Przeczytaj
Metale szlachetne
Platynowce
Mianem platynowców określa się pierwiastki położone w 8., 9. i 10. grupie układu okresowego pierwiastków, poniżej żelaza, kobaltu i niklu. Dzielą się one na platynowce lekkie (gęstość około 12 ), do których należą: ruten, rod, pallad, oraz na platynowce ciężkie (gęstość 22 ), w których skład wchodzą osm, iryd i platyna. Są to pierwiastki niezwykle rzadkie, gdyż stanowią zaledwie 10Indeks górny -6-6% skorupy ziemskiej. Występują najczęściej w postaci rodzimej oraz jako zanieczyszczenia rud niklu i miedzi.
Platynę można spotkać w minerałach, takich jak: sperylit – , kuperyt – oraz bragit – , natomiast ruten w minerale o nazwie lauryt – . Grupa tych pierwiastków posiada zbliżone właściwości fizyczne.
Platynowce lekkie | Platynowce ciężkie | |||||
ruten | rod | pallad | osm | iryd | platyna | |
Symbol chemiczny | ||||||
Konfiguracja elektronowa | ||||||
Średnia masa atomowa [u] | 101,0700 | 102,9055 | 106,4200 | 190,2000 | 192,2200 | 195,0800 |
Temperatura topnienia [K] | 2740 | 2240 | 1826 | 3300 | 2727 | 2042 |
Gęstość [] | 12,45 | 12,41 | 12,02 | 22,61 | 22,65 | 21,45 |
Elektroujemność w skali Paulinga | 2,20 | 2,28 | 2,20 | 2,20 | 2,20 | 2,28 |
Energia jonizacji [] | 711 | 720 | 805 | 840 | 880 | 870 |
Promień atomowy [pm] | 134 | 134 | 137 | 135 | 136 | 138 |
Promień jonowy [pm] | - | - | 100,0 | - | - | 94,0 |
Promień jonowy [pm] | 82,0 | 80,5 | 90,0 | - | 82,0 | - |
Promień jonowy [pm] | 76,0 | 74,0 | 75,5 | 77,0 | 76,5 | 76,5 |
Indeks dolny Źródło: Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994. Indeks dolny koniecŹródło: Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994.
Metale te są szarobiałe i lśniące, a wyjątek stanowi osm, którego barwa jest niebieskoszara. Pierwiastki te posiadają wysokie temperatury topnienia, dużą twardość oraz kruchość (są delikatne i łatwo ulegają złamaniu). Ze względu na dużą kruchość, nie nadają się do wyrobu przedmiotów w stanie czystym, gdyż byłyby one podatne na zniszczenie. Do ciekawych właściwości platyny i palladu należy zdolność rozpuszczania wodoru. Proces ten polega na adsorpcji wodoru przez porowaty metal. Metale te ze względów chemicznych nazywane są szlachetnymiszlachetnymi. Ma to związek z wykazywaniem przez nich wysokich i dodatnich potencjałów standardowychpotencjałów standardowych. Dodatnie potencjały standardowe tych pierwiastków sprawiają, że w szeregu napięciowym metaliszeregu napięciowym metali znajdują się na końcu, co oznacza, że są najmniej aktywne i mogą być wypierane z roztworów soli, przez inne, bardziej aktywne metale.
Szereg aktywności metali
Platynowce, pomimo wielu zbliżonych właściwości, wykazują pewne różnice względem niektórych chemicznych czynników. Mianowicie kwas azotowy działa na pallad, woda królewskawoda królewska roztwarza platynę, pallad oraz osm. W wysokiej temperaturze pallad, osm i iryd tworzą tlenki. Ponadto w podwyższonej temperaturze platynowce ulegają działaniu chloru i fluoru oraz reagują z siarką i fosforem.
Zastosowanie platynowców
Platynowce są wykorzystywane w wielu różnych dziedzinach. Spośród tej grupy na uwagę zasługuje szczególnie platyna, która posiada najszerszy zasięg zastosowań praktycznych. Najbardziej kojarzonym zastosowaniem jest wykorzystanie jej do wyrobu biżuterii. Dzięki jednak jej odporności na wysoką temperaturę oraz odporności chemicznej, służy również do wyrobu: tygli, termometrów (temperatury do 1900 K), parownic, elektrod, termoogniwa, a nawet implantów dentystycznych. Ponadto zastosowanie drutów i folii wykonanych z platyny, jako elementów grzewczych w piecach, pozwala na uzyskanie temperatur rzędu 1600 K (a nawet
1800 K – stop platyny i rodu). Popularna czerń platynowa i gąbka platynowa to szczególne preparaty, służące jako katalizatory w wielu reakcjach chemicznych. Co więcej, jej związki, m.in. cisplatyna, stanowią bardzo ważne leki w terapiach antynowotworowych.
Zdecydowanie mniejsze zastosowanie posiadają pozostałe metale z tej grupy. Pallad, podobnie jak platyna, stosowany jest jako katalizator oraz może służyć jako filtr do oczyszczania wodoru. Rod stosuje się do wyrobów tygli, narzędzi chirurgicznych i elementów grzejnych. Osm wykorzystywant jest głównie do wytwarzania trwałych stopów, m.in. w stalówkach, igłach gramofonowych oraz stykach elektrycznych. Ponadto jego tlenek – jest wykorzystywany jako znacznik biologiczny do wykrywana mutacji DNA.
