Племенити метал
Племенити метали су метали који имају специфичне особине и ретки су у природи. Најчешће се користе за израду накита, а раније су се користили за израду новца (златници, сребрењаци итд). У групу племенитих метала спадају злато, сребро, платина и паладијум, а користе се најчешће као легуре. Поред тога што се користе за израду накита, користе се за специјалне врсте лемова и контаката, а у новије време имају велику примену у медицини.[1]
Свеобухватније листе укључују један или више следећих елемената жива (Hg),[2][3][4] ренијум (Re),[5] и бакар (Cu) као племените метале. Са друге стране, титанијум (Ti), ниобијум (Nb) и тантал (Ta) се не сматрају племенитим металима, иако су веома отпорни на корозију.
Иако су племенити метали углавном вредни - како због реткости у земљиној кори, тако и због примене у областима попут металургије, високе технологије и украса (накит, уметност, свети предмети, итд.) - изрази племенити метал и драгоцени метал нису синоними.
Израз племенити метал може се пратити барем до краја 14. века[6] и има донекле различита значења у различитим областима науке и примене. Само у атомској физици постоји строга дефиниција, која укључује само бакар, сребро и злато, јер су им у потпуности попуњене d-подљуске. Из тог разлога, постоји много сасвим различитих спискова „племенитих метала”.
Поред функције овог израза као сложене именице, постоје и околности када се племенит користи као придев за именицу метал. Галванска серија је хијерархија метала (или других електрично проводљивих материјала, укључујући композите и семиметале) која се креће од племенитих до активних, и омогућава предвиђање како ће материјали реаговати у окружењу које се користи за генерисање серије. У овом смислу те речи, графит је племенитији од сребра и релативна племенитост многих материјала је у великој мери зависна од контекста, попут алуминијума и нерђајућег челика у условима варирајућих pH вредности.[7]
Особине
уредиПлатина, злато и жива се могу растворити у царској води, високо концентрованој смеши хлороводоничне киселине и азотне киселине, док иридијум не бива растворен. Растворљивост сребра је ограничена формирањем наслаге сребро хлорида.[8] Паладијум и сребро су, међутим, растворни у азотној киселини. Рутенијум може да буде растворен у царској води само кад је у присуству кисеоника, док родијум мора да буде у фино прашкастом облику. Ниобијум и тантал су отпорни на све киселине, укључујући царску воду.[9]
Физика
уредиУ физици је дефиниција племенитог метала најстрожија. Захтева се да d-опсези електронске структуре буду попуњени. Из ове перспективе, само су бакар, сребро и злато племенити метали, јер су сви њихови д-опсези попуњени и не премашују Фермијев ниво.[10] Међутим, d-хибридизирани опсези у малој мери премашују Фермијев ниво. У случају платине, два d опсега прелазе Фермијев ниво, мењајући њено хемијско понашање тако да може да функционише као катализатор. Разлика у реактивности лако се види током припреме чистих металних површина у ултра-високом вакууму: површине „физички дефинисаних” племенитих метала (нпр. злата) лако се чисте и одржавају чистим током дужег времена, док се оне од платине или паладијума, на пример, прекривају угљен-моноксидом врло брзо.[11]
