小“铂”上学记
时间：2023-05-28 14:00:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
丁美芳，张来英，朱亚先
厦门大学化学化工学院，福建 厦门 361005
“铃铃铃～”
“小铂，快起床啦！”
今天是开学第一天，小铂迅速地起床洗漱、吃饭、换上校服，来到了元素班门口，心里想着：我会在这里有怎样的一段旅途呢……
“同学们，这是新来的同学。你的座位是元素班级d区第VIII族第六周期，在元素班学号为78，给大家做个自我介绍吧。”
小铂低着头小声地说道：“我……我的相对原子质量为195.05，密度为21.45 g·cm-3，熔点是1772 °C，沸点是3827 °C。我不太擅长和别人交流，可能大家会觉得我性格孤僻，但其……其实，我也很想和大家成为好朋友的[1-3]。”
老师微笑着说：“铂同学，欢迎你来到元素班，相信你能和大家成为很好的朋友，也希望你能在元素班度过一段愉快的时光。”老师说完，教室里响起了热烈的掌声，小铂心里也暖暖的。
下课后，小铂准备到外面转转，放松一下，没想到碰到了钌、铑、钯、锇、铱结着伴跑来，气喘吁吁地跟小铂打招呼：“铂，你好呀！总算是碰见认识的同学了，我们迷路了，不知道在哪儿报道呢……”
原来是与金、银一样有着“贵金属”美誉的铂系小伙伴们(图1)，他们都有特别可贵的性能，而且资源珍稀，在自然界中常常一起分散在冲积矿床和砂积矿床的多种矿物中[1]。其中，“铂”是第一个被发现的铂系元素。
图1 铂系元素
小铂高兴地朝他们挥手：“你们好！我们班就在前面，我带你们去吧。”
没想到开学第一天就遇到了老朋友，让拘束的小铂一下子放松了下来，一路上铂系元素们说说笑笑。
“你们的皮肤都是银白色的，而我是蓝灰色的，这么看我还显得有点不合群了呢！”锇探了探头。
铱拍了拍锇的肩膀说：“怎么会呢，没有了你，我可没法制成坚硬耐磨、使用年限长的轴承呢！而且我还听说，你和铂做成的手术刀可是坚硬又锋利呢！”
老师见小铂带来了新同学，笑着说道：“你们好呀，欢迎你们加入元素班。在生活的方方面面经常能看到铂系元素的身影，虽然你们在很多方面都很相似，但同时你们也有各自的个性。很期待你们在元素班的表现，以后大家可要互帮互助呀！”
小铂和其他铂系元素连忙点点头，回答道：“谢谢老师，我们会加油的！”
第二天，老师面带笑容地走进教室，在黑板上写下“认识自己”四个字，转身对同学们说道：“同学们，你们对自己是否有足够的认识呢？这堂课，我将带着大家通过一些有趣的形式来认识自己，跟我走吧！”
2.1 发展历史
首先来到的是元素学院的历史馆。“这里面记载着每个元素的发现，咱们都进去看看吧！”老师介绍道。
铂作为第一个被发现的铂系元素，大家都很想知道他是怎么被发现的，于是铂系的朋友们就迫不及待地开始翻找起来。
小铂迅速浏览着书架上的编号：“找到了！在20亿年前，由星球爆炸形成的巨大陨石撞击地球，地球上便出现了各种稀有而宝贵的金属，铂金宝宝也从此诞生了[4]。”
“我也找到啦！前哥伦布时期的南美洲原住民首先使用铂来制作手工艺品，在16世纪被西班牙人引用为乔科地区的黄金伴奏[4]。哇！原来铂在这么早就开始被人们运用了。”钌对小铂竖起了大拇指。
铑也捧着一本书过来补充：“古埃及人、古印加文明以及西班牙淘金者们都曾淘到过铂金呢！哈哈，不过他们由于急于搜寻黄金，竟误认为铂金是下等金属。直到1735年西班牙人乌略亚发现一块难以加工的金属，给他取名为platinum；
1748年英国沃森才确认这是一种新元素[1]。”
大家不禁感叹：“一种新元素的发现是多么地不容易呀……”
2.2 化学性质
接着，老师领着同学们来到了实验室，给大家介绍各种试剂的作用。实验台上摆满了五颜六色的试剂和各种各样的仪器，看着特别好玩的样子，同学们一个个跃跃欲试。
贴着“氢氧化钠溶液”“盐酸”“硫酸”“王水”等标签的瓶瓶罐罐跟小铂打招呼：“铂，你好呀，我们做个小游戏吧：你跟我们每个人握个手。”
小铂有点迟疑，先将手伸向了氢氧化钠溶液，发现没有任何变化。
氢氧化钠溶液笑着对小铂说：“放心好啦，你可是刀枪不入呢！像我和盐酸、硫酸这种普通的酸碱可都伤害不了你的。”