Srebro i złoto
Srebro i złoto to metale szlachetne położone w 11 grupie układu okresowego pierwiastków, poniżej miedzi. Miano metali szlachetnych dla tych metali nie jest przypadkowe. Otóż, podobnie jak platynowce, są to niezwykle rzadko występujące pierwiastki. W skorupie ziemskiej bowiem stanowią zaledwie 4·10Indeks górny -7-7 %, a w szeregu napięciowym metali zajmują miejsca końcowe. W przyrodzie występują w postaci wolnej, jak i w postaci minerałów. Do minerałów, zawierających srebro, należą: argentyt , pirargiryt oraz chlorargiryt , a minerał, który posiada złoto, to sylwanit . Srebro i złoto wykazują dobrą ciągliwość i kruchość. Metale te, a w szczególności srebro, cechuje bardzo dobra przewodność ciepła i elektryczności. Srebro, pod wypływem siarczków obecnych w atmosferze, wytwarza na swojej powierzchni czarny nalot, który stanowi siarczek srebra. Natomiast złoto nie ulega żadnym zmianom w atmosferze powietrza.
Tabela przedstawiająca właściwości fizyczne srebra i złota.
Srebro | Złoto | |
Symbol chemiczny | ||
Konfiguracja elektronowa podpowłokowa | ||
Średnia masa atomowa [u] | 107,868 | 196,9665 |
Temperatura topnienia [K] | 1234 | 1338 |
Gęstość [] | 10,5 | 19,3 |
Elektroujemność w skali Paulinga | 1,93 | 2,54 |
Promień atomowy [pm] | 144 | 146 |
Promień jonowy | 129 | 151 |
Promień jonowy | 108 | - |
Promień jonowy | 89 | 99 |
Potencjał standardowy [V] | +0,7991 | +1,691 |
Potencjał standardowy [V] | +1,980 | - |
Potencjał standardowy [V] | - | +1,498 |
Indeks dolny Źródło: Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994. Indeks dolny koniecŹródło: Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994.
Metale te są odporne na działanie kwasów nieutleniających. Srebro ulega działaniu kwasu azotowego(V) i siarkowego(VI), natomiast na złoto ma wpływ jedynie woda królewska, której działanie powoduje powstanie kwasu tetrachlorozłotowego - .
Złoto jest kowalne. Jeden jego gram pozwala na uzyskanie płatu o powierzchni metra kwadratowego, co więcej, można je rozwałkować na folie o grubości tysięcznych milimetra, w taki sposób, że stanie się przezroczyste.
Zastosowanie srebra i złota
Srebro oraz złoto to metale często stosowane w jubilerstwie lub jako dobra inwestycyjne. Srebro, jako metal wartościowy, posiada wiele zastosowań, m.in.: w przemyśle elektronicznym, fotografice, medycynie czy w produkcji nakryć stołowych. Ponadto dzięki swej odporności na działanie powietrza wykorzystywane jest do pokrywania powierzchni innych metali. Do popularnych jego zastosowań należy srebrzenie szkła w produkcji luster.
Złoto to metal bardzo rzadki, co powoduje, że jest on drogi. Ze względu na swoją odporność chemiczną jest używane do wyrobu przedmiotów, które takiej odporności wymagają. Jego zastosowanie w aplikacjach technologicznym i przemyśle pochłania tylko 10% wydobywanego złota. Najwięcej złota, bo aż 50%, wykorzystuje się w branży biżuterynej. Pozostałe złoto przypada na sektor inwestycyjny.
Złoto stosowane jest najczęściej w postaci stopów z miedzią lub srebrem, dlatego jego zawartość określa się w karatach. Wielkość ta przedstawia czystość złota, tzn. liczbę części złota zawartych w 24 częściach masowych danego stopu.
Podsumowując, wyżej wymienione platynowce oraz srebro i złoto to metale szlachetne. Swoją nazwę zawdzięczają kilku ważnym cechom. Podobnie jak gazy szlachetne, są mało reaktywne, a w przyrodzie zazwyczaj występują w stanie rodzimym, nie podlegając korozji.
Słownik
metale, które z przyrody pozyskiwane są w stanie rodzimym, posiadają niską reaktywność, są odporne na działanie kwasów, zasad i wody, są odporne na korozję
inaczej szereg elektrochemiczny; zestawienie pierwiastków metalicznych pod względem wartości ich potencjałów standardowych; w szeregu punkt odniesienia stanowi elektroda wodorowa o potencjale standardowym równym 0 V
mieszanina kwasu azotowego i kwasu solnego w stosunku objętościowym 1:3
gromadzenie się substancji rozpuszczonych w cieczy lub obecnych w gazie na powierzchni ciała stałego lub cieczy
siła elektromotoryczna ogniwa, które zbudowane jest z odwracalnego półogniwa badanego, posiadającego jony o jednostkowej aktywności oraz elektrody wodorowej
Bibliografia
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994.
Encyklopedia PWN
Trzebiatowski W., Chemia nieorganiczna, Warszawa 1978, s. 354.