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你听说过“钯”吗?这种在《钢铁侠》里出现过,比还黄金稀贵,你见过吗?
在漫威电影中,钢铁侠装甲的动力源是一个以钯为核心的小型核反应堆。科幻的灵感也许来自金属钯能吸收大量的氢气(自身体积的上千倍),这也是其他金属不具备的独特性质。钯,这种在日常生活中知名度很低的贵金属,近十年来价格涨幅高居榜首,远超过我们所熟知的黄金和白银,目前每盎司(oz)钯的价格已接近黄金的1.5倍,铂的两倍。
全世界铂族金属总储量估计只有11万吨,其中钯占约35%,平均地壳含量不足0.ppm(1ppm=1mg/kg),比黄金还稀有。
钯的分布非常不均,世界四分之三的储量集中在南非、俄罗斯和北美等少数地区、钯具有密度大、熔点高、不易氧化等一些铂族元素共有的特点,因此首先受到珠宝商的青睐,并被称为“钯金”。用钯金打造的首饰和金、铂制品一样令人赏心悦目,而且历久如新,具有收藏价值。
你是不是以为,这么金贵的金属,离我们一定很遥远?其实不然!我们来看一下。
这个东西认识吗?汽车的三元催化剂!
由于这种催化器含有钯(Pd)、铑(Rh)、铂(Pt)三种贵金属,故称之为“三元”。其中,铑和铂主要负责催化还原,即将氮氧化物转化为氮气和氧气;而钯和铂主要负责催化氧化,即将碳氢化合物和一氧化碳转化为水和二氧化碳。借助三元催化装置,汽车的尾气净化效率能到达90%以上。可以说,如今我们行驶在日渐拥堵的城市街道,却仍能呼吸新鲜空气,欣赏天高云淡,这三种贵金属元素功不可没。
这下知道为什么三元催化这么值钱了吗?
难觅替身
钯高昂的价格促使人们寻找钯的替代品。然而,无论是在有机合成领域还是对于汽车的尾气净化,钯的优异催化性都很难被其他廉价金属所替代。
即便是同为贵金属并且与钯同族的铂,两者在性能上仍然存在一些微妙的差异。比如催化剂涂层上的钯颗粒比铂颗粒具有更好的热稳定性,所以用铂或其他金属替换三元催化器中的钯还需要很长的时间,并且有待重大的技术改进。
化学的世界中充满了辩证法。钯制成的珠宝首饰光彩迷人、更经得起岁月的磨砺。然而,由于特殊的电子轨道结构,高度稳定的钯在适当条件下也可以作为一种高效的催化剂,只要一点点用量,就能起到“四两拨千斤”的效果,加速很多在常态下难以完成的化学反应。
在和而不同、变化万千的元素世界中寻找规律,使宝贵资源能够物尽其用而造福人类,这或许正是化学的魅力所在。