Plemeniti metal

Plemeniti metali su metali koji imaju specifične osobine i retki su u prirodi. Najčešće se koriste za izradu nakita, a ranije su se koristili za izradu novca (zlatnici, srebrenjaci itd). U grupu plemenitih metala spadaju zlato, srebro, platina i paladijum, a koriste se najčešće kao legure. Pored toga što se koriste za izradu nakita, koriste se za specijalne vrste lemova i kontakata, a u novije vreme imaju veliku primenu u medicini.^[1]

Sveobuhvatnije liste uključuju jedan ili više sledećih elemenata živa (Hg),^[2]^[3]^[4] renijum (Re),^[5] i bakar (Cu) kao plemenite metale. Sa druge strane, titanijum (Ti), niobijum (Nb) i tantal (Ta) se ne smatraju plemenitim metalima, iako su veoma otporni na koroziju.

Kolekcija plemenitih metala, uključujući bakar, renijum i živu, koji su obuhvaćeni nekim definicijama. Oni su raspoređeni prema njihovom položaju u periodnom sistemu.

Iako su plemeniti metali uglavnom vredni - kako zbog retkosti u zemljinoj kori, tako i zbog primene u oblastima poput metalurgije, visoke tehnologije i ukrasa (nakit, umetnost, sveti predmeti, itd.) - izrazi plemeniti metal i dragoceni metal nisu sinonimi.

Izraz plemeniti metal može se pratiti barem do kraja 14. veka^[6] i ima donekle različita značenja u različitim oblastima nauke i primene. Samo u atomskoj fizici postoji stroga definicija, koja uključuje samo bakar, srebro i zlato, jer su im u potpunosti popunjene d-podljuske. Iz tog razloga, postoji mnogo sasvim različitih spiskova „plemenitih metala”.

Pored funkcije ovog izraza kao složene imenice, postoje i okolnosti kada se plemenit koristi kao pridev za imenicu metal. Galvanska serija je hijerarhija metala (ili drugih električno provodljivih materijala, uključujući kompozite i semimetale) koja se kreće od plemenitih do aktivnih, i omogućava predviđanje kako će materijali reagovati u okruženju koje se koristi za generisanje serije. U ovom smislu te reči, grafit je plemenitiji od srebra i relativna plemenitost mnogih materijala je u velikoj meri zavisna od konteksta, poput aluminijuma i nerđajućeg čelika u uslovima varirajućih pH vrednosti.^[7]

Osobine Уреди

Platina, zlato i živa se mogu rastvoriti u carskoj vodi, visoko koncentrovanoj smeši hlorovodonične kiseline i azotne kiseline, dok iridijum ne biva rastvoren. Rastvorljivost srebra je ograničena formiranjem naslage srebro hlorida.^[8] Paladijum i srebro su, međutim, rastvorni u azotnoj kiselini. Rutenijum može da bude rastvoren u carskoj vodi samo kad je u prisustvu kiseonika, dok rodijum mora da bude u fino praškastom obliku. Niobijum i tantal su otporni na sve kiseline, uključujući carsku vodu.^[9]

Fizika Уреди

U fizici je definicija plemenitog metala najstrožija. Zahteva se da d-opsezi elektronske strukture budu popunjeni. Iz ove perspektive, samo su bakar, srebro i zlato plemeniti metali, jer su svi njihovi d-opsezi popunjeni i ne premašuju Fermijev nivo.^[10] Međutim, d-hibridizirani opsezi u maloj meri premašuju Fermijev nivo. U slučaju platine, dva d opsega prelaze Fermijev nivo, menjajući njeno hemijsko ponašanje tako da može da funkcioniše kao katalizator. Razlika u reaktivnosti lako se vidi tokom pripreme čistih metalnih površina u ultra-visokom vakuumu: površine „fizički definisanih” plemenitih metala (npr. zlata) lako se čiste i održavaju čistim tokom dužeg vremena, dok se one od platine ili paladijuma, na primer, prekrivaju ugljen-monoksidom vrlo brzo.^[11]

Elektrohemija Уреди

Metalni elementi, uključujući metaloide (metali koji se obično smtraju plemenitim su naznačeni zadebljanim slovima, predviđanja za superteške elemente su označene zakošenim slovima):^[12]^[13]

