铂及铂族元素的分析介绍及鉴定方法

一、铂族概述

铂（Platinum）的发现早在几千年之前，但对铂的性能并无所知。最初有人认为它是有害的物品，后来有人渐渐认为它是白色的金子，所以叫它“白金”。后来又称它为“次银”。据考在15世纪末期以前，南美印第安人已经用铂来作饰品了。从智利、北厄瓜多尔等一些地方的考古发掘中，已经发现了许多铂制品。看来当时的西班牙殖民者对这些方面并无所知，据说直到1775年当西班牙人得到铂之后，还把它扔到河里，以防不测。化学家马凯和鲍迈首次在巴黎熔化了铂，制成小块铂板。到19世纪末，铂才被正式利用，并用它镶嵌宝石。

1918年，在俄国乌拉尔的下塔吉尔地区发现了铂矿砂。俄国学者普·格·索博列夫斯基等发明粉末法冶炼铂。与此相隔不久在非洲和加拿大也发现了铂族金属矿产地。自第二次世界大战前夕，人们开始重视铂族金属的应用。这类铂族金属及其合金的共同特点是耐高温、高温下强度好、抗腐蚀、抗氧化、耐磨、高延展性、低膨胀性，也是热、电的良导体，因而广泛应用于国防、化工、电子等工业，如卫星、火箭、喷气式飞机等有关领域。所以铂族金属的年产量也逐渐增加。

目前铂族金属已成为现代高新工业技术领域不可缺少的材料。当然将其用于首饰自然较为可贵。

铂（Pt）属于铂族元素。铂族元素包括锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）、钌（Ru）、铑（Rh）、钯（Pd）六个元素。由于在元素周期表上的镧系元素中，原子和离子半径在总的趋势上是随原子序数的增加而逐渐缩小，此称“镧系收缩”。致使镧系之后的第六周期的元素与同一族中第五周期的元素，其原子和离子半径十分相近，也就是说使Ru、Rh、Pd、与Os、Ir、Pt的原子半径相近，它们与Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au的原子半径也相差不多，它们的电负性大小和电子层构型也很相似，所以铂族元素之间及与这些元素可形成类质同象或金属互化物。

（一）形态

铂族元素所形成的矿物，一般呈完好的晶体者很少见，多为颗粒状，细小而分散，经常呈不规则粒状、扁平粒状、浑圆粒状，也有呈柱状、长柱状、板状、双锥状等。

（二）物理特性

铂族元素所形成的各种矿物，其物理特性也非常相似，一般多为银白色、锡白色、铅灰色、钢灰色或铁黑色，也有呈淡黄色、铜黄色或褐黄色，表面常有锖色。金属光泽，不透明，相对密度大，Ru、Rh、Pd为轻铂金属，密度约为12g／cm3；Os、Ir、Pt为重铂金属，密度约为22g／cm3，熔点很高，最高者为Os，熔点为3 000±10℃，最低者为Pd，熔点为1 552℃。Ir为2 410℃、Ru为2 250℃、Rh为1 966℃、Pt为1 769℃。延展性也很强，易于拉伸，铂族元素对酸的化学稳定性较高，Ru、Rh、Os、Ir对酸的稳定性特别高，它们不仅不溶于强酸，而且也不溶于王水。Pd和Pt可溶于王水，尤其是Pd还可溶于浓的硝酸和热的硫酸。

（三）产状及产地

铂族矿物主要产于基性及超基性岩中。各类基性及超基性岩中往往皆可含有铂及铂族元素矿产，大致可分为如下几种类型。

（1）铂族元素与铬铁矿紧密共生，往往含Os、Ir、Ru、Pt，但含量较低而分布普遍。

（2）铂矿体与铜、镍硫化物，磁黄铁矿，镍黄铁矿，黄铜矿紧密伴生，也有的仅为黄铜矿或黄铜矿和黄铁矿，或与钛磁铁矿紧密伴生。皆以含Pt、Pd为主，有的是目前提取铂、钯的主要来源。

（3）铂赋存于基性岩、超基岩中而不与硫化物共生，只是以铂、钯矿为主。与首饰有关的几种常见贵金属（包括铂族元素）的某些性质见表15-3-1。

表15-3-1　铂族元素的某些物理性质

另外据有关专家分析，在小行星体上铂系列元素的含量是极高的，如一个20亿t重的小行星含铂族系列贵金属元素就可占到7 500t之多。假若外太空资源能开发利用，铂族系列贵金属元素的产量是极为丰富的。当然这是科学理论的推导，事实还有待实践证明。

二、铂（PIatinum）

这里对铂的描述是以自然铂为标准。

1.化学组成

铂的化学式为Pt，俗称铂金，为自然金属元素单质矿物。在自然界形成的矿物称“自然铂”。成分中常含有Ir（≤28%）、Pd（≤37%）、Fe（≤20%）、Cu（≤13%）、Rh（≤7%）、Ni（≤3%）等，当这些元素在铂中含量较高时可成为自然铂的变种，依次为：铱自然铂、钯自然铂、铁自然铂（亦称粗铂矿）、铜自然铂、铑自然铂、镍自然铂等。

