在實驗室中通過化學氣相沉積法得到高純度的鉑結晶。 吳爾平 制圖
鉑,元素周期表第78號元素。
鉑的使用比黃金晚。在公元前700多年,古埃及人已能加工一些鉑金飾品了。中美洲的印第安人在哥倫布發現新大陸之前也曾盛行鉑金飾物。隨著西班牙人到非洲和美洲探險,他們發現厄瓜多爾河流中有一種白色金屬混雜在黃金中,被稱為“劣等碎銀”。1748年,科學家們通過研究終于確認它是一種新元素。
鉑在地殼中的含量比黃金少,常與其他鉑系元素分散在多種礦物中,在金礦或其他鉑系元素礦中伴有單質狀態的自然鉑,如鈀鉑礦等。
100多年前,英國化學家戴維制作出一種鉑絲酒精燈,在歐洲風行多年。這種酒精燈用鉑絲蘸酒精來燃燒,燃燒的酒精能讓鉑絲溫度達到熾熱程度,從而發出比一般火焰更亮的光。有人研究其中原理發現是因為鉑絲對酒精的氧化起到了催化作用,從而使酒精在鉑絲的表面燃燒得更劇烈。按照這個思路,人們將鉑絲裝在盛放酒精容器的蓋子里。當打開瓶蓋時,鉑絲表面的酒精就能與空氣中的氧氣發生反應,過一會兒就能把酒精蒸氣點燃,并用于照明。
鉑絲優異的催化特性,得益于特殊的核外電子排布結構。鉑和其他鉑系元素都具有制作催化劑的特性,特別是鉑能與很多帶電物種發生吸附作用,形成活性物質,從而促進反應。在汽車工業中,鉑用于催化汽車尾氣中低濃度的未燃烴類,將其氧化為二氧化碳和水;在石油化工領域,鉑是石油重整的一把好手,能提高汽油質量。鉑對氫氣具有吸附能力,使它在新能源中嶄露頭角。人們將鉑制作成燃料電池的電極,以促進氫氣和氧氣的常溫反應。但是鉑催化劑也有它的短板,比如較貴、易導致催化劑中毒。催化劑中毒并不是真的中毒,而是在遇到某些物質時,鉑會先與這些物質反應而會失去催化性能。所以,人們也在不斷尋找鉑催化劑的替代品。當然,也有專門回收鉑催化劑的公司,通過燒焦等手段將中毒的鉑催化劑進行再生,恢復其活性。
鉑的另一個用途是含鉑藥物研制。有人擔心,貴金屬做的藥會不會很貴,其實并不貴。1969年,科學家羅森伯格公布了一種抗腫瘤的藥物——順鉑。這一發現引起眾多科學家對含鉑藥物機理的研究興趣,隨后出現了第二代、第三代。如今注射用的順鉑已是癌癥治療中的一線常用化學藥物,能抑制癌細胞的DNA復制,但是有很強的副作用,會伴有嚴重的惡心、嘔吐等不良反應。目前,科研人員正研究改進含鉑藥物的耐受性。
近年來,鉑的二價鉑化合物成為熱門。鉑的二價鉑化合物中加入光敏基團,以此協助光活化癌癥化療;利用平面四邊形結構的鉑的二價鉑化合物,制作出能發白光的有機發光二極管。這些鉑的二價鉑化合物和聚合物制作出的光敏劑和有機光伏材料,都讓人們發現了鉑的更多新用途。
(作者系武漢市第二十中學化學教師、武漢市科學家科普團成員)
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