果然，小铂和盐酸、硫酸握完手后也都安然无恙。
正当小铂得意之时，王水大哥走过来拉住了小铂的手。“不好！”小铂尖叫了起来，手已经开始溶解了，还有气泡冒出。小铂本能地迅速甩开王水大哥的手，躲到了老师身后。
老师见状，忙带着小铂将手上的王水冲洗干净，对小铂说：“以后来实验室千万不要轻易触碰化学试剂！虽然你的自我保护能力很强，但王水中硝酸的氧化作用和盐酸的配合作用，很少有人能抵挡得住哦!”老师边说边在黑板上写出化学反应方程式：
“另外，在盐酸和高氯酸的合作下或是盐酸和过氧化氢的合作下，你也会被他们伤害的。”
“老师，我知道了，谢谢您的提醒。”小铂听话地回答。
2.3 化合物
“同学们，经过刚刚的学习，大家对自己了解得怎么样了？现在，老师给你们发放一个小试卷，大家自我测试一下吧。”老师说道。
小铂拿到试卷，上面写着“请写出以下化合物的一种制备方法：(1) 氯铂酸；
(2) 二氧化铂；
(3) 六氟合铂酸氧。”
“氯铂酸”对于小铂来说并不是难事，刚刚与王水大哥的一战就生成了氯铂酸，他能用来制备贵金属催化剂、贵金属涂镀；
而“二氧化铂”可以由氯铂酸和硝酸钠在500 °C的条件下共熔制备：
但是对于“六氟合铂酸氧”，小铂没听说过，也没见过。怎么办呢？小铂发愁了。
这时，老师递过来一副VR眼镜，小铂赶紧戴上。眼镜里出现了一个实验室，里面有位研究人员，他正将六氟化铂与等摩尔的氧气在室温下混合，奇迹发生了，竟然有深红色的固体产生！
小铂走上前：“你好，我是铂元素，好像穿越到了这里……”
听到是铂元素，研究人员露出了惊喜的笑容，连忙向小铂介绍自己：“你好，我是巴特列特，正在研究你的家人呢！快过来看，我好像合成了你们家族的新成员。”
为了确认深红色固体的组成，巴特列特带着小铂一起，做了这深红色固体的X射线衍射分析等实验，最后确定这个化合物的化学式为O2PtF6，正是六氟合铂酸氧！
“天啊，强势的氧王子居然也有正价！六氟化铂的氧化性也太强了吧。”巴特列特欢欣鼓舞着。这是人类第一次制得氧的正价盐。
喜悦之余，巴特列特看着小铂：“既然六氟化铂的氧化性那么强，可以和氧气反应，那能不能和第一电离能与氧相近且还略低的氙气反应呢？”
带着疑问，巴特列特仿照合成六氟合铂酸氧的方法，将六氟化铂的蒸气与等摩尔的氙混合，在室温下有一种橙黄色固体产生！经分析检测，橙黄色固体是六氟合铂酸氙(XePtF6)！巴特列特激动地将小铂抱了起来，庆祝着具有伟大历史意义的第一个稀有气体化合物的诞生。
小铂惊讶地瞪大眼睛，说道：“巴特列特，你真是个伟大的科学家，我很开心见证了这一刻。”
小铂挥手跟巴特列特告别，取下眼镜，回到了座位上，自信地在试卷上写下了六氟合铂酸氧的制备方法。
一周很快过去了，班主任布置了周末作文——我的梦想。小铂有点垂头丧气，他不知道自己能做什么。
小铂决定出去寻找灵感。
3.1 电极
他首先来到学校的实验楼，走进了一间“电化学实验室”。
实验老师正手拿着一支铂电极在准备实验，他打量了一下小铂说：“其实，我们早就认识了啊！因为你稳定的化学性质，常常用作一些电极的电子导体，你本身是不参与电极反应的。”
小铂指着实验台上的一个电极问：“这也是铂电极吗？您手上的电极片是亮闪闪的，可他的电极片却黑乎乎的。”
实验老师解释道：“是啊，这是铂黑电极哦，我手上的是光亮铂电极(图2(a))。在铂表面作电镀处理，生成黑色的‘铂绒’就成铂黑电极啦(图2(b))。别小看了铂黑电极表面上的‘铂绒’哦，有了他，就可以增加活性和电极的表面积，如果在气体电极中，可以增加电极反应速率，加速达到平衡，当有电流通过时还可以减少极化。而不镀铂黑的光亮电导电极，只能在较小电导率的溶液中使用。”
图2 光亮铂电极(a)和铂黑电极(b)
看着小铂一知半解的样子，实验老师打趣地说：“这个工作在研究中很重要哦，你就别走了，这样你就会很清楚铂作为电极在电化学中的作用啦！”
小铂礼貌地说道：“谢谢您让我在电池中发挥作用！但是，我还想继续寻找我的梦想……”
3.2 催化剂
从实验室出来，小铂遇到了班主任，小铂向班主任说了自己的困惑，央求班主任带着他寻找梦想。班主任带着小铂来到了一个石油化工厂。
一些穿着工作服的人正在往罐子里倒球形颗粒，小铂好奇地走过去问：“叔叔好，请问这些都是什么呀？”
