귀금속

Noble metal
각 원소가 귀금속으로 인식되는 빈도를 나타내는 주기율표 추출물:
가장 빈번한 7개(Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au)[1] 1회(Ag)[2] 2회(Cu, Hg)[3] 한정된 의미에서의 6(Tc, Re, As, Sb, Bi, Po)
두꺼운 검은 선은 7~8개의 금속을 둘러싸고 있으며, 가장 많이 인식되고 있습니다.은은 반응성이 [4]더 크기 때문에 귀금속으로 인정받지 못하는 경우가 있다.
* 습한 공기에서 변색되거나 산소와 산화제가 함유된 산성 용액에서 부식될 수 있음∙황 또는 황화수소 공격
∙ 방사선 발생 오존에 의한 자가진단

귀금속은 일반적으로 부식에 강한 금속성 화학원소로 간주되며, 자연에서 원시 형태로 발견됩니다.금, 백금 및 기타 백금족 금속(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐)이 가장 자주 분류된다.은, 구리, 수은은 때때로 귀금속으로 포함되지만, 이러한 것들은 보통 유황과 결합되어 자연에서 발생하기 때문에 그 빈도가 낮습니다.

보다 전문화된 연구 분야와 응용 분야에서는 귀금속으로 간주되는 원소의 수가 더 작거나 더 클 수 있습니다.물리학에서 귀금속은 구리, 은, 금 세 가지뿐이다.치과에서 은은 입안에 있을 때 부식되기 쉽기 때문에 항상 귀금속으로 간주되지는 않는다.화학에서 귀금속이라는 용어는 때때로 약한 산과 반응하지 않고 그 과정에서 수소가스를 방출하는 금속 또는 반금속 원소에 더 넓게 적용된다.이 더 넓은 세트에는 구리, 수은, 테크네튬, 레늄, 비소, 안티몬, 비스무트, 폴로늄뿐만 아니라 금, 6개의 백금족 금속, 그리고 은이 포함됩니다.

의미와 역사

귀금속 목록은 다를 수 있지만, 6개의 백금족 금속(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금)과 금 주위에 모여 있는 경향이 있습니다.

복합명사로서의 이 용어의 기능 외에도, 명사 금속의 형용사로 noble이 사용되는 상황이 있다.갈바닉 시리즈는 귀금속(또는 컴포지트 및 세미메탈을 포함한 기타 전기 전도성 물질)의 계층으로, 이 계열을 생성하는 데 사용되는 환경에서 물질이 어떻게 상호작용하는지 예측할 수 있습니다.이러한 의미에서 흑연은 은보다 고귀하며, 다양한 [5]pH 조건에서 알루미늄과 스테인리스강의 경우 많은 재료의 상대적 고귀함은 상황에 따라 크게 좌우됩니다.

귀금속이라는 용어는 적어도 14세기[6] 후반으로 거슬러 올라갈 수 있으며 연구와 응용 분야마다 조금씩 다른 의미를 가지고 있다.

1869년 멘델레예프가 처음으로 널리 받아들여진 주기율표를 발표하기 전, 1864년 올링은 "귀금속" 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 이리듐, 오스뮴이 [7]함께 분류되어 은과 금에 인접해 있는 표를 발표했다.

  • Chalcopyrite, which is copper iron sulfide (CuFeS2), is the most abundant copper ore mineral
    황화동철(CuFeS2)인 칼카피라이트는 가장 풍부한 구리 광석 광물이다.
  • One half of a ruthenium bar. Size ~ 40 × 15 × 10 mm Weight ~44 g

    루테늄 바의 반쪽이요
    크기 ~ 40 × 15 × 10 mm
    무게 ~ 44 g

  • Rhodium: 1 g powder, 1g pressed cylinder, 1 g pellet.
    로듐: 파우더 1g, 프레스 실린더 1g, 펠릿 1g.
  • Palladium
    팔라듐
  • Acanthite, or silver sulfide (Ag2S), is the most important silver ore
    아칸타이트 또는 황화은(AgS2)은 가장 중요한 은광석이다.
  • Osmium crystals, 2.2 g
    오스뮴 결정, 2.2g
  • Pieces of pure iridium, 1 g, size: 1–3 mm each
    순수 이리듐 1g 크기 : 각 1~3mm
  • Crystals of pure platinum
    순백금 결정
  • Gold nugget from Australia, nearly 9,000 g or 64 oz
    호주산 금괴, 약 9,000g 또는 64온스
  • ]]

    황화수은(Cinnabar) 또는 황화수은(HgS)은 원소 수은을 정제하기 위한 가장 일반적인 광석이다.

