Plemeniti metal

Gruda zlata

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

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

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

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

Reference

  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
  8. ^ W. Xing, M. Lee, Geosys. Eng. 20, 216, 2017
  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
  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. 
  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 Слободан приступ. 

Literatura

  • 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

Plemeniti metal na Vikimedijinoj ostavi.