇、铱、钯、铑和钌都与铂共同组成矿石,因此它们都是从铂矿提取铂后的残渣中发现的。它们中除铂和钯外,不但不溶于普通的酸,而且不溶于王水。铂很易溶于王水,钯还溶于热硝酸中。所有铂系元素都有强烈形成配位化合物的倾向。
化合价2、4和6。电离能7.46电子伏特。在中等的温度下,它也能抵抗大多数普通酸(包括王水在内)。在200—600℃可与热浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠和游离卤素起化学反应。不与许多熔融金属,如金、银、钠和钾以及熔融的碱起反应。
氧化态-1~+6的铑化合物。以+1和+3氧化态的化合物常见。一些铑化合物是重要的贵金属材料。
铑的简单化合物 有氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物、硫酸盐、硝酸盐等。(1)Rh2O3:空气中或氧中加热铑粉至600~1000℃制得,为灰黑色晶体,不溶于水和酸。(2)Rh(OH)3:往Na3RhCl6溶液中加入NaOH或KOH沉淀出柠檬黄固体,不溶于水,但溶于酸和碱溶液。(3)Rh2S3:通H2S于RhCl3溶液制得,为黑色固体,不溶于水和酸。(4)RhCl3:卤化物中RhCl3重要,500℃Cl2与铑粉反应生成红色单斜晶RhCl3。高温制得的RhCl3不溶于水和酸,空气中加热至540℃,分解生成Rh2O3。H2在120℃使RhCl3还原为铑。将Rh(OH)3·nH2O溶于HCl,蒸发浓缩得到红色晶体RhCl3·3H2O,在180℃HCl气体中脱水,生成RhCl3,能溶于水,溶液呈红色,Cl-已与Rh3+配位。加碱至RhCl3水溶液,沉淀出黄色Rh(OH)3。(5)Rh2(SO4)3·14H2O:冷H2SO4与Rh(OH)3反应并在0℃结晶而制得,为黄色固体,其溶液亦为黄色,含Rh3+和SO2-4。煮沸变为红色,此时 SO2-4与 Rh3+已配位。(6)Rh (NO3)3:沸腾HNO3与RhI3反应制得,易溶于水,常代替RhCl3用于 一些反应中。
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