具有神奇魅力的鉑

王淼

在元素周期表里，鉑被排在第78號(hào)方格內(nèi)。它很重，密度是每立方厘米21.45克;它很難熔化，熔點(diǎn)高達(dá)1769攝氏度;它的價(jià)格昂貴，被稱(chēng)為“鎖在保險(xiǎn)柜里的金屬”;它在地球上的儲(chǔ)量有限，產(chǎn)量很少——同屬貴金屬的白銀年產(chǎn)上萬(wàn)噸，黃金年產(chǎn)上千噸，而鉑的產(chǎn)量卻只有區(qū)區(qū)幾十噸。

南美洲的印第安人很早就知道鉑。這種“白金”在自然界中常常以自然鉑的形式存在于砂粒中。西班牙人來(lái)到南美后，把這種自然鉑叫做“小銀”，并由烏略阿第一次帶到歐洲。“小銀”還不是純鉑。銥、鋨、鈀、銠、釕同鉑經(jīng)常共生在一起。第一個(gè)把鉑從它的共生金屬中分離出來(lái)的是英國(guó)化學(xué)家沃拉斯頓，時(shí)間是1803年。

作為催化劑的鉑

工業(yè)用途多種多樣

現(xiàn)在該來(lái)說(shuō)說(shuō)鉑的用途了。

一提起鉑——白金，人們馬上會(huì)想到用這種銀白色金屬制成的各種色彩絢麗、熠熠生輝的飾物及工藝品。其實(shí)，鉑的用途多得很。要是沒(méi)有鉑，我們的食物供應(yīng)也許會(huì)減少，我們的空氣也可能變得暗淡陰沉。有人說(shuō)，在今天的各種產(chǎn)品中，可能五分之一與鉑有關(guān)。

鉑第一次付諸實(shí)用要追溯到19世紀(jì)初。當(dāng)時(shí)有人想用它來(lái)制造儲(chǔ)存濃硫酸的鍋，因?yàn)殂K有驚人的化學(xué)穩(wěn)定性，在空氣中可以長(zhǎng)期“面不改色”，除了王水以外，普通的酸類(lèi)都奈何它不得。它還有很好的延展性，可以加工成微米級(jí)的細(xì)絲和鉑片。于是，鉑在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和化學(xué)工廠里就被制成坩堝、蒸餾釜、電極、管子、鉑板、過(guò)濾網(wǎng)等器皿和抗酸抗熱的設(shè)備。鉑還可以減免船只受到的海水腐蝕，也能阻止海洋生物的生長(zhǎng)堆積，這就解決了一個(gè)令航海者傷透腦筋的問(wèn)題。

鉑同其他金屬合作，可以得到一系列更有能耐的合金。比如，把少量的銥加到鉑里，所得的合金熔點(diǎn)更高，電阻增加，抗腐蝕能力更強(qiáng)。制造標(biāo)準(zhǔn)米尺和砝碼的原材料就是鉑銥合金。鉑的電阻會(huì)隨著溫度的升高而均勻地增大，這又使它成了一種測(cè)量高溫的好材料。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，測(cè)量259.34-630.74℃溫度范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)儀器是鉑電阻溫度計(jì)。在630.74-1064.43℃溫度范圍內(nèi)的測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)儀器是鉑或鉑銠熱電偶。

鉑銠合金特別能抵抗熔融玻璃的腐蝕，常被用作生產(chǎn)玻璃纖維和優(yōu)質(zhì)光學(xué)玻璃的坩堝。鉑銥、鉑銠、鉑鈀合金還有很高的抗電弧燒損能力，用作電接點(diǎn)合金特別合適。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞接點(diǎn)通常是用鉑銥、鉑釕合金制作的，看來(lái)飛機(jī)、導(dǎo)彈、空間飛行器的飛行也少不了鉑。鉑作為電鍍層還被用到電子工業(yè)中。至于鉑鈷合金，則是一種可以加工的電磁能密度極高的硬磁材料。

創(chuàng)造奇跡的催化劑

不過(guò)，鉑的最主要的用途還是做成催化劑。別看鉑的化學(xué)穩(wěn)定性很強(qiáng)，連鹽酸、硫酸、硝酸等強(qiáng)酸都對(duì)它起不了作用，但是它對(duì)氣體卻有驚人的吸附能力。當(dāng)把它做成粒度很細(xì)的鉑黑或膠態(tài)的膠體鉑時(shí)，吸附能力會(huì)更強(qiáng)。這就使它具有優(yōu)良的催化性能。

