Értékes fémek

A nemesfémek azok a fémek , amelyek korrózióállóak, vagyis állandóan kémiailag stabilak a természetes környezetben a levegő és a víz hatására . E stabilitás miatt az ókortól kezdve aranyat és ezüstöt használtak ékszerek és érmék készítéséhez. Az elmúlt négy évszázadban felfedezték a platinafémeket is , amelyek ugyanolyan korrózióállóak, mint az arany. Különösen az arany, az ezüst, a platina és a palládium játszik szerepet a világpiacon . Minden nemes- és féldrágafém nehézfém .

Nemesfémek a klasszikus értelemben

A klasszikus értelemben vett nemesfémek közé tartozik az arany, az ezüst és a platinafémek. Néha a higany a nemesfémek közé is számít, bár sok szempontból reaktívabb, mint a többi nemesfém. A nemesfémek vagy egyáltalán nem korrodálódnak a levegőben szobahőmérsékleten, vagy csak rendkívül lassan és nagyon kis mértékben korrodálnak, akárcsak az ezüst, amikor érintkezik (nyomokban) hidrogén-szulfiddal . Ezüst tárgy nem sérül meg a folyamat során, csak egy rendkívül vékony réteg fekete ezüst-szulfid képződik . A nemesfémeket a sósav sem támadja meg. Az is jellemzi őket, hogy számos vegyületük nem termikusan stabil. Az ezüst-oxidot és a higany -oxid vannak bontva azok elemeinek hevítve. A hidrogénnél nehezebb más elemekhez hasonlóan a nemesfémek a nukleoszintézis révén jönnek létre .

Hol nemesfémeket bányásznak? A térkép különösen mutatja az aranybányák helyét
(ennek a térképnek az alapforrása azonban nem tesz pontosabb különbséget)

Féldrágfémek

A redoxreakciók elméletét a 19. és a 20. században finomították. Új reakcióutakat fedeztek fel. Továbbá kidolgozták a potenciometria elektrokémiai módszerét , amellyel pontosan mérni és összehasonlítani lehetett a redukálószerek és oxidálószerek erősségét . Ez lehetővé tette a fémek finomabb osztályozását is nemes vagy alapjellemük szerint. A félértékes fémek közé tartoznak tehát azok, amelyek nem reagálnak hidrogén képződésére nem oxidáló savak , például sósav vagy híg kénsav vizes oldataival . Ennek oka a standard potenciáljuk , amely magasabb, mint a hidrogéné. Ezek a fémek szintén nagyrészt inertek a légköri oxigénnel szemben. Emiatt időnként méltóságteljes természetűnek tűnnek .

"Klasszikus" nemesfémek, valamint a fél nemesfémek réz és rénium (Re) - minták a periódusos rendszer szerint

Az olyan fémek, mint a bizmut és a réz , standard potenciáljukkal sokkal közelebb vannak a hidrogénhez, mint a klasszikus nemesfémek. Gyorsabban korrodálódnak a levegőben, és gyorsan feloldódnak oxidáló savakban, például tömény kénsavban vagy félkoncentrált (30 százalék) salétromsavban . Kémiai értelemben a nemesfém minden olyan fém, amelynek pozitív standard potenciálja van az elektrokémiai sorozat hidrogénjéhez viszonyítva , de egyébként nem olyan korrózióálló, mint a klasszikus nemesfémek. E meghatározás szerint a mesterséges és a radioaktív technécium féldrágaként is jellemezhető. Ezek a félértékes fémek tehát köztes pozíciót foglalnak el a klasszikus nemesfémek és nem nemesfémek között. Egyes szerzők még nikkelt és ónt is tartalmaznak, bár standard potenciáljuk kissé elmarad a hidrogénétől.

Rövid életű radioaktív nemesfémek

A kvantummechanikai számításokon alapuló elméleti megfontolások arra utalnak, hogy a Bohrium , Hassium , Meitnerium , Darmstadtium , Roentgenium és Copernicium mesterséges elemek szintén nemesfémek. Ezeknek a fémeknek nincs gyakorlati jelentőségük, mivel ismert izotópjaik rendkívül instabilak és gyorsan (tipikus felezési idejük néhány másodperc, legfeljebb néhány perc) radioaktívan bomlanak.

Közös fémek

Az olyan nemesfémeket, mint az alumínium , a vas és az ólom, egyértelműen be kell határolni . Mivel standard potenciáljuk kisebb, mint a hidrogéné , nem oxidáló savak támadják meg őket . Ahogy az ólom esetében, ezt is nagyon lassan lehet megtenni. Ebben az összefüggésben a nem oxidáló azt jelenti, hogy az oldatban nincs erősebb oxidálószer, mint a hidrogénion .

