Soy metal - Noble metal

Periyodik tablodaki soy metaller

Bu şekilde sınıflandırılan öğeler   (Arb) Brooks tarafından da tanınır   Arb Ahmed   Arb Kuyuları   Arb Tamboli et al.

Genellikle metaloid olarak tanınan elementler   soy gazlar

Metaller (fermiyuma kadar, element 100) ve bazı sınır elementler (Ge, As, Sb) için elektronegatiflik değerlerinin ve erime noktalarının dağılım grafiği . Çoğu kimyager tarafından asil metaller olarak kabul edilenler nispeten yüksek elektronegatifliğe sahipken, erime noktaları gümüş ve altın arasında yaklaşık 1000 °C'de (~ 1275 K) bir ayrım gösterirken, en platin grubu metallerin uçucudur. Tungsten yüksek bir elektronegatifliğe ve yüksek bir erime noktasına sahipken, 350 °C'nin üzerinde oksitlenir ve oda sıcaklığında florin saldırısına uğrar.Arsanın coğrafyası, periyodik tablonunkiyle geniş ölçüde eşleşir. Sol alttan başlayarak ve saat yönünde ilerleyerek, alkali metalleri daha ağır alkalin toprak metalleri takip eder ; nadir toprak elementleri ve aktinitler (Sc, Y ve lantanidler burada olarak tedavi nadir toprak ); ara elektronegatiflik değerlerine ve erime noktalarına sahip geçiş metalleri ; refrakter metaller ; Platin grubu metaller ; ve geçiş sonrası metallere öncülük eden ve bunların bir parçasını oluşturan madeni para metalleri .

Olarak kimya , soy metaller yüksek sıcaklıklarda bile, kimyasal saldırıya mükemmel direnç gösteren metalik elemanlardır. Katalitik özellikleri ve kimyasal reaksiyonların hızlarını kolaylaştırma veya kontrol etme kapasiteleri ile iyi bilinirler. Kimyasal olarak asil metallerin kısa listesi (neredeyse tüm kimyagerlerin üzerinde anlaştığı elementler ), rutenyum (Ru), rodyum (Rh), paladyum (Pd), osmiyum (Os), iridyum (Ir), platin (Pt), altın ( Au), gümüş (Ag). Periyodik tablo terimleriyle, asil metaller ve esas olarak reaktif olmayan asal gazlar arasında bir benzetme yapılabilir .

Daha kapsamlı listeler, soy metaller olarak bir veya daha fazla bakır (Cu), renyum (Re) ve cıva (Hg) içerir.

Anlam ve tarih

Asil metal listeleri farklılık gösterebilse de, altı platin grubu metali ( rutenyum, rodyum, paladyum, osmiyum, iridyum ve platin) etrafında kümelenme eğilimindedirler.

Bir bileşik, bu terimin fonksiyonuna ek olarak isim , durumlar vardır asil i için bir sıfat olarak kullanıldığında , metal . Bir galvanik seri , soydan aktife doğru ilerleyen bir metaller (veya kompozitler ve yarı metaller dahil diğer elektriksel olarak iletken malzemeler) hiyerarşisidir ve bir kişinin, seriyi oluşturmak için kullanılan ortamda malzemelerin nasıl etkileşime gireceğini tahmin etmesine olanak tanır. Kelimenin bu anlamıyla, grafit gümüşten daha asildir ve birçok malzemenin nispi asaleti , değişen pH koşullarında alüminyum ve paslanmaz çelik için olduğu gibi, bağlama büyük ölçüde bağlıdır .

Asil metal terimi , en azından 14. yüzyılın sonlarına kadar izlenebilir ve farklı çalışma ve uygulama alanlarında biraz farklı anlamlara sahiptir.

Mendeleev'in 1869'da (nihayetinde) yaygın olarak kabul edilen ilk periyodik tabloyu yayınlamasından önce , Odling 1864'te "asil metaller" olan rodyum, rutenyum, paladyum; platin, iridyum ve osmiyum birlikte gruplandırılmış ve gümüş ve altına bitişiktir.