2.形态及特性

铂属等轴晶系晶体，呈细粒状或葡萄状，偶尔有小立方体（图15-3-1），锡白色，表面可带浅黄色色调，金属光泽，无解理，摩氏硬度为4，密度为21.5g／cm3，是金属、贵金属中密度较大者，具很好的延展性和可锻性，具良好的导电、导热性。其延展性随铂中杂质含量的增加而降低。

铂的熔点很高，为1 769℃，所以在一般打金小店很难维修或加工这种铂金首饰。

铂有很好的化学稳定性，受热不会变色变暗，在常温下不与各种酸（硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸、有机酸）发生反应。铂可溶于王水，形成橙黄色氢氯铂酸溶液，在热硫酸中尚可缓慢溶解。

图15-3-1　铂的晶体形态［据（英）卡利霍尔，2007］

纯铂中加入5%的其他金属形成合金即可增加铂的强度，如钯和钴与铂制成的合金比纯铂软，如加入铜成铜铂合金则更软。所以钴、钯与铜的合金往往用于镶嵌首饰，成Pt950或Pt900铂金首饰。

3.产状及产地

铁矿床，伴生矿物常为砷铂矿、锇铱矿、铱铂矿、锑钯矿、自然铱、自然钯、自然金、铜镍硫化物、铬尖晶石等。

铂矿床主要产于基性及超基性岩中，内生矿床岩浆型，如南非布什维尔德、加拿大的萨得伯利、美国蒙大拿州的斯蒂尔沃特、俄罗斯的乌拉尔、芬兰的希图拉等地。

热液型的矿床主要产于南非的德兰士瓦、美国怀俄明州等地。砂矿型的铂矿主要产于南非的维特瓦特斯兰德、俄罗斯的乌拉尔、澳大利亚的维多利亚、哥伦比亚的乔科、日本空志川等地。世界上铂矿资源主要是在俄罗斯、加拿大、南非、哥伦比亚、美国等。

中国的铂矿床主要产于硅镁质岩浆型的硫化矿床中，如云南、青海、甘肃、河北等地；铬铁矿型的主要产于河北、河南、陕西等地；辉石岩型的产于云南、河北。湖北为沉积岩型，砂矿型的产于内蒙古、陕西、青海、河北等地。

4.市场上常见的铂金首饰品种

（1）Pt990。这种铂饰品又称“足铂”，有人叫它“足白金”。含铂量不少于99%（或990‰），印记标“Pt990”或标“足铂”，也有的标上实际含量。这种足铂因硬度偏小，强度差，一般不用于镶嵌首饰，而只用于纯铂饰品。

（2）Pt950。这种铂饰品的含铂量为不小于95%，钯占5%，印记为“Pt950”或“PLATINA950”。这种含Pt95%的饰品不仅流行于欧美各国，现在在中国也十分流行。Pt950的强度适当，是人们所喜爱的首饰镶嵌材料。

（3）Pt900。这种铂饰品的铂含量不少于90%，钯占10%，印记为“Pt900”“铂900”。Pt900的强度适当，常用作首饰镶嵌，尤其牢固。镶嵌的宝石、钻石不易脱落。但在中国市场上，消费者总认为Pt900含铂量太低，所以销售情况赶不上Pt950。(www.xing528.com)

可见纯铂首饰很少或不存在，以上所举出的这几种铂金首饰全是钯铂合金。尤其不同国家和不同地区对铂金首饰的要求也不一致，见表15-3-1。意大利、日本生产的铂金首饰多为Pt占75%～95%，钯占5%～25%。

（4）不含Pt的K白金应叫白色K金，它的主要成分为黄金，一般是黄金与其他金属（如钯、镍、银、铜、锌等）的合金。其中18K白金即含黄金75%，因饰品呈白色所以易与铂金饰品相混淆，其实其中完全不含铂金。这类首饰上的印记经常标“18K”或“750”、“14K”、“585”等，标记上无Pt字样。

（5）镀铑首饰。往往是在K白金首饰或白银首饰上镀铑，因铑的反射率比铂高，镀铑以后的首饰则更加洁白亮丽。

（6）仿白金。它是用80%的黄金、16%的镍、3%的锌、1%的铜，熔炼合成的合金，呈白色，硬度亦高，但其中根本无铂金。这种仿白金，实际为假铂金。其首饰上一般不打印记，但因含黄金量高，所以价格也不太低，颜色又白，很像铂金饰品，因此在市场上仍有销路。