Element	Atomski broj	Grupa	Perioda	Reakcija	Potencijal	Elektronska konfiguracija
Kopernicijum	112	12	7	Cn2+ + 2 e⁻ → Cn	2,1 V	[Rn]5f¹⁴6d¹⁰7s²
Rendgenijum	111	11	7	Rg3+ + 3 e⁻ → Rg	1,9 V	[Rn]5f¹⁴6d⁹7s²
Darmštatijum	110	10	7	Ds2+ + 2 e⁻ → Ds	1,7 V	[Rn]5f¹⁴6d⁸7s²
Zlato	79	11	6	Au3+ + 3 e⁻ → Au	1,5 V	[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s¹
Astat	85	17	6	At+ + e⁻ → At	1,0 V	[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁵
Platina	78	10	6	PtO + 2 H+ + 2 e⁻ → Pt + H 2O	0,98 V	[Xe]4f¹⁴5d⁹6s¹
Paladijum	46	10	5	Pd2+ + 2 e⁻ → Pd	0,915 V	[Kr]4d¹⁰5s⁰
Flerovijum	114	14	7	Fl2+ + 2 e⁻ → Fl	0,9 V	[Rn]5f¹⁴6d¹⁰7s²7p²
Majtnerijum	109	9	7	Mt3+ + 3 e⁻ → Mt	0,8 V	[Rn]5f¹⁴6d⁷7s²
Srebro	47	11	5	Ag+ + e⁻ → Ag	0,7993 V	[Kr]4d¹⁰5s¹
Živa	80	12	6	Hg2+ 2 + 2 e⁻→ 2 Hg	0,7925 V	[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²
Selenijum	34	16	4	H 2SeO 3 + 4 H+ + 4 e⁻ → Se + 3 H 2O	0,739 V	[Ar]3d¹⁰4s²4p⁴
Iridijum	77	9	6	IrO 2 + 4 H+ + 4 e⁻ → Ir + 2 H 2O	0,73 V	[Xe]4f¹⁴5d⁷6s²
Osmijum	76	8	6	OsO 2 + 4 H+ + 4 e⁻ → Os + 2 H 2O	0,65 V	[Xe]4f¹⁴5d⁶6s²
Polonijum	84	16	6	Po2+ + 2 e⁻ → Po	0,6 V	[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁴
Nihonijum	113	13	7	Nh+ + e⁻ → Nh	0,6 V	[Rn]5f¹⁴6d¹⁰7s²7p¹
Rodijum	45	9	5	Rh2+ + 2 e⁻ → Rh	0,60 V	[Kr]4d⁸5s¹
Rutenijum	44	8	5	Ru3+ + 3 e⁻ → Ru	0,60 V	[Kr]4d⁷5s¹
Telur	52	16	5	TeO 2 + 4 H+ + 4 e⁻ → Te + 2 H 2O	0,57 V	[Kr]4d¹⁰5s²5p⁴
Hasijum	108	8	7	Hs4+ + 4 e⁻ → Hs	0,4 V	[Rn]5f¹⁴6d⁶7s²
Bakar	29	11	4	Cu2+ + 2 e⁻ → Cu	0,339 V	[Ar]3d¹⁰4s¹
Bizmut	83	15	6	Bi3+ + 3 e⁻ → Bi	0,308 V	[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³
Renijum	75	7	6	ReO 2 + 4 H+ + 4 e⁻ → Re + 2 H 2O	0,276 V	[Xe]4f¹⁴5d⁵6s²
Tehnecijum	43	7	5	TcO 2 + 4 H+ + 4 e⁻ → Tc + 2 H 2O	0,272 V	[Kr]4d⁵5s²
Arsen	33	15	4	As 4O 6 + 12 H+ + 12 e⁻ → 4 As + 6 H 2O	0,24 V	[Ar]3d¹⁰4s²4p³
Antimon	51	15	5	Sb 2O 3 + 6 H+ + 6 e⁻ → 2 Sb + 3 H 2O	0,147 V	[Kr]4d¹⁰5s²5p³
Livermorijum	116	16	7	Lv2+ + 2 e⁻ → Lv	0,1 V	[Rn]5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁴
Borijum	107	7	7	Bh5+ + 5 e⁻ → Bh	0,1 V	[Rn]5f¹⁴6d⁵7s²

Kolone grupa i perioda označavaju položaj elementa u periodnom sistemu, otuda i elektronsku konfiguraciju. Pojednostavljene reakcije, navedene u sledećoj koloni, takođe se mogu detaljno pročitati iz Purbeovih dijagrama razmatranog elementa u vodi. Konačno, kolona potencijal navodi električni potencijal elementa meren na standardnoj vodoničnoj elektrodi. Svi elementi koji nedostaju u ovoj tabeli, ili nisu metali, ili imaju negativan standardni potencijal.

Arsen, antimon i telur se smatraju metaloidima i stoga ne mogu biti plemeniti metali. Takođe, hemičari i metalurzi smatraju da bakar i bizmut nisu plemeniti metali, jer se lako oksidiraju zbog reakcije O
2 + 2 H
2O + 4e⁻ ⇄ 4 OH−
_(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 Уреди

Reference 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.

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

[1] A. Holleman, N. Wiberg, "Lehrbuch der Anorganischen Chemie", de Gruyter, 1985, 33. edition, p. 1486

[2] „Edelmetall”. www.uni-protokolle.de. Архивирано из оригинала 04. 09. 2017. г. Приступљено 6. 4. 2018.

[3] "Dictionary of Mining, Mineral, and Related Terms", Compiled by the American Geological Institute, 2nd edition, 1997

[4] 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

[5] The New Encyclopædia Britannica, 15th edition, Vol. VII, 1976

[6] „the definition of noble metal”. Dictionary.com. Приступљено 6. 4. 2018.

[7] Everett Collier, "The Boatowner’s Guide to Corrosion", International Marine Publishing, 2001, p. 21

[WM2017-8] W. Xing, M. Lee, Geosys. Eng. 20, 216, 2017

[HW2001-9] а ^б ^в A. Holleman, N. Wiberg, "Inorganic Chemistry", Academic Press, 2001

[10] 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.

[11] 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]

[12] 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

[Haire-13] 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.

[14] R. D. Peack, "The Chemistry of Technetium and Rhenium", Elsevier, 1966

[15] 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.

[CRNL-16] 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  .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]