• 

  Keweenaw Yarımadası , Michigan'dan gelen doğal bakır , yaklaşık 2,5 inç (6,4 cm) uzunluğunda
• 

  Bir rutenyum çubuğun yarısı, boyutu ca. 40 × 15 × 10 mm, ağırlık yakl. 44 gr
• 

  Rodyum: 1 gr toz, 1 gr preslenmiş silindir, 1 gr pelet.
• 

  paladyum
• 

  Gümüş kristal, 11 gr
• 

  Renyum: Tek bir kristal, bir çubuk ve 1 cm bir ³ Karşılaştırma için küp.
• 

  Osmiyum kristalleri, 2.2 g
• 

  Saf iridyum parçaları, 1 g, boyut: her biri 1-3 mm
• 

  Saf platin kristalleri
• 

  Avustralya'dan altın külçe , erken 9.000 g veya 64 oz
• 

  Bir petri kabına cıva dökülüyor

Özellikler

Atom numarasının bir fonksiyonu olarak yerkabuğundaki kimyasal elementlerin bolluğu. En nadir elementler (asil metaller de dahil olmak üzere sarı renkle gösterilmiştir) en ağır değillerdir, daha çok Goldschmidt element sınıflandırmasında siderofil (demir seven) elementlerdir. Bunlar, Dünya'nın çekirdeğinin daha derinlerine yerleştirilerek tükendi . Meteoroid malzemelerdeki bollukları nispeten daha yüksektir. Uçucu hidritlerin oluşumu nedeniyle tellür ve selenyum kabuktan tükendi.

jeokimyasal

Asil metaller siderofillerdir (demir severler). Katı çözeltiler veya erimiş halde demirde kolayca çözündükleri için Dünya'nın çekirdeğine batma eğilimindedirler. Çoğu siderofil elementin oksijen için pratikte hiçbir ilgisi yoktur: aslında, altın oksitleri elementlere göre termodinamik olarak kararsızdır.

Bakır, gümüş, altın ve altı platin grubu metaller , doğal olarak nispeten büyük miktarlarda bulunan tek doğal metallerdir .

korozyon direnci

Bakır, nitrik asit ve sulu potasyum siyanür tarafından çözülür .

Rutenyum, hidroklorik asit ve nitrik asidin oldukça konsantre bir karışımı olan aqua regia'da yalnızca oksijen varlığında çözülebilirken, rodyumun ince toz haline getirilmiş bir formda olması gerekir. Paladyum ve gümüş, nitrik asitte çözünür, gümüşün çözünürlüğü, gümüş klorür çökeltisinin oluşumu ile sınırlıdır .

Renyum oksitleyici asitler ve hidrojen peroksit ile reaksiyona girer ve nemli hava ile karardığı söylenir. Osmiyum ve iridyum, ortam koşullarında kimyasal olarak inerttir. Platin ve altın, aqua regia'da çözülebilir. Cıva oksitleyici asitlerle reaksiyona girer.

2010 yılında, Amerika araştırmacılar bir karışımı formunda, bir organik "su regia" keşfetti tionil klorür SOC ₂ ve organik solvent piridin Cı ₅ , H ₅ , N yararı, "ılımlı koşullar altında soy metallerin yüksek çözülme hızı elde belirli bir metale ayarlanabilme", ​​örneğin altın, ancak paladyum veya platin değil.

Elektronik

Fizikte, "asil metal" ifadesi bazen bakır, gümüş ve altınla sınırlıdır, çünkü tam d-alt kabukları sahip oldukları asil karaktere katkıda bulunur. Buna karşılık, diğer asil metaller, özellikle platin grubu metaller, kısmen doldurulmuş d-alt kabuklarından kaynaklanan kayda değer katalitik uygulamalara sahiptir. Bu, atomik durumda tam bir d-alt kabuğuna sahip olan ancak yoğun formda, d-bandı işgali pahasına kısmen doldurulmuş bir sp bandına sahip olan paladyum için geçerlidir.