Електрохемија
уредиМетални елементи, укључујући металоиде (метали који се обично смтрају племенитим су назначени задебљаним словима, предвиђања за супертешке елементе су означене закошеним словима):[12][13]
Елемент | Атомски број | Група | Периода | Реакција | Потенцијал | Електронска конфигурација |
---|---|---|---|---|---|---|
Коперницијум | 112 | 12 | 7 | Цн2+ + 2 e− → Cn |
2,1 V | [Rn]5f146d107s2 |
Рендгенијум | 111 | 11 | 7 | Рг3+ + 3 e− → Rg |
1,9 V | [Rn]5f146d97s2 |
Дармштатијум | 110 | 10 | 7 | Дс2+ + 2 e− → Ds |
1,7 V | [Rn]5f146d87s2 |
Злато | 79 | 11 | 6 | Ау3+ + 3 e− → Au |
1,5 V | [Xe]4f145d106s1 |
Астат | 85 | 17 | 6 | Ат+ + e− → At |
1,0 V | [Xe]4f145d106s26p5 |
Платина | 78 | 10 | 6 | ПтО + 2 Х+ + 2 e− → Pt + Х 2О |
0,98 V | [Xe]4f145d96s1 |
Паладијум | 46 | 10 | 5 | Пд2+ + 2 e− → Pd |
0,915 V | [Kr]4d105s0 |
Флеровијум | 114 | 14 | 7 | Фл2+ + 2 e− → Fl |
0,9 V | [Rn]5f146d107s27p2 |
Мајтнеријум | 109 | 9 | 7 | Мт3+ + 3 e− → Mt |
0,8 V | [Rn]5f146d77s2 |
Сребро | 47 | 11 | 5 | Аг+ + e− → Ag |
0,7993 V | [Kr]4d105s1 |
Жива | 80 | 12 | 6 | Хг2+ 2 + 2 e−→ 2 Hg |
0,7925 V | [Xe]4f145d106s2 |
Селенијум | 34 | 16 | 4 | Х 2СеО 3 + 4 Х+ + 4 e− → Se + 3 Х 2О |
0,739 V | [Ar]3d104s24p4 |
Иридијум | 77 | 9 | 6 | ИрО 2 + 4 Х+ + 4 e− → Ir + 2 Х 2О |
0,73 V | [Xe]4f145d76s2 |
Осмијум | 76 | 8 | 6 | ОсО 2 + 4 Х+ + 4 e− → Os + 2 Х 2О |
0,65 V | [Xe]4f145d66s2 |
Полонијум | 84 | 16 | 6 | По2+ + 2 e− → Po |
0,6 V | [Xe]4f145d106s26p4 |
Нихонијум | 113 | 13 | 7 | Нх+ + e− → Nh |
0,6 V | [Rn]5f146d107s27p1 |
Родијум | 45 | 9 | 5 | Рх2+ + 2 e− → Rh |
0,60 V | [Kr]4d85s1 |
Рутенијум | 44 | 8 | 5 | Ру3+ + 3 e− → Ru |
0,60 V | [Kr]4d75s1 |
Телур | 52 | 16 | 5 | ТеО 2 + 4 Х+ + 4 e− → Te + 2 Х 2О |
0,57 V | [Kr]4d105s25p4 |
Хасијум | 108 | 8 | 7 | Хс4+ + 4 e− → Hs |
0,4 V | [Rn]5f146d67s2 |
Бакар | 29 | 11 | 4 | Цу2+ + 2 e− → Cu |
0,339 V | [Ar]3d104s1 |
Бизмут | 83 | 15 | 6 | Би3+ + 3 e− → Bi |
0,308 V | [Xe]4f145d106s26p3 |
Ренијум | 75 | 7 | 6 | РеО 2 + 4 Х+ + 4 e− → Re + 2 Х 2О |
0,276 V | [Xe]4f145d56s2 |
Технецијум | 43 | 7 | 5 | ТцО 2 + 4 Х+ + 4 e− → Tc + 2 Х 2О |
0,272 V | [Kr]4d55s2 |
Арсен | 33 | 15 | 4 | Ас 4О 6 + 12 Х+ + 12 e− → 4 As + 6 Х 2О |
0,24 V | [Ar]3d104s24p3 |
Антимон | 51 | 15 | 5 | Сб 2О 3 + 6 Х+ + 6 e− → 2 Sb + 3 Х 2О |
0,147 V | [Kr]4d105s25p3 |
Ливерморијум | 116 | 16 | 7 | Лв2+ + 2 e− → Lv |
0,1 V | [Rn]5f146d107s27p4 |
Боријум | 107 | 7 | 7 | Бх5+ + 5 e− → Bh |
0,1 V | [Rn]5f146d57s2 |
Колоне група и периода означавају положај елемента у периодном систему, отуда и електронску конфигурацију. Поједностављене реакције, наведене у следећој колони, такође се могу детаљно прочитати из Пурбеових дијаграма разматраног елемента у води. Коначно, колона потенцијал наводи електрични потенцијал елемента мерен на стандардној водоничној електроди. Сви елементи који недостају у овој табели, или нису метали, или имају негативан стандардни потенцијал.