특성.

원자 번호의 함수로서 지각에 있는 화학 원소의 풍부함.가장 희귀한 원소(귀금속 포함 노란색으로 표시됨)는 가장 무겁지 않고 골드슈미트 원소 분류에서 친철(철을 좋아하는) 원소입니다.이것들은 지구의 중심부로 더 깊이 재배치되면서 고갈되었다.운석 물질에서 그들의 풍부함은 상대적으로 더 높다.텔루와 셀레늄은 휘발성 하이드라이드의 형성에 의해 지각에서 고갈되었다.

지구 화학적

귀금속은 철을 좋아하는 동물이다.철광석)이다.그것들은 고체 용액이나 녹은 상태에서 쉽게 철에 녹기 때문에 지구의 핵으로 가라앉는 경향이 있다.대부분의 친산소 원소들은 산소에 대한 친화력이 실질적으로 전혀 없다: 사실, 금의 산화물은 원소에 대해 열역학적으로 불안정하다.

구리, 은, 금, 그리고 6개의 백금족 금속은 비교적 많은 [citation needed]양이 자연적으로 발생하는 유일한 토종 금속이다.

내식성

구리는 질산과 시안화칼륨수성으로 용해된다.

루테늄은 염산과 질산의 고농축 혼합물인 아쿠아레지아에 녹을 수 있지만 로듐은 미세한 분쇄 형태여야 한다.팔라듐과 은은 질산에 용해되며 은의 용해성은 염화은 [8]침전물의 형성에 의해 제한된다.

레늄은 산화산 및 과산화수소와 반응하며 습한 공기로 변색된다고 한다.오스뮴과 이리듐은 주변 [9]조건에서 화학적으로 불활성이다.백금과 금은 아쿠아 레지아에 [10]녹을 수 있습니다.수은은 산화산과 [9]반응한다.

2010년 미국 연구진은 염화티오닐2 SOCl과 유기용매 피리딘55 CHN의 혼합물 형태의 유기 "아쿠아 레기아"가 예를 들어 금이나 [11]팔라듐이나 백금이 아닌 특정 금속에 대해 조정 가능한 추가적인 이점을 통해 "온화한 조건 하에서 귀금속의 높은 용해율"을 달성했다는 것을 발견했다.

전자의

물리학에서, "귀금속"이라는 표현은 때때로 구리, 은, 그리고 [n 1]금으로 한정되는데, 그 이유는 완전한 d-subshell이 그들이 가진 고귀한 성격에 기여하기 때문입니다.반면 다른 귀금속, 특히 백금족 금속은 부분적으로 채워진 d-subshell에서 발생하는 촉매 응용이 두드러집니다.이는 원자 상태에서는 완전한 d-subshell을 가지지만 응축된 형태에서는 부분적으로 채워진 sp 밴드를 갖는 [12]팔라듐의 경우이다.

반응성의 차이는 초고진공 상태에서 깨끗한 금속 표면을 준비하는 동안 확인할 수 있습니다. "물리적으로 정의된" 귀금속(예: 금)의 표면은 세척이 쉽고 오랫동안 청결을 유지하는 반면 백금이나 팔라듐은 일산화탄소에 의해 매우 [13]빠르게 덮여 있습니다.

전기화학

수용액의 표준 환원 전위는 관련된 금속의 비수성 화학을 예측하는 유용한 방법입니다.따라서 나트륨이나 칼륨과 같이 음전위가 높은 금속은 공기 중에 점화되어 각각의 산화물을 형성하게 된다.이러한 불은 물과 함께 진화될 수 없으며, 물과 관련된 금속들과 반응하여 수소를 생성하는데, 수소는 그 자체로 폭발적이다.이와는 대조적으로 귀금속은 산소와 반응하는 것을 꺼려하며, 그러한 이유로 (그 희소성뿐만 아니라) 수천 년 동안 가치 있고 보석과 [14]동전에 사용되어 왔습니다.