Reaktivitedeki fark, ultra yüksek vakumda temiz metal yüzeylerin hazırlanması sırasında görülebilir : "fiziksel olarak tanımlanmış" soy metallerin (örn. altın) yüzeylerinin temizlenmesi kolaydır ve platininkiler uzun süre temiz tutulur. veya paladyum, örneğin, çok hızlı bir şekilde karbon monoksit ile kaplanır .

elektrokimyasal

Sulu çözeltideki standart indirgeme potansiyelleri , ilgili metallerin susuz kimyasını tahmin etmenin de yararlı bir yoludur. Böylece, sodyum veya potasyum gibi yüksek negatif potansiyele sahip metaller havada tutuşarak ilgili oksitleri oluşturur. Bu yangınlar, kendisi de patlayıcı olan hidrojen vermek üzere ilgili metallerle reaksiyona giren suyla söndürülemez. Asil metaller, aksine, oksijen ile reaksiyona girmeye meyillidir ve bu nedenle (kıtlıklarının yanı sıra) binlerce yıldır değerlidir ve mücevher ve madeni paralarda kullanılır.

Bitişik tablo volt cinsinden standart indirgeme potansiyelini listeler ; elektronegatiflik (gözden geçirilmiş Pauling); ve bazı metaller ve metaloidler için elektron afinite değerleri (kJ/mol). Yaygın olarak asil metaller olarak kabul edilen metaller, bir ✣ sembolü ile işaretlenir; ve metaloidler ^MD ile gösterilir .

Reaksiyon sütunundaki basitleştirilmiş girişler, sudaki dikkate alınan elementin Pourbaix diyagramlarından ayrıntılı olarak okunabilir . Soy metallerin büyük pozitif potansiyelleri vardır; bu tabloda olmayan elementler negatif standart potansiyele sahiptir veya metal değildir.

Elektronegatiflik, "metal soyluluğunun ve reaktivitesinin ana itici gücü" olarak kabul edildiğinden dahil edilmiştir.

Yüksek elektron afinite değerleri nedeniyle, platin ve altın gibi elektrokimyasal fotoliz işlemine asil bir metalin dahil edilmesi , diğerlerinin yanı sıra fotoaktiviteyi artırabilir.

Arsenik, antimon ve tellür, asil metallerden ziyade metaloidler olarak kabul edilir .

Gümüşte yaygın olarak görülen siyah kararma, hidrojen sülfüre duyarlılığından kaynaklanır : 2Ag + H ₂ S +1/2O ₂ → Ag ₂ S + H ₂ O. Rayner-Canham, "gümüş kimyasal olarak çok daha reaktiftir ve o kadar farklı bir kimyaya sahiptir ki, 'soylu bir metal' olarak kabul edilmemesi gerektiğini" iddia eder. Gelen diş hekimliği , gümüş nedeniyle ağız ortamında corrode eğiliminden asil bir metal olarak kabul edilmez.

Su girişinin önemi, Li ve diğerleri tarafından ele alınmaktadır. galvanik korozyon bağlamında. Böyle bir süreç yalnızca şu durumlarda gerçekleşir:

"(1) farklı elektrokimyasal potansiyellere sahip iki metal... bağlı, (2) elektrolitli sulu bir faz var ve (3) iki metalden birinin... potansiyeli reaksiyonun potansiyelinden daha düşük ( H
₂O + 4e + O
₂= 4 OH ^• ) 0,4 V...Potansiyeli 0,4 V'tan düşük olan...metal bir anot görevi görür...elektron kaybeder... ve sulu ortamda çözünür. Asil metal (daha yüksek elektrokimyasal potansiyele sahip) bir katot görevi görür ve birçok koşulda bu elektrot üzerindeki reaksiyon genellikle H'dir.
₂O − 4 e ^• − O
₂= 4OH ^• )."

Süper ağır elementler ile ilgili hassiyum için (öğe 108) livermoryum "kısmen çok asil metaller" olması beklenmektedir dahil (116); hassiyum kimyasal araştırmalar onun daha hafif türdeş osmiyum gibi davrandığını kurmuştur ve ön araştırmalar nihonium ve flerovyum sürmüşlerdir ancak kesin asil davranışı oluşturulmamıştır. Copernicium 'davranışı kısmen daha hafif türdeş cıva ve soygaz iki benzer görünmektedir radon .

oksitler

1890 kadar uzun bir süre önce, Hiorns şunları gözlemledi:

" Soymetaller. Altın, Platin, Gümüş, ve birkaç nadir metaller. Bu sınıfın üyeleri serbest halde oksijen ile birleşmeye az veya hiç eğilim var, hem de yapısını değiştirmez bir kırmızı ısıda suya konulduğu zaman. Oksitler, metal ve oksijen arasındaki zayıf afinitenin bir sonucu olarak ısı ile kolayca ayrışır."

