bg‑cyan

Metale szlachetne

R1EDdLbR9meby1
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
bg‑cyan

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 gcm3), do których należą: ruten, rod, pallad, oraz na platynowce ciężkie (gęstość 22 gcm3), w których skład wchodzą osm, iryd i platyna. Są to pierwiastki niezwykle rzadkie, gdyż stanowią zaledwie 10Indeks górny -6% skorupy ziemskiej. Występują najczęściej w postaci rodzimej oraz jako zanieczyszczenia rud niklu i miedzi.

Platynę można spotkać w minerałach, takich jak: sperylit – PtAs2, kuperyt – PtS oraz bragit – (Pt,Pd,Ni)S, natomiast ruten w minerale o nazwie lauryt – RuS2. Grupa tych pierwiastków posiada zbliżone właściwości fizyczne.

1

Platynowce lekkie

Platynowce ciężkie

ruten

rod

pallad

osm

iryd

platyna

Symbol chemiczny

Ru

Rh

Pd

Os

Ir

Pt

Konfiguracja elektronowa
podpowłokowa powłoki walencyjnej

4d75s1

4d85s1

4d10

5d66s2

5d76s2

5d96s2

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 [gcm3]

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 [kJmol]

711

720

805

840

880

870

Promień atomowy [pm]

134

134

137

135

136

138

Promień jonowy M2+ [pm]

-

-

100,0

-

-

94,0

Promień jonowy M3+ [pm]

82,0

80,5

90,0

-

82,0

-

Promień jonowy M4+ [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 koniec

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 szlachetnymimetale szlachetneszlachetnymi. Ma to związek z wykazywaniem przez nich wysokich i dodatnich potencjałów standardowychpotencjał standardowypotencjałów standardowych. Dodatnie potencjały standardowe tych pierwiastków sprawiają, że w szeregu napięciowym metaliszereg napięciowy 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.

bg‑gray1

Szereg aktywności metali

Platynowce, pomimo wielu zbliżonych właściwości, wykazują pewne różnice względem niektórych chemicznych czynników. Mianowicie kwas azotowy działa na pallad, woda królewskawoda 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.

R4vFSB5rXNggd1
Szereg aktywności chemicznej metali
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RIGuJbDjQPDri
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
Źródło: Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994.
bg‑gray1

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 – OsO 4 jest wykorzystywany jako znacznik biologiczny do wykrywana mutacji DNA.

bg‑cyan

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 %, 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 Ag 2 S , pirargiryt Ag 3 SbS 3 oraz chlorargiryt AgCl , a minerał, który posiada złoto, to sylwanit AuAgTe 4 . 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

Ag

Au

Konfiguracja elektronowa podpowłokowa
powłoki walencyjnej

4d105s1

5d106s1

Średnia masa atomowa [u]

107,868

196,9665

Temperatura topnienia [K]

1234

1338

Gęstość [gcm3]

10,5

19,3

Elektroujemność w skali Paulinga

1,93

2,54

Promień atomowy [pm]

144

146

Promień jonowy M+

129

151

Promień jonowy M2+

108

-

Promień jonowy M3+

89

99

Potencjał standardowy M+/M [V]

+0,7991

+1,691

Potencjał standardowy M2+/M [V]

+1,980

-

Potencjał standardowy M3+/M [V]

-

+1,498

Indeks dolny Źródło: Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994. Indeks dolny koniec

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 - HAuCl 4 .

Ciekawostka

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.

R1c803gvIh7hn
Z bryłki złota o średnicy 5 mm można, poprzez kucie, otrzymać złotą folię o powierzchni ok. 0,5 metra kwadratowego. Toi museum, Japonia
Źródło: PHGCOM, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑gray1

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.

RaRfCtsINfngo
z tlenem AgO, Ag2O, Au2O3, z fluorowcami AgI, AgBr, AgCl, AgF, AgF2, AuCl, AuCl3, z siarką Ag2S, Au2S3, Au2S2, sole AgNO3, Ag2SO4, Ag3PO4, Ag2CO3, CH3COOAg, kwasy H[AuCl]4, wodorotlenki AuO(OH)
Źródło: Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1994.
Ciekawostka

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 szlachetne
metale szlachetne

metale, które z przyrody pozyskiwane są w stanie rodzimym, posiadają niską reaktywność, są odporne na działanie kwasów, zasad i wody, są odporne na korozję

szereg napięciowy metali
szereg napięciowy metali

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

woda królewska
woda królewska

mieszanina kwasu azotowego i kwasu solnego w stosunku objętościowym 1:3

adsorpcja
adsorpcja

gromadzenie się substancji rozpuszczonych w cieczy lub obecnych w gazie na powierzchni ciała stałego lub cieczy

potencjał standardowy
potencjał standardowy

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.