1822年，德國(guó)人德貝賴(lài)納用鉑粉使氫激烈燃燒。這可以說(shuō)是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)金屬催化作用較早的例子。事實(shí)上，在一個(gè)空瓶里裝進(jìn)氫氣和氧氣，在正常情況下，不論放上多少年，它們也都是“依然故我”。但是，只要放進(jìn)一點(diǎn)鉑粉，馬上就會(huì)爆發(fā)一聲巨響，氫氣和氧氣猛烈發(fā)生化合作用而生成水。

作為催化劑，鉑的活性、穩(wěn)定性、選擇性都很好。盡管使用極微量的鉑就能達(dá)到加速化學(xué)反應(yīng)的目的，但是僅僅在2012年，美國(guó)工業(yè)中用作催化劑的鉑就有17.51噸，約占美國(guó)鉑總消耗量的72%。

現(xiàn)在，鉑催化劑的使用已經(jīng)成了完成和加速許許多多化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵。

在硝酸生產(chǎn)中，鉑是使氨氧化必不可少的催化劑。氨和空氣的混合物被高速吹過(guò)一個(gè)很細(xì)的鉑網(wǎng)，會(huì)生成氧化氮和水蒸汽，氧化氮溶于水后就得到了硝酸?，F(xiàn)在常用的方法是把鉑銠棒材模壓成細(xì)孔網(wǎng)（又叫催化過(guò)濾器）。如果在鉑銠網(wǎng)下增加金鈀捕集網(wǎng)，又可以減少鉑銠的損失。你知道，硝酸是生產(chǎn)氮鈀、硝化纖維、炸藥等物品不可缺少的東西。在石油精煉的過(guò)程中，鉑催化劑也發(fā)揮了特殊而重要的作用。

鉑催化劑還被廣泛用于化學(xué)品、特別是農(nóng)用化學(xué)品的制造中。在一種化學(xué)反應(yīng)中，鉑可以減少產(chǎn)生異氰酸甲脂的危險(xiǎn)，正是這種異氰酸甲脂在1984年年底給印度博帕爾市造成了重大傷亡。日本用鉑碘催化劑安全生產(chǎn)了合成異氰酸鹽的重要中間物——氨基甲酸酯，而用異氰酸鹽可以進(jìn)一步生產(chǎn)殺蟲(chóng)劑和除草劑。

近年來(lái)，消除汽車(chē)尾氣污染的鉑催化劑的用量在急劇增加。尤其是美國(guó)，鉑銷(xiāo)售量中有60%以上被用于汽車(chē)排氣系統(tǒng)中的鉑催化轉(zhuǎn)化器——一種汽車(chē)排氣的凈化裝置。英國(guó)報(bào)界最近報(bào)道，英國(guó)將禁止使用含鉛汽油，并且敦促歐洲各國(guó)也采取相同的措施，這樣一來(lái)，歐洲對(duì)于鉑的需求量一定會(huì)大幅度增長(zhǎng)，而鉑對(duì)解決長(zhǎng)期以來(lái)困擾人類(lèi)的環(huán)境污染問(wèn)題也將作出更大的貢獻(xiàn)。

應(yīng)該說(shuō)，鉑在工業(yè)上的用途仍在不斷擴(kuò)大。

鉑會(huì)使金屬變得更加“堅(jiān)固”，人們將研制出更多抗腐蝕能力更強(qiáng)的合金。要知道，光是在美國(guó)，2005年由于金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)2700億美元。

鉑用作燃料電池的電極，可以使普通燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。這樣的電池設(shè)備簡(jiǎn)單，工作可靠，沒(méi)有噪音，不產(chǎn)生污染，而且能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60%以上。

鉑還被用來(lái)進(jìn)行分解水制氫。日本不久前研制出一種含鉑的高效催化劑粉末，把它加到水和纖維素的混合液里，在太陽(yáng)光的照射下，就能源源不斷地產(chǎn)生氫氣。這就是說(shuō)，借助鉑等的催化作用，將可以利用無(wú)窮無(wú)盡的太陽(yáng)光來(lái)分解水，從而獲得熱值高、儲(chǔ)運(yùn)使用方便而且特別干凈的氫氣，使我們有可能更快進(jìn)入令人神往的氫能時(shí)代。

治癌新藥及其他

如果說(shuō)，鉑的性能和用途光是上面講的那些，那么它恐怕也就稱(chēng)不上是具有神奇魅力的金屬了。關(guān)鍵是，鉑還可以用來(lái)治病，甚至可以用來(lái)治療癌癥，你相信嗎？