师傅回答道：“他们是铂催化剂，用来催化重整石油。”
小铂重复着：“催化重整石油……那是什么呢？”
师傅放下手中的活，不紧不慢地说：“催化重整就是把石油中的分子结构重排，生产富含芳烃、高辛烷值汽油。你要是有兴趣，可以体验一下这个过程哦。”
师傅将小铂放到γ-Al2O3上，和其他铂催化剂一起倒入反应罐中。小铂感觉热了起来，一下子天旋地转，和石油里的分子混在一起。其他铂催化剂和一些分子结合后没过多久，那些分子有的改变了自己的形状；
有的变成了几个小分子，还释放出了一些气体。从反应罐中出来，小铂发现自己和其他铂催化剂都还是原来的样子，觉得特别惊奇。
师傅拍拍小铂的肩膀说道：“这就是催化剂的魔力，在反应前后自身不会发生变化，但能加快反应速度。催化重整反应需要金属中心来催化加氢和脱氢反应，而铂具有空的d轨道，能提供足够的金属中心，很适合作为催化重整的催化剂。刚刚我们用的是只有铂一种金属的催化剂，实际上常常会让铂和其他金属合作，不但可以提高催化能力，还能延长催化剂的寿命[5]。”
“除此以外你们还有吃苦耐劳的好品质呢！就算在高温等恶劣条件下也能保证自己的工作效率，所以你们非常适合作为催化剂在多种化学反应中使用(图3)。比如氨氧化、不饱和化合物氧化加氢、一氧化碳和氮氧化物脱除过程，都会用到铂作催化剂，能大大提高反应速率。”班主任走过来补充道。
图3 铂催化剂
“没想到我们还能在化学工业上发挥这么大用处呢……”小铂挠挠头，不好意思地说道。
3.3 医疗
离开了工厂，班主任又带着小铂来到医院。
科室主任热情地接待了他们，老师微笑着说：“今天带小铂到医院来做个实践活动，展示一下他们在医疗上的作用，请您给小铂同学解解惑呢！”
“没问题，跟我来吧。”主任爽快地答应了，边走边介绍道，“铂类抗癌药物现在可是癌症化疗中不可缺少的药物，临床上对卵巢癌、前列腺癌、睾丸癌、肺癌等多种实体肿瘤都有非常明显的疗效。目前呀，已经上市的铂类抗癌药物有四种：顺铂、卡铂、奥沙利铂和奈达铂(图4)；
当然了，还有一些正在研制阶段的新药，比如环铂、乐铂、硫铂等[6]。不同的药物特点不同，作用效果也不尽相同。我先带你们见一个病人吧。”小铂紧紧地跟在医生身后。
图4 铂类抗癌药物
“李大爷，今天感觉怎么样呀？”医生询问病人的身体状况，并查看了各项检查指标。
“这个疗程结束了，指标很乐观，您回家休养一段。”
医生一边写着医嘱一边向小铂介绍：“对于结肠癌患者，铂类制剂以奥沙利铂最为常用，也可以使用顺铂、卡铂等铂剂。顺铂和卡铂在很多癌症的治疗上都有比较理想的效果，并且卡铂副作用较小。针对这位病友，我们对症下药地选用了第三代铂类抗癌药物卡铂进行治疗[6]。”
李大爷听着医生的解释，拉着小铂的手说：“是呀，医生都是根据我们每个人不同的情况做出最好的判断。我用这个药也有一段时间了，现在病情已经有好转了，真的太感谢你们了。”
医生接着说：“不过呢，这个药物还是有一定毒副作用的，病人使用后可能会出现迟钝、感觉异常、恶心、呕吐和腹泻等情况，其他种类的药物也都或多或少有些毒副作用，因此还需要不断寻找毒性较小而临床效果又较好的其他药物。”
小铂听了点点头：“是啊，要有更多的铂投入到医疗事业中才行。”
3.4 珠宝
夜幕降临，班主任和小铂准备回家。
在回家的路上，老师手上的戒指突然开口说话了：“小铂，你发现我了吗！我是白金戒指哦。我可是见证了老师的爱情呢！”
老师转了转手上的戒指，说道：“铂在生活中还有一个重要的角色，就是作为饰品佩戴。它不会因为日常佩戴而变质或褪色，它的光泽始终如初，即使和生活中常见的酸性物质接触，如温泉中的硫、漂白剂、泳池中的氯或是汗水等，都不会受到影响，可以在任何时候放心地佩戴铂金首饰。”
到家了，分别的时候小铂依依不舍地对老师说：“老师，谢谢您！我好像对自己的未来有方向了。”
“那就好，老师希望你能确定自己的目标，找到自己人生的意义，周一学校见。”班主任跟小铂挥了挥手。
那天晚上，小铂美美地进入了梦乡，梦见开发了自己很多新的用途，实现了为人类发展做出贡献的梦想。
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