Egyéb korrózióálló fémek

A nemesfémek mellett vannak olyan fémek is, amelyek passziválásuk miatt néha magas korrózióállósággal rendelkeznek, amely a kémiai környezettől függően néha meghaladja egyes nemesfémek értékét. Ezek a 4. alcsoport ( titán , cirkónium és hafnium ), az 5. alcsoport ( vanádium , nióbium és tantál ) és a 6. alcsoport elemei ( króm , molibdén és volfrám ). Egyéb technikailag fontos fémek, amelyek passzív rétegeket alkotnak, a cink ( 12. alcsoport ), az alumínium ( 3. fő csoport ), valamint a szilícium és az ólom ( 4. fő csoport ).

Nemesfémek reakciói

Megfelelő agresszív vegyszerekkel minden nemesfém oldatba hozható. Az arany és néhány platinafém gyorsan feloldódik az aqua regia-ban . Az ezüst és a nemesfémek erőteljesen reagálnak a salétromsavval. A bányászatban a cianid oldatokat a légköri oxigénnel együtt használják az arany és az ezüst lazítására a kőzetekből. A légköri oxigén támadása csak azért lehetséges, mert stabil cianido-komplexek képződnek arannyal és ezüsttel. Az aqua regia-ban is a stabil komplex vegyületek (klór-komplexek) képződése az egyik meghatározó tényező a miliő oxidáló hatása szempontjából. Egyébként a nemesfémek gyakran egyáltalán nem „nemesek” a nagyon elektropozitív fémek vonatkozásában, de itt gyakran szívesen és az energia felszabadításával intermetallikus fázisokat alkotnak .

A nemesfém karakter fizikai felfogása

Fizikai értelemben a nemesfémek mennyisége lényegesen kisebb; ez csak réz, ezüst és arany. A besorolás kritériuma az elektronikus sávszerkezet . A felsorolt ​​három fém mindegyike teljesen kitöltött d-sávokkal rendelkezik, amelyek ezért nem járulnak hozzá a vezetőképességhez és gyakorlatilag nincs reaktivitás. Ez vonatkozik például a platinára. B. nem. Két D típusú sáv keresztezi a Fermi szintet . Ez eltérő kémiai viselkedéshez vezet, ezért a platinát sokkal gyakrabban használják katalizátorként, mint az aranyat . Különösen szembetűnő a tiszta fémfelületek ultramagas vákuumban történő előállításának különbsége . Míg az arany előállítása viszonylag könnyű és az elkészítés után sokáig tiszta marad, a szén-monoxid nagyon gyorsan kötődik a platinához vagy a palládiumhoz .

A nemesfémek kémiai megértése

Amint azt az alapfémeknél már jeleztük , a nemesfémek és a nemesfémek olyan fém elemek (és esetleg bizonyos ötvözetek , például korrózióálló acélok ), amelyek normál potenciálja pozitív a hidrogénelektródhoz képest , ami azt jelenti, hogy hígítottak nem támadják meg őket savak . A figyelembe vett elemeket normál potenciáljuk szerint rendezik a vizes H-elektródához viszonyítva, pH 7-nél:

Ennek félfém, antimon az nem egy közülük, és polónium viszont ez a magas radioaktivitás és makroszkopikus hozzáférhetetlenség (az építés megkezdése előtt a nukleáris reaktorok), ami miatt azt klasszikusan nem tekinthető a nemesfém - de ma már kapható gramm mennyiségeket. Ezen elemek nemesfémekké és féldrágú fémekké történő felosztása, vagyis potenciális határa meglehetősen önkényes, és nem kezelik egységesen. Leginkább a réz és a ruténium közé húzódik, mivel ez utóbbit elvileg nedves levegő támadhatja meg az O ₂ + 2 H ₂ O + 4 e ^- ⇄ 4 OH ^- (aq) normál potenciállal rendelkező redoxireakció miatt . +0,4 V.

Köznyelv

A bronz nem nemesfém, hanem tipikusan réz-ón ötvözet . Mivel az olimpiai játékokon és más versenyeken arany-, ezüst- és bronzérmet osztanak ki, a sportjelentésekben a bronzot néha helytelenül nevezik nemesfémnek.

Lásd még

• Elektrokémiai sorozat
• Közös fémek
• Nemesfém válás

web Linkek

Wikiszótár: Nemesfém  - jelentésmagyarázatok, szóeredet, szinonimák, fordítások

• A Fermi szintet mely sávok lépik át, a The Fermi Surface Database oldalon láthatja .

Egyéni bizonyíték

1. ^ Az egyes kontinensek bányászata és ipara az Alexander World Atlas 2000-ben, Klett-Perthes, Gotha 2000.
2. ^ AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Szervetlen kémia tankönyve . 102. kiadás. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , 2009. o.
3. ^ AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Szervetlen kémia tankönyve . 91. - 100., továbbfejlesztett és nagymértékben kibővített kiadás. Walter de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3 .