일부 금속과 금속의 전기화학적 특성
요소 Z G P 반응 SRP(V) EN EA
골드 » 79 11 6 Au3+
 + 3− e → Au		 1.5 2.54 223
플래티넘 » 78 10 6 Pt2+
 + 2− e → Pt		 1.2 2.28 205
이리듐 » 77 9 6 Ir3+
 + 3− e → Ir		 1.16 2.2 151
팔라듐 » 46 10 5 PD2+
 + 2− e → PD		 0.915 2.2 54
오스뮴 † 76 8 6 OSO
2 + 4 H+
 + 4 e− → Os + 2 HO
2		 0.85 2.2 104
수성. 80 12 6 Hg2+
 + 2− e → Hg		 0.85 2.0 −50
로듐 » 45 9 5 Rh3+
 + 3− e → Rh		 0.8 2.28 110
실버 » 47 11 5 Ag+
 + e− → Ag		 0.7993 1.93 126
루테늄 1 44 8 5 Ru3+
 + 3− e → Ru		 0.6 2.2 101
폴로늄 ☢ 84 16 6 Po2+
 + 2− e → Po		 0.6 2.0 136
물. 2
2 HO + 4 e− + O
2 → 4 OH−		 0.4
구리 29 11 4 Cu2+
 + 2− e → Cu		 0.339 2.0 119
비스무트 83 15 6 Bi3+
 + 3− e → Bi		 0.308 2.02 91
테크네튬 ☢ 43 7 6 TcO
2 + 4 H+
 + 4 e− → Tc + 2 HO
2		 0.28 1.9 53
레늄 75 7 6 ReO
2 + 4 H+
 + 4 e− → Re + 2
2 HO		 0.251 1.9 6
비소MD 33 15 4 AsO
4
6 + 12+
 H + 12− e → 4 As + 6
2 HO		 0.24 2.18 78
안티몬MD 51 15 5 SbO
2
3 + 6 H+
 + 6− e → 2 Sb + 3 HO
2		 0.147 2.05 101
Z원자번호, G그룹, P주기, SRP표준환원전위, EN전기음성, EA전자친화성
전통적으로 귀금속으로 인식되는 금속, 금속, ☢ 방사성 물질

다음 표는 일부 금속과 금속에 대한 표준 환원 전위([15]볼트 단위), 전기 음성도(수정된 폴링), 전자 친화도 값(kJ/mol)을 나열합니다.

반응 열의 단순화된 항목은 물에 있는 고려 원소의 Pourbaix 다이어그램에서 자세히 읽을 수 있습니다.귀금속은 큰 양의 [16]전위를 가집니다. 이 표에 없는 원소는 음의 표준 전위를 가지거나 금속이 아닙니다.

전기음성도는 "금속 고귀성과 반응성의 주요 원동력"[3]으로 간주되기 때문에 포함된다.

높은 전자 친화도 [17]값으로 인해 백금이나 금과 같은 전기화학적 광분해 과정에 귀금속을 포함시키면 광활성을 [18]높일 수 있다.

비소와 안티몬은 보통 귀금속이 아닌 금속으로 여겨진다.그러나 물리적으로 가장 안정적인 동소체는 금속이다.셀레늄과 텔루루 같은 반도체는 제외되었다.

은에서 흔히 볼 수 있는 검은 변색은 황화수소에 대한 민감성 때문에 발생합니다: 2Ag + HS2 +1/2O2 → AgS2 + HO2.레이너-캔햄은[4] "은은 화학적으로 훨씬 더 반응하고 화학적으로 매우 다르기 때문에 '귀금속'으로 여겨져서는 안 된다"고 주장한다.치과에서 은은 구강 환경에서 [19]부식되는 경향이 있기 때문에 귀금속으로 간주되지 않는다.

Li 등은 갈바닉 부식의 맥락에서 물 유입의 관련성을 다룬다.[20]이러한 프로세스는 다음과 같은 경우에만 발생합니다.