Арсен, антимон и телур се сматрају металоидима и стога не могу бити племенити метали. Такође, хемичари и металурзи сматрају да бакар и бизмут нису племенити метали, јер се лако оксидирају због реакције О
2 + 2 Х
2О + 4e− ⇄ 4 ОХ−
(aq) + 0,40 V, što je moguće na vlažnom vazduhu.
Film srebra je posledica visoke osetljivosti na vodonik sulfid. Hemijski je patina izazvana napadom kiseonika u vlažnom vazduhu i dejstvom CO
2 nakon toga.[9] S druge strane, ogledala koja su presvučena renijumom su, kako se navodi, vrlo izdržljiva,[9] iako je poznato da renijum i tehnecijum polako potamne u vlažnoj atmosferi.[14]
Očekuje se da će superteški elementi od hasijuma do livermorijuma biti „parcijalno veoma plemeniti metali”; hemijska ispitivanja hasijuma su utvrdila da se on ponaša poput njegovog lakšeg ekvivalenta osmijuma, a preliminarna ispitivanja nihonijuma i flerovijuma sugerišu plemenito ponašanje, mada to nije definitivno potvrđeno.[15] Postoje indikacije da ponašanje kopernicijuma delom podseća i na njegov lakši ekvivalent živu i na plemeniti gas radon.[16]
Vidi još
уредиReference
уреди- ^ A. Holleman, N. Wiberg, "Lehrbuch der Anorganischen Chemie", de Gruyter, 1985, 33. edition, p. 1486
- ^ „Edelmetall”. www.uni-protokolle.de. Архивирано из оригинала 04. 09. 2017. г. Приступљено 6. 4. 2018.
- ^ "Dictionary of Mining, Mineral, and Related Terms", Compiled by the American Geological Institute, 2nd edition, 1997
- ^ Scoullos, M.J., Vonkeman, G.H., Thornton, I., Makuch, Z., "Mercury – Cadmium – Lead: Handbook for Sustainable Heavy Metals Policy and Regulation",Series: Environment & Policy, Vol. 31, Springer-Verlag, 2002
- ^ The New Encyclopædia Britannica, 15th edition, Vol. VII, 1976
- ^ „the definition of noble metal”. Dictionary.com. Приступљено 6. 4. 2018.
- ^ Everett Collier, "The Boatowner’s Guide to Corrosion", International Marine Publishing, 2001, p. 21
- ^ W. Xing, M. Lee, Geosys. Eng. 20, 216, 2017
- ^ а б в A. Holleman, N. Wiberg, "Inorganic Chemistry", Academic Press, 2001
- ^ Hüger, E.; Osuch, K. (2005). „Making a noble metal of Pd”. EPL. 71 (2): 276. Bibcode:2005EL.....71..276H. doi:10.1209/epl/i2005-10075-5.
- ^ S. Fuchs, T.Hahn, H.G. Lintz, "The oxidation of carbon monoxide by oxygen over platinum, palladium and rhodium catalysts from 10−10 to 1 bar", Chemical engineering and processing, 1994, V 33(5), pp. 363–369 [1]
- ^ G. Wulfsberg, "Inorganic Chemistry", University Science Books, 2000, pp. 247–249 ✦ Bratsch S. G., "Standard Electrode Potentials and Temperature Coefficients in Water at 298.15 K", Journal of Physical Chemical Reference Data, vol. 18, no. 1, 1989, pp. 1–21 ✦ B. Douglas, D. McDaniel, J. Alexander, "Concepts and Models of Inorganic Chemistry", John Wiley & Sons, 1994, p. E-3
- ^ Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006). „Transactinides and the future elements”. Ур.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd изд.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1.
