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貴金屬

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惰性金屬

貴金屬（英語：Noble metal），又稱惰性金屬，是一類活性較低，室溫下抗氧化和耐腐蝕能力極強的金屬，在自然界中通常能以電離態穩定存在（稱自然金屬（英語：Native metals）），且在地殼中含量稀少。一般認定的貴金屬包括金、銀和六個鉑族元素：釕、銠、鈀、鋨、銥和鉑，其中金、銀、鉑、鈀又被稱為貴重金屬（英語：Precious metal，中文亦常譯作貴金屬），在國際上被認可為期貨、期權及ETF的交易資產，各有其專屬的ISO 4217貨幣代碼。此外，有些學者把錸、銅和汞等也算作貴金屬的一員。另一方面，並非所有耐腐蝕金屬都被認為是貴金屬。例如鈦、鋯、鉿、鈮和鉭等雖然都具有極佳的耐腐蝕能力，但它們並未被歸類為貴金屬。[1]

此條目的主題是耐腐蝕且稀有的穩定金屬。關於具有高經濟價值及較強保值能力，被國際認可為期貨等衍生性金融商品之交易對象的金屬，請見「貴重金屬」。
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貴金屬，以及被視為準貴金屬的錸、銅和汞之單質。排序按照它們在元素週期表的位置。

貴金屬不和常見的酸起反應，但有些貴金屬如鈀、銀、鉑、金等會溶於王水。按標準電極電勢排列，貴金屬排列靠前，說明抵抗腐蝕能力較強。從原子結構來看，貴金屬原子的外層電子數基本飽和，所以不易和其他元素化合，但鉑有d軌態電子層跨越費米能階，因此會有不穩定的化學反應，可以作為催化劑使用。用超真空清洗貴金屬會發現很容易清洗乾淨，並能長期保持清潔，但例如鉑清洗後會立即吸附一層一氧化碳。

定義

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元素週期表中貴金屬元素的位置：
 7  總是被視為貴金屬：釕（Ru）、銠（Rh）、鈀（Pd）、鋨（Os）、銥（Ir）、鉑（Pt）、金（Au）[2]
 1  通常被當作貴金屬：銀（Ag）[3]
 3  有時被歸為貴金屬：錸（Re）、銅（Cu）、汞（Hg）[4]
 5  在某些條件下符合貴金屬的定義：鍀（Tc）、砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi）、釙（Po）
「貴金屬」最普遍的定義範疇即是表中黑框內的八個元素，其中銀由於反應性（英語：Reactivity (chemistry)）相對較高而有時不被認為是貴金屬。[5]
註：
標有*的元素表示其可能會在潮濕空氣中失去光澤或被含氧和氧化劑的酸性溶液腐蝕
標有†的元素表示其會被硫或硫化氫腐蝕
標有§的元素表示其會被自身釋放的致電離輻射產生的臭氧所腐蝕

雖然不同文獻中所定義的貴金屬種類可能不盡相同，但往往包括金和六種鉑族金屬（釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑）[2]，而其他候選元素在週期表中也大多處在與標準貴金屬鄰近的位置。由於銀、銅和汞的化學活潑性較低，而錸在地殼中的稀有程度和黃金及鉑族金屬相當，故它們有時亦被列為貴金屬[4]，但它們在自然界中大多以與硫等元素結合的化合態存在，而較少以電離態的單質存在，且銅在地殼中的豐度頗高。

在個別的學術及產業領域中，被視為貴金屬的元素數量可能更少或更多。在物理學中，「noble metal」一詞通常僅專指11族的銅、銀和金三個元素[6][7]，因為它們的原子的d軌態全滿而較為「惰性」，而其他貴金屬（尤其是鉑族金屬）則因d軌態非全滿而具有顯著的催化性能。在牙科領域，銀通常不被視為貴金屬，因為它在口腔環境中會被腐蝕。[8]在化學中，noble metal一詞有時更廣泛地被用於指稱任何不與弱酸反應並釋放氫氣的金屬或類金屬元素，此時其定義範圍將擴大至鍀、錸、銅、汞、砷、銻、鉍和釙，以及前述的金、銀和鉑族金屬，儘管屬於類金屬的砷、銻和具有放射性的鍀、釙極少被視為貴金屬。