(1) 전기화학적 전위가 다른 두 개의 금속이 연결되어 있고 (2) 전해질을 가진 수상이 존재하며 (3) 두 금속 중 하나가 다음을 가진다.반응 전위(0.4V)보다 낮은
2 전위(HO• + 4e + O = 4OH)를
2 나타냅니다.0.4V 미만의 전위를 가진 금속이 양극으로 작용합니다전자를 잃는다...수성 매질에 녹는 거죠귀금속(높은 전기화학적 전위를 가진)은 음극으로 작용하며, 많은 조건에서 이 전극에 대한 반응은 일반적으로
2 HO - 4• e - O
2 = 4• OH입니다."

하슘(원소 108)에서 간모륨(116)에 이르는 초중량 원소는 "부분적으로 매우 귀금속"이 될 것으로 예상된다. 하슘의 화학적 연구는 하슘이 가벼운 콘제너레이터 오스뮴처럼 행동한다는 것이 밝혀졌으며 니혼륨과 플레로늄에 대한 예비 조사는 제안되었지만 확실하게 귀한 행동을 입증하지는 못했다.또는 코페르니슘의 행동은 부분적으로 그것의 가벼운 수은과 귀가스 [22]라돈 둘 다 닮은 것처럼 보인다.[21]

산화물

산화물 융점(°C)
요소 I II III IV VI VII
구리 1326
루테늄 d440
d75+
로듐 d1100
?
팔라듐 d750 [n 2]
실버 d200
레늄 327
오스뮴 d500
이리듐 d1100
?
플래티넘 450
d100
골드 d150
수성. d500
스트론튬 str 2430
몰리브덴um 801
d70
안티몬MD 655
란타넘 lan 2320
비스무트 817
d = 분해한다. 두 개의 숫자가 있는 경우 두 번째 숫자는
수화된 형태; = = 귀금속이 아닌 것; = 메탈로이드

1890년 전에 Hiorns는 다음과 같이 관찰했다.

"귀금속.금, 플래티넘, 실버, 그리고 몇 가지 희귀 금속이 있습니다.이 등급의 구성원은 자유 상태에서 산소와 결합하는 경향이 거의 없거나 전혀 없으며, 붉은 열로 물에 담갔을 때 조성을 변경하지 않는다.산화물은 금속과 [23]산소의 친화력이 약하기 때문에 열에 의해 쉽게 분해됩니다."

1946년에 쓴 스미스는 다음과 같은 주제를 계속했다.

귀금속은 [귀금속과 비금속 사이에] 명확한 구분선은 없지만 아마도 가장 좋은 정의는 산화물이 붉은 [n 3][25]열 이하 온도에서 쉽게 분해되는 금속일 것입니다.
"이것으로 귀금속은...산소에 대한 흡인력이 거의 없기 때문에 적당한 온도에서 산화되거나 변색되지 않습니다."

이러한 고귀함은 주로 귀금속의 상대적으로 높은 전기음성도와 관련이 있으며,[3] 그 결과 산소와 약한 극성 공유 결합만 발생한다.이 표에는 가장 안정적인 산화 상태에 있는 원소의 귀금속 산화물 및 일부 비귀금속 산화물의 녹는점이 나와 있습니다.

촉매 특성

많은 귀금속들이 촉매 역할을 할 수 있다.예를 들어, 백금은 자동차 엔진에서 생성되는 질소 산화물과 같은 유독 가스를 무공해 물질로 변환하는 장치인 촉매 변환기에 사용됩니다.

금은 많은 산업 용도를 가지고 있으며 수소화 및 물 가스 이동 반응에서 촉매로 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 예를 들어 다음과 같습니다.Harrison WA 1989, 전자 구조 및 고체의 특성: 화학 결합의 물리학, 도버 출판사, 520페이지
  2. ^ 팔라듐 산화물 PdO는 주변 조건에서[10] 수소에 노출시킴으로써 팔라듐 금속으로 환원할 수 있습니다.
  3. ^ 초기 적색 열은 525°C에[24] 해당합니다.

레퍼런스

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  15. ^ G. Wulfsberg, "유기화학", University Science Books, 2000, 페이지 247–249 § Bratch S. G., "298.15 K에서의 물의 표준 전극 전위 및 온도 계수", 저널 오브 Physical Chemical Reference Data, vol.18, 1989.18.더글러스, D.McDaniel, J. Alexander, "무기화학 개념과 모델", John Wiley & Sons, 1994, 페이지 E-3
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추가 정보

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외부 링크

  • 노블 메탈 – 화학 백과사전 브리태니커 온라인판