科普 别被铂金戒指骗了:浓硫酸的崛起!

 “爱情永恒，天长地久”之类的话，说时容易做时难，但毕竟有可能达到。但馆长友情提醒各位女生，铂金“永恒纯净，天长地久”之类的说辞，套用近年来的一句流行语：——完全是彻头彻尾的谎言。铂金虽然貌似高贵，但也不是什么”百毒不侵”之物，离“天长地久”还差得远。王水，就能轻松搞定它。

     那除了王水之外？铂是否就刀枪不入了呢？非也，非也，能腐蚀铂金的东西多了去了，例如，浓硫酸——没想到吧。让我们来眼见为实。

腐蚀工况：98%浓硫酸，温度338°C，煮沸24小时。

腐蚀前：好大一片铂！（其实重量只有0.3987克），纯度99.9%。

腐蚀后：变麻子了！（24小时减重0.8%）

不过，事实就是如此，(馆长又要开始感叹:”绳命是入刺地紧猜，忍生是朵么地回晃”)，在感叹之余，让我们看看这是为什么。

铂在高温浓硫酸中，会发生如下一些反应，这就是能造成腐蚀的原因：

    2Pt + 7H2SO4 ---> 2H[Pt(SO4)2H2O] + 3SO2 + 4H2O

      Pt + 4H2SO4 ---> Pt(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O

   但反应的速度，却受多种因素的控制：

 1.温度：块状致密的铂金，在92%以上的硫酸中，只要温度高于220℃，就开始发生可以觉察的腐蚀，在250°C的95% -96%的硫酸中，腐蚀速率达到了0.13mm/年，对于贵金属来说已经脱离了“耐腐蚀性好”的范畴，在280°C以上，温度每升高20°C，铂金的腐蚀率就加倍（每级增加0.1mm/年），在338℃的沸腾浓硫酸中，铂金腐蚀率高达0.4mm/年以上。

 2.硫酸中的杂质：在硫酸中通入氧气，或者三氧化硫，或者加入高锰酸钾，重铬酸钾，氯酸钾一类的氧化剂，都会让铂金的腐蚀速率“更上一层楼”,而硫酸中如果含有硫，碳，砷化物，铵盐等物质，甚至通入大量的二氧化硫，都可以使铂金的腐蚀率大大降低，例如，若硫酸不纯含有少量的单质硫，那么在300°C时，铂金的腐蚀率就可以降到0.01mm/年左右的极低水平，属于极耐腐蚀的范畴，旧时硫酸工业中，待蒸馏的硫酸中一般都含砷化物，因此使用铂金作为蒸发器，有着相对长的使用寿命（但铂金锅的腐蚀超出预期，当时也有很多报道）。

尤其值得一提的是，338°C并不是硫酸沸点的极限，大家都用过压力锅吧，水在大气压力下，100°C就开始沸腾了，但压力锅通过在密闭环境中施加压力，让水的沸点能够提高到120°C。硫酸也是一样：通过在密闭容器中加热浓硫酸，可以让94%的硫酸在450°C时还保持液态（当然，超过500°C大量分解），此时的压力大概在20个大气压左右。早上上世纪20年代，国外就有疯狂的科学家，将铂金放到400°C的加压浓硫酸中去测试腐蚀率，结果发现一个非常有趣的现象：如果将容器中的空气除去，在400°C是铂金的腐蚀率仅仅在0.025mm/年左右，但如果未除去空气，或者故意通入一些三氧化硫，铂金的腐蚀率会“飙升”到1mm/年以上！严重腐蚀!

     温度，浓度，杂质，这就是浓硫酸腐蚀铂金的奥秘，实际上，高温浓硫酸对金属家族而言，是比王水更加恐怖的存在！目前所知，在常压下，任何温度，任何浓度的硫酸中完全没有可见腐蚀的金属，仅有铱和钌两种而已，连黄金都不能幸免于难！（当然，黄金在没有强氧化剂中的高温浓硫酸中，耐腐蚀性也是相当不错的，比铂金好得多！），其它金属，更是难逃劫难。而在常压沸腾王水中，铱，钽，铌，钌，铑，甚至高纯度的铬，都没有可见腐蚀，或者腐蚀率小于0.13mm/年，属于耐腐蚀的范畴。

     这里不由自主地又借此插播，表达一下对铱的赞美之情：

壮哉！耐腐蚀之王!

本文转自海川化工论坛yuchenchf