科學家根據計算出的屬性預測原子序介於108（𨭆）至116（鉝）的超重元素可能具有一些非常「貴金屬性」的特質。當前的實驗結果已證明𨭆表現出的化學性質與其較輕的同族元素鋨相似，而在針對鎶和鈇的初步化學實驗中它們也表現出部分較為惰性的化學性質，其中鎶的一些屬性似乎類似於其較輕同族元素汞。[9][10]然而，由於這些人造元素放射性極強、原子核極為不穩定，它們幾乎從來都不被納入貴金屬的範疇中。

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    釕條
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    銠粉末、銠圓柱和銠珠
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    鈀晶體
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    螺狀硫銀礦，主成分為硫化銀（Ag2S），為最重要的銀礦石
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    錸珠
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    鋨晶體
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    銥片
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    鉑晶體
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    金塊

特性

地球化學性質

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地球的上層大陸地殼中元素的相對豐度。可以發現豐度最低的元素主要為親鐵的貴金屬（圖中符號為紫色者即為貴金屬元素），它們大多隨着鐵和鎳沉降到地核深處，從而在地殼中極端稀有。至於碲和硒由於容易形成揮發性氫化物並逸散到太空中，因此在地殼中的稀有度可媲美貴金屬。

貴金屬中除銀之外皆為高度親鐵（英語：Goldschmidt classification）的元素[7]，它們在地球形成之初大多以固溶體或熔融態的形式溶解在鐵中，並和鐵、鎳等沉入地核，因此在地殼中含量極端稀少，它們在含有大量鐵和鎳的流星體中的豐度反而相對較高（銥是最著名的例子）。[11]大多數親鐵元素對氧的親和性較低，其中金的氧化物甚至在熱力學上是不穩定的。

由於具有較低的化學活性，銅、銀、金和六種鉑族金屬是少數在自然界中大量存在的自然金屬（英語：Native metals）。[來源請求]

耐腐蝕性

和其他金屬元素相比，貴金屬單質的反應性較低，不易被多數酸或鹼侵蝕。而其他耐腐蝕金屬如鈦、鋯、鉿、鈮和鉭等大多是靠表面鈍化形成的緻密氧化膜來抵禦腐蝕，本身其實是相當活潑的金屬。

釕不溶於王水（濃鹽酸和濃硝酸的混合物）和其他酸，在無氧環境下也很耐鹼，但會和有氧化劑共存的鹼反應。銠不溶於硝酸等酸類，塊狀時不受王水侵蝕，一定要在細粉末狀態下，才能與王水發生反應。鈀是鉑族中最具化學活性的元素，可溶於熱濃硝酸、熱濃硫酸和含氧化劑的鹽酸等。銀不和高溫下的鹼性氫氧化物反應，但可溶於硝酸和熱濃硫酸等。[7][12]

錸在反應性上缺乏貴金屬性質，雖然不受單一氫鹵酸侵蝕，但若和氧化劑共存則會迅速反應，錸也易溶於硝酸、雙氧水和溴水等。鋨在常溫下不易被王水等酸類侵蝕，但可溶於熱濃硫酸和熱濃硝酸。銥在環境條件下呈化學惰性（英語：Chemically inert），不被王水等酸類及氫氧化鹼侵蝕。[13]鉑不溶於單一酸，但易溶於王水和有氧化劑共存的鹽酸等。金不與單獨的氫鹵酸、硫酸、硝酸等酸反應，也不溶於無氧化劑共存的鹼，但可溶於王水和硒酸等。[7][14]

催化性能

貴金屬元素對許多化學反應具有高度的催化活性和高選擇性，因此工業上的氫化、脫氫、異構化、環化、聚合、氧化等反應中廣泛使用貴金屬作為催化劑。[7]此外汽車的催化轉換器中使用鉑、鈀和銠作為催化劑，可將汽車引擎產生的有害廢氣（如碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳等）轉化為對人體無害的氣體（如氮氣、氧氣、二氧化碳和水等）。[15]

另見

參考文獻

外部連結

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