2009年，美國(guó)密歇根州立大學(xué)的生物物理學(xué)家羅森伯格，進(jìn)行了一項(xiàng)電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)菌繁殖作用的試驗(yàn)。他在以鉑為電極、氯化銨為電解液所形成的電磁場(chǎng)中，果然觀察到了細(xì)菌細(xì)胞停止分裂的現(xiàn)象。但是，令人不解的是，即使切斷了電流，細(xì)菌的繁殖仍然會(huì)受到抑制。這就是說(shuō)，細(xì)菌的停止繁殖實(shí)際上同電磁場(chǎng)沒(méi)有多大瓜葛，而是同鉑的存在有關(guān)。羅森伯格還想，這項(xiàng)試驗(yàn)既然能使細(xì)菌細(xì)胞停止分裂，那么對(duì)癌細(xì)胞是否也會(huì)有同樣的作用呢？

之后他又進(jìn)行了許多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用作電極的鉑與氯化銨之間所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生成了一種叫做雙胺二氯化鉑的化合物，這種化合物是一種功效很高的抗癌藥物。接著對(duì)動(dòng)物和人體所進(jìn)行的多次試驗(yàn)都證明，這種藥物在80%的情況下可以減少甚至阻止腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。

順鉑是雙胺二氯化鉑的一種呈強(qiáng)生物活性的同分異構(gòu)體，它可以在細(xì)胞核中脫氧核糖核酸的生物化學(xué)構(gòu)造單元之間起作用，并能以某種方式激起大規(guī)模的染色體變化，正是這種變化可以阻止癌細(xì)胞的分裂。順鉑獲得美國(guó)食品和藥物管理局的批準(zhǔn)后，應(yīng)用日益廣泛。目前，順鉑被認(rèn)為是治療睪丸癌、卵巢癌、膀胱癌的最佳藥物，在治療子宮癌、食道癌、肺癌、骨癌、前列腺癌、兒童腫瘤的臨床試驗(yàn)中也獲得了成功?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，它對(duì)人體中的幾種核糖核酸病毒，如后天免疫力缺乏綜合癥病毒、人T細(xì)胞白血病病毒也有一定的療效。

與采用手術(shù)治療、放射治療、化學(xué)治療、激光治療一樣，用順鉑治癌也有一定的副作用，即它在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)也會(huì)殺傷腎臟細(xì)胞，并常引起嚴(yán)重的惡心、嘔吐等不適反應(yīng)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，幾種新的抗癌鉑藥物正在研制之中。比如，碳化鉑作為一種新的抗癌藥物，據(jù)說(shuō)毒性很小。

對(duì)于某些癌癥，采用鉑藥物治療不太理想，但可以采用鉑基合金來(lái)提供新的治療方法。比如鉑銠合金對(duì)胃腸癌就頗有療效。此外，對(duì)動(dòng)物進(jìn)行的試驗(yàn)表明，在與由病毒、細(xì)菌、寄生蟲(chóng)引起的傳染病所進(jìn)行的斗爭(zhēng)中，使用順鉑和其他含鉑藥物有可能取得重大突破。

當(dāng)然，鉑不僅在治癌方面開(kāi)拓了新天地，而且它也馳騁在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的其他領(lǐng)域里：具有高強(qiáng)度、高耐磨和高抗蝕性能的鉑及鉑的合金，是制造心臟起搏器、假牙齒橋以及其他醫(yī)療實(shí)驗(yàn)設(shè)備的重要材料;把一種特制的鉑電極插入血管，就能幫助醫(yī)生診斷多種疾病，特別是心臟病;鉑電極還可以用做人工耳蝸，以造福于許多不適于使用普通助聽(tīng)器的嚴(yán)重耳聾病人……

大家知道，器官移植的最大障礙是受體對(duì)供體的排異反應(yīng)，由于鉑具有良好的生物相容性，所以可以用來(lái)使移植體定位牢固。為了使放射性同位素藥物能夠準(zhǔn)確、有效地治療癌癥，也可以把這種藥物裝到鉑囊里，通過(guò)塑料管接近腫瘤，這樣既能保護(hù)病人免受β射線和低能γ射線的有害影響，又能讓高能γ射線去置癌細(xì)胞于死地。

鉑也是幫助人們開(kāi)拓醫(yī)學(xué)尖端領(lǐng)域的得力工具?，F(xiàn)在，科技工作者可以利用極細(xì)的鉑合金絲穿過(guò)一個(gè)細(xì)胞，研究這個(gè)細(xì)胞同周?chē)?xì)胞的作用，從而為利用顯微電極探索神經(jīng)系統(tǒng)復(fù)雜組成的奧秘打開(kāi)方便之門(mén)。