1946'da yazan Smith, temayı sürdürdü:

"['soy metaller' ve 'adi metaller' arasında] keskin bir ayrım çizgisi yoktur, ancak belki de asil bir metalin en iyi tanımı, oksidi kırmızı bir sıcaklığın altındaki bir sıcaklıkta kolayca ayrışan bir metaldir."

"Bundan, asil metallerin oksijen için çok az çekiciliği olduğu ve sonuç olarak orta sıcaklıklarda oksitlenmediği veya renginin bozulmadığı sonucu çıkar."

Bu asalet esas olarak asil metallerin nispeten yüksek elektronegatiflik değerleri ile ilişkilidir ve oksijen ile sadece zayıf polar kovalent bağ ile sonuçlanır. Tablo, asil metallerin oksitlerinin ve asal olmayan metallerin bazılarının, en kararlı oksidasyon durumlarındaki elementlerin erime noktalarını listeler.

Ayrıca bakınız

• küçük metaller

Notlar

Referanslar

daha fazla okuma

• Balshaw L 2020, " Aqua regia olmadan çözülen asil metaller ", Kimya Dünyası, 1 Eylül
• Beamish FE 2012, Asil metallerin analitik kimyası, Elsevier Science, Burlington
• Brasser R, Mojzsis SJ 2017, "Devasa bir etki, Mars'ın mantosunu soy metallerle zenginleştirdi", Geophys. Araş. Lett., cilt. 44, s. 5978–5985, doi : 10.1002/2017GL074002
• Brooks RR (ed.) 1992, Soy metaller ve biyolojik sistemler: Tıp, maden arama ve çevredeki rolleri, CRC Press, Boca Raton
• Brubaker PE, Moran JP, Bridbord K, Hueter FG 1975, "Soylu metaller: potansiyel yeni çevresel kirleticilerin toksikolojik değerlendirmesi", Çevre Sağlığı Perspektifleri, cilt. 10, s. 39–56, doi : 10.1289/ehp.751039
• Du R et al. 2019, " Yükselen asil metal aerojeller: Son teknoloji ve ileriye bakış ", Matter, cilt. 1, s. 39–56
• Hämäläinen J, Ritala M, Leskelä M 2013, "Asil metallerin atomik katman birikimi ve oksitleri", Chemistry of Materials, cilt. 26, hayır. 1, s. 786–801, doi : 10.1021/cm402221
• Kepp K 2020, "Metal soyluluğunun kimyasal nedenleri", ChemPhysChem, cilt. 21 hayır. 5. s. 360−369, doi : 10.1002/cphc.202000013
• Lal H, Bhagat SN 1985, "Asil metallerin metalik karakterinin termoelektrik özellikler temelinde derecelendirilmesi", Indian Journal of Pure and Applied Physics, cilt. 23, hayır. 11, s. 551-554
• Lyon SB 2010, "3.21 - Asil metallerin korozyonu", B Cottis et al. (eds.), Shreir's Corrosion, Elsevier, s. 2205-2223, doi : 10.1016/B978-044452787-5.00109-8
• Medici S, Peana MF, Zoroddu MA 2018, "Soy metallerde farmasötikler: Uygulamalar ve sınırlamalar", içinde M Rai M, Ingle, S Medici (ed.), Biomedical apps of metals, Springer, doi : 10.1007/978-3- 319-74814-6_1
• Pan S et al. 2019, "Asil-soylu güçlü birlik: Asil bir gaz atomuyla bağ kurmak için en iyi şekilde altın", ChemistryOpen, cilt. 8, s. 173, doi : 10.1002/open.201800257
• Russel A 1931, "Asil metaller üzerinde reaktif metallerin basit birikimi", Nature, cilt. 127, s. 273–274 , doi : 10.1038/127273b0
• John J et al. 1984, Noble metaller, Time-Life Books, İskenderiye, VA
• Wang H 2017, "Bölüm 9 - Soy Metaller", LY Jiang, N Li (ed.), Metalurjide Membran bazlı ayırmalar, Elsevier, s. 249-272, doi : 10.1016/B978-0-12-803410- 1.00009-8

Dış bağlantılar

• Noble metal – kimya Ansiklopedisi Britannica, çevrimiçi baskı