铂:化合物研究成为热点

铂:化合物研究成为热点

在实验室中通过化学气相沉积法得到高纯度的铂结晶。 吴尔平 制图 

铂,元素周期表第78号元素。

铂的使用比黄金晚。在公元前700多年,古埃及人已能加工一些铂金饰品了。中美洲的印第安人在哥伦布发现新大陆之前也曾盛行铂金饰物。随着西班牙人到非洲和美洲探险,他们发现厄瓜多尔河流中有一种白色金属混杂在黄金中,被称为“劣等碎银”。1748年,科学家们通过研究终于确认它是一种新元素。

铂在地壳中的含量比黄金少,常与其他铂系元素分散在多种矿物中,在金矿或其他铂系元素矿中伴有单质状态的自然铂,如钯铂矿等。

100多年前,英国化学家戴维制作出一种铂丝酒精灯,在欧洲风行多年。这种酒精灯用铂丝蘸酒精来燃烧,燃烧的酒精能让铂丝温度达到炽热程度,从而发出比一般火焰更亮的光。有人研究其中原理发现是因为铂丝对酒精的氧化起到了催化作用,从而使酒精在铂丝的表面燃烧得更剧烈。按照这个思路,人们将铂丝装在盛放酒精容器的盖子里。当打开瓶盖时,铂丝表面的酒精就能与空气中的氧气发生反应,过一会儿就能把酒精蒸气点燃,并用于照明。

铂丝优异的催化特性,得益于特殊的核外电子排布结构。铂和其他铂系元素都具有制作催化剂的特性,特别是铂能与很多带电物种发生吸附作用,形成活性物质,从而促进反应。在汽车工业中,铂用于催化汽车尾气中低浓度的未燃烃类,将其氧化为二氧化碳和水;在石油化工领域,铂是石油重整的一把好手,能提高汽油质量。铂对氢气具有吸附能力,使它在新能源中崭露头角。人们将铂制作成燃料电池的电极,以促进氢气和氧气的常温反应。但是铂催化剂也有它的短板,比如较贵、易导致催化剂中毒。催化剂中毒并不是真的中毒,而是在遇到某些物质时,铂会先与这些物质反应而会失去催化性能。所以,人们也在不断寻找铂催化剂的替代品。当然,也有专门回收铂催化剂的公司,通过烧焦等手段将中毒的铂催化剂进行再生,恢复其活性。

铂的另一个用途是含铂药物研制。有人担心,贵金属做的药会不会很贵,其实并不贵。1969年,科学家罗森伯格公布了一种抗肿瘤的药物——顺铂。这一发现引起众多科学家对含铂药物机理的研究兴趣,随后出现了第二代、第三代。如今注射用的顺铂已是癌症治疗中的一线常用化学药物,能抑制癌细胞的DNA复制,但是有很强的副作用,会伴有严重的恶心、呕吐等不良反应。目前,科研人员正研究改进含铂药物的耐受性。

近年来,铂的二价铂化合物成为热门。铂的二价铂化合物中加入光敏基团,以此协助光活化癌症化疗;利用平面四边形结构的铂的二价铂化合物,制作出能发白光的有机发光二极管。这些铂的二价铂化合物和聚合物制作出的光敏剂和有机光伏材料,都让人们发现了铂的更多新用途。

(作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

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