化学视角下的“贵金属”：从noble到precious的演变

化学视角下的“贵金属”：从noble到precious的演变

在化学领域，“贵金属”这个词汇常常引发一些混淆。它究竟是指那些稀有且昂贵的金属，还是具有特殊化学性质的元素？本文将从化学专业的角度，为您解析“贵金属”的真正含义。

一谈到贵金属，普通人马上想到的就是金银，少数人会想到铂，剩下的金属几乎不可能出现，这是因为其他的在日常生活中太罕见了(很多人应该都不会读元素名称XD)。
当然，在化学爱好者里，贵金属则往往涉及到铂系六君子，因为他们确实也是“惰性”又“昂贵”。甚至一些人开始把铼(下期视频的主角)等元素加入其中。随意的扩大定义会产生不小的混乱，因此本期专栏就是想谈谈化学意义上的“贵金属”到底是什么。

金属铼

我认为，这里之所以会产生很多的混乱，可能是因为来源于一个翻译问题:

在中英翻译软件上搜索“noble metal”和“precious metal”，会发现中文居然都是“贵金属”，这非常不可思议，因为我们都知道noble和precious是两个意思不同的单词。precious是字面意义上的值钱，而noble是高贵，不是说一个东西值钱。参考化学上另外一类元素的名字，即惰性气体(氦氖氩氪氙氡)，它们的英文名就是“noble gas”。氩气作为空气中含量最大的惰性气体，也是含量第三高的气体，常常用作保护气，它并没有特别昂贵。所以说化学上的“贵金属”，常常指的是noble metal，更加侧重于化学性质上的惰性而不是价格。铷这样遇水就爆炸的强活性碱金属也十分昂贵，你会叫它贵金属吗？回到开头所述，之所以普通人只知金银铂，也是因为他们理解的是precious metal所对应的“贵金属”。

各元素丰度在地壳中的排名:
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那为什么化学惰性往往又和贵联系到一起呢？这其实是有一定关联的，但是不存在直接清晰的因果关系。我在地壳丰度排名的视频中说过，铂系和金银等元素，因为化学惰性常常以单质合金存在，从而非常亲“铁”，在地球形成之初就沉入地核，而人类现阶段的科技水平当然只能开发地壳，因此在地壳中它们就变的非常稀有了，开采困难必定导致成本高昂。但这也不是绝对的，因为还有很多其他的原因会导致其他元素在地壳中也非常稀有。因此，化学上的“贵金属”，很可能指的是一类化学活性低的金属元素，价格也相对高(但必须是它们的活性低才导致了它们在地壳中稀少)。按照这个标准，可以给元素“贵金属”属性上一个排名:

“贵金属”正统性排名
数据来源于维基，我这里大概翻译一下。铂系六个元素(钌铑钯锇铱铂)和金是7个最无争议的贵金属，银因为其稍高的化学活性有时不算。铜和汞因为较惰性有时算。而锝铼和一些主族金属和半金属则更少被认为是贵金属。其他的元素从任何角度看都不太像贵金属。

我拍摄的7种贵金属熔珠

上图是这七个元素的熔珠，质量均为1克左右，是按它们在周期表上的位置进行摆放的。判断化学活性有一个热力学上的粗略标准，即水溶液中“金属离子”的电极电势。然而在铜离子为何变绿那期视频中提过，很多过渡金属并不容易形成纯水合离子。因此，纯水合离子的电势只能是一个粗略标准:

电极电势排名
可以说，传统认为的贵金属(加上银)，除了汞，基本上就是溶液中最难氧化成水合化合物的一类金属了(标准电极电势SRP高)，而且具有金属元素中比较高的电负性(EN)和电子亲核能(EA)。但是，金属的活性不是仅仅取决于热力学因素，也不是仅限于溶液。所以说，常温为液体的汞在反应上就要快一些，因此表观上比银活泼。它还很亲硫，因此常常以硫化物形式成矿，而不是单质(当然天然汞矿也是有的，据说还有天然的水银湖存在)。铜虽然非常容易氧化，但自然界存在吨级的金属铜矿，说明实际上氧化还是有难度的。铜化合物矿也极容易还原，因此铜也成为了人类第一种大规模应用的金属材料。银和铜汞一样亲硫，所以在空气中经常容易变暗生成硫化物，因此偶尔被开除也正常。

剩下的标蓝色的元素虽然有一定的惰性(常常来源于动力学)，但总体上都是亲氧元素，你常常会在氧化物和含氧酸盐中发现它们。只不过有时，铼这样的稀散元素会因为分布过于分散导致其价格较高，但是这不足以让它成为“贵金属”的一员。铼的性质更接近钒族和铬族，因此在形成金属多重键上的能力则非常厉害，大家可以在下一期视频中看到铼形成的这类奇特化合物。