还有一个值得注意的问题是在各种铂金、K白金首饰的成分里掺铁，铁的价格低，加铁后则降低了成本，这实际上是一种不道德的掺假行为。

5.鉴别特征

为了区别各种白色贵重金属首饰，可以从以下几方面进行测试。

（1）白色K白金，首饰的硬度大、密度大、熔点高，区别于白银首饰和K白金首饰。

（2）铂金首饰光泽不如K白金强。铂金首饰颜色有锡白、钢灰色。白银首饰和K白金首饰呈微带黄色色调的银白色。

（3）密度特小的白色金属形若铂金，实为钯金，掂在手里轻轻的，其标记为“Pd950”（详见钯金章节）。

（4）铂金首饰经火烧、高温处理颜色不变，白银首饰火烧后即变润红色至黑红色。其他K白金首饰则变黑灰色。

（5）铂金首饰表面光亮，白银首饰表面常因氧化而变暗或产生黑色斑点。

（6）铂金首饰落地或互相碰撞声音脆，银饰品则声音比较沉闷。

（7）铂金首饰遇硝酸或盐酸无反应，银首饰则易于溶解或其条痕消失或产生白色氯化银沉淀。

（8）各种铂金、K白金、白银首饰掺铁者可被磁石吸引，是为质量低劣品。

（9）看首饰上的印记，有Pt者为铂金；有18K或750者为K白金含的是黄金，有S或925者为白银；无印记者为仿制品或其他合金，属非正规产品。

（10）如果条件允许可用测金仪、光谱等仪器测试，这样既可测得金属或贵金属的成分含量，又可得出其含量之间的比例。

（11）最近深圳市场上出现一种硬千足铂金，硬度超过18K金，具有良好的延展性和强度这一产品可不易变形，同样款式制作的产品，密度更小，且耐磨、耐腐蚀，这就可以解决了铂金设计上的局限性，据悉，这一技术为深圳市意大隆珠宝公司的专利。其产品正在推广中。

三、钯（PaIIadium）

钯又称“钯金”。人们对贵重白色金属，特别是包括钯金在内的铂族元素认识和开发利用较晚，大约自第一次世界大战之后，由于军事工业、尖端技术的兴起，有了对铂族元素的需要，随之产量大增。近代钯金广泛地应用于国防、化工、电子等现代高新工业技术领域，如卫星、火箭、喷气式飞机等有关领域。如今把它用作首饰，当然是比较可贵的。

1.化学组成

化学式为Pd，主要以金属元素矿物形式存在，呈固溶体或金属互化物。成分比较纯净，也可含有微量的金、银、铜、铂、铱、钌、铑、铅等。

2.物理化学特性

钯呈银白色，表面略带白的钢灰色，抛光后成为亮白，金属光泽，很像铂金，摩氏硬度为4.5～5，比铂金高，密度却比铂金小得多，差不多只有铂金的一半（铂按纯者为21.5g／cm3，钯金是10.8～11.9g／cm3），所以同样大小的一个戒指或项链，钯金的就比铂金的轻得多。钯熔点为1 553℃，与铂金有同样的高延展性、低膨胀性及抗氧化、耐腐蚀、耐高温，也是热、电的良导体，在常温下空气中有不变色、不生锈的特点。钯金首饰与铂金首饰同样靓丽，但在市场上一般还不为买家所接受，所以销量不是太好。

3.产状及产地

其产状同铂金，即主要产于基性超基性岩铬矿床、铜镍硫化物矿床及相关的砂矿中，与铬铁矿、橄榄石、辉石等共生。其产地也与铂金相同，产于铂金矿床中，如中国产铂族元素的一些矿床也大都为铂、钯共生。

4.市场上常见的钯金品种与鉴别

当前市场上见到的钯金是Pd，占95%的钯金首饰，其印记为“Pd950”。

它确实很像铂金首饰，鉴别方法除根据其印记外，最简单的是因钯金的密度特小，以手掂之有轻轻的感觉，易识别之。

钯和铂可以组成铂钯合金，其中铂含量常占75%，日本和意大利生产这种合金最多。

四、铱（Iridium）

铱的元素符号为Ir。

铱属铂族元素贵金属。银白色，高温时具有延展性，可拉成丝，也可压成薄片，熔点为2 454℃，密度为22.421g／cm3，硬度比铂还高，约为7，性脆。

化学性质稳定，不溶于王水。在铂族元素中其价格是较低的，故在首饰行业中与铂组合成铂铱合金，作为镶嵌的用料。

五、铑（Rhodium）

铑的元素符号为Rh，属贵金属。色白，强金属光泽，密度为12.44g／cm3，硬度较高为4～4.5，熔点为1 955℃，耐腐蚀。因产量较少故价格比其他铂族金属昂贵，所以很少在首饰行业中用作合金镶嵌，一般是镀于银器或其他金属表面（如18K金表壳上），以增强其光泽，也可提高其抗腐蚀的能力。