- ^ R. D. Peack, "The Chemistry of Technetium and Rhenium", Elsevier, 1966
- ^ Nagame, Yuichiro; Kratz, Jens Volker; Matthias, Schädel (decembar 2015). „Chemical studies of elements with Z ≥ 104 in liquid phase”. Nuclear Physics A. 944: 614—639. Bibcode:2015NuPhA.944..614N. doi:10.1016/j.nuclphysa.2015.07.013.
- ^ Mewes, J.-M.; Smits, O. R.; Kresse, G.; Schwerdtfeger, P. (2019). „Copernicium is a Relativistic Noble Liquid”. Angewandte Chemie International Edition. doi:10.1002/anie.201906966 .
Literatura
уреди- Brooks, Robert R., ур. (1992). Noble Metals and Biological Systems: Their Role in Medicine, Mineral Exploration, and the Environment. Boca Raton, Fla.: CRC Press. ISBN 9780849361647. OCLC 24379749.
- The following article might also clarify the correlation between band structure and the term noble metal: Hüger, E.; Osuch, K. (2005). „Making a noble metal of Pd”. EPL. 71 (2): 276. Bibcode:2005EL.....71..276H. doi:10.1209/epl/i2005-10075-5.
- Balshaw L 2020, "Noble metals dissolved without aqua regia", Chemistry World, 1 September
- Beamish FE 2012, The analytical chemistry of the noble metals, Elsevier Science, Burlington
- Brasser R, Mojzsis SJ 2017, "A colossal impact enriched Mars' mantle with noble metals", Geophys. Res. Lett., vol. 44, pp. 5978–5985, . doi:10.1002/2017GL074002. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - Brubaker PE, Moran JP, Bridbord K, Hueter FG 1975, "Noble metals: a toxicological appraisal of potential new environmental contaminants", Environmental Health Perspectives, vol. 10, pp. 39–56, . doi:10.1289/ehp.751039. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - Du R et al. 2019, "Emerging noble metal aerogels: State of the art and a look forward", Matter, vol. 1, pp. 39–56
- Hämäläinen J, Ritala M, Leskelä M 2013, "Atomic layer deposition of noble metals and their oxides", Chemistry of Materials, vol. 26, no. 1, pp. 786–801, . doi:10.1021/cm402221. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - Kepp K 2020, "Chemical causes of metal nobleness", ChemPhysChem, vol. 21 no. 5. pp. 360−369,. doi:10.1002/cphc.202000013. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - Lal H, Bhagat SN 1985, "Gradation of the metallic character of noble metals on the basis of thermoelectric properties", Indian Journal of Pure and Applied Physics, vol. 23, no. 11, pp. 551–554
- Lyon SB 2010, "3.21 - Corrosion of noble metals", in B Cottis et al. (eds.), Shreir's Corrosion, Elsevier, pp. 2205–2223, . doi:10.1016/B978-044452787-5.00109-8. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - Medici S, Peana MF, Zoroddu MA 2018, "Noble metals in pharmaceuticals: Applications and limitations", in M Rai M, Ingle, S Medici (eds.), Biomedical applications of metals, Springer, . doi:10.1007/978-3-319-74814-6_1. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - Pan S et al. 2019, "Noble-noble strong union: Gold at its best to make a bond with a noble gas atom", ChemistryOpen, vol. 8, p. 173, . doi:10.1002/open.201800257. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - Russel A 1931, "Simple deposition of reactive metals on noble metals", Nature, vol. 127, pp. 273–274, . doi:10.1038/127273b0. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ) - St. John J et al. 1984, Noble metals, Time-Life Books, Alexandria, VA
- Wang H 2017, "Chapter 9 - Noble Metals", in LY Jiang, N Li (eds.), Membrane-based separations in metallurgy, Elsevier, pp. 249–272, . doi:10.1016/B978-0-12-803410-1.00009-8. Недостаје или је празан параметар
|title=
(помоћ)
Spoljašnje veze
уреди- noble metal – chemistry Encyclopædia Britannica, online edition
- To see which bands cross the Fermi level, the Fermi surfaces of almost all the metals can be found at the Fermi Surface Database