Племенити метал

Груда злата

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.

Свеобухватније листе укључују један или више следећих елемената жива (Hg), ренијум (Re), 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.

Колекција племенитих метала, укључујући бакар, ренијум и живу, који су обухваћени неким дефиницијама. Они су распоређени према њиховом положају у периодном систему.

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 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.

Особине

Платина, 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. 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.

Физика

У физици је дефиниција племенитог метала најстрожа. 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. 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.

Електрохемија

Метални елементи, укључујући металоиде (метали који се обично сматрају племенитим су назначени задебљаним словима, предвиђања за супертешке елементе су означене закошеним словима):

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. S druge strane, ogledala koja su presvučena renijumom su, kako se navodi, vrlo izdržljiva, iako je poznato da renijum i tehnecijum polako potamne u vlažnoj atmosferi.

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. Postoje indikacije da ponašanje kopernicijuma delom podseća i na njegov lakši ekvivalent živu i na plemeniti gas radon.

Vidi još

• Nakit
• Hemijski elemenat
• Prelazni metal

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. 
• 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. 
• 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. 
• Kepp K 2020, "Chemical causes of metal nobleness", ChemPhysChem, vol. 21 no. 5. pp. 360−369,. doi:10.1002/cphc.202000013. 
• 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. 
• 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. 
• 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. 
• Russel A 1931, "Simple deposition of reactive metals on noble metals", Nature, vol. 127, pp. 273–274, . doi:10.1038/127273b0. 
• 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. 

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