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

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 najstroža. 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 smatraju 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

^ 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

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

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]