Metale Szlachetne

Metalami szlachetnymi nazywamy metale, które nie wypierają wodoru z kwasów tzn. stoją za wodorem w szeregu napięciowym. Należą one do grupy metali ciężkich.

Wśród metali szlachetnych wyróżnia się srebro, złoto i platynę oraz inne metale z grupy platynowców tj.: pallad, rod, ruten, osm i iryd.
Metale szlachetne wykazują dużą odporność na korozję i na działanie agresywnych środowisk chemicznych. Nie utleniają się i są odporne na wpływ wszystkich kwasów z wyjątkiem tzw. wody królewskiej (jest to mieszanina stężonego kwasu solnego i stężonego kwasu azotowego w stosunku 3:1). Posiadają one dużą gęstość i dobrą plastyczność a także wysoką temperaturę topnienia z wyjątkiem srebra i złota.
Stopami metalu szlachetnego nazywamy stopy, w których średnia zawartość metali szlachetnych jest większa niż 10%.

Tabela 1. Metale szlachetne


Pierwiastek Symbol Liczba atomowa Masa atomowa Temperatura topnienia Gęstośćg/cm3
Ruten Ru 44 101,07 2282 12,4
Rod Rh 45 102,91 1966 12,4
Pallad Pd 46 106,42 1552 12,0
Srebro Ag 47 107,9 961,8 10,49
Osm Os 76 190,2 2970 22,5
Iryd Ir 77 192,22 2443 22,4
Platyna Pt 78 195,08 1772,5 21,5
Złoto Au 79 197,0 1063 19,3



Właściwości poszczególnych metali szlachetnych

Złoto w przyrodzie występuje w stanie rodzimym w postaci piasku, drobniutkiego pyłu albo mniejszych lub większych grudek-samorodków. Złoże rud złota jest opłacalne w eksploatacji przy uzyskiwaniu 10 kg złota na tonę rudy.
Złoto wydobywane jest głównie w RPA, Ameryce Północnej, Rosji i Australii. Najbogatszym krajem w ten metal jest RPA. Pochodzi stamtąd około 40% całej produkcji światowej, która wynosi 1500 ton rocznie. Złoto jest wydobywane w kopalniach, największą z nich jest Carletonville w RPA, osiąga ona głębokość 3,7km i jest tym samym najgłębszą kopalnią świata.
Czyste złoto jest metalem miękkim i ciągliwym w wyniku czego może być obrabiane plastycznie na zimno. Z czystego złota wytwarzane są folie o grubości mniejszej niż 0,1 µm. Ze względu na niską twardość jest ono podatne na ścieranie, co ogranicza możliwość zastosowania technicznego czystego złota. W przemyśle najczęściej stosowane są stopy złota o wyższej twardości i własnościach wytrzymałościowych.

Złoto jest wykorzystywane w jubilerstwie. Wytwarza się z niego naszyjniki, bransoletki, pierścionki, kolczyki i inne ozdoby a także monety i różne ozdobne figurki.

Monety wykonane ze złota



Platyna w przyrodzie spotykana jest w postaci rodzimej i stopów z innymi metalami z grupy platynowców oraz rud np. PtAs2. Jest ona odporna na większość substancji chemicznych. W podwyższonych temperaturach silnie oddziaływuje z fluorem, jodem, siarką i węglanem sodu. Platynę poddaje się obróbce plastycznej na zimno i na gorąco. Stosuje się ją w technice i w przemyśle jubilerskim. Czysta platyna stosowana jest w przemyśle technicznym jako katalizator, także do wyrobu tygli i elektrod. Stopy platyny zawierające złoto, srebro, pallad, iryd, miedź i in. wykorzystywane są do produkcji termopar (druty termopar – 10% i 30% Rh) i uzwojeń piecyków grzewczych. W wyrobach jubilerskich stosowany jest stop platyny z miedzią o próbie 950.
Platynę wydobywa się głównie w RPA, Rosji, Kanadzie, Kolumbii i USA.


Srebro jest metalem szlachetnym o białej barwie i silnym połysku. Jest najlepszym przewodnikiem ciepła i elektryczności. Charakteryzuje się doskonałą plastycznością (można go przewalcować w bardzo cienkie folie o grubości do 0,00025mm i wyciągnąć w drut o bardzo małej średnicy).
W przyrodzie spotykany jest w stanie rodzimym i w rudach, np. Ag2S, Ag2Te. W Polsce srebro uzyskuje się w procesie ubocznym z siarkowych rud cynkowo-ołowiowych. Srebro jest odporne na działanie wielu kwasów organicznych i zasad a także związków siarki.

Najwięcej srebra wydobywa się w Meksyku, Peru i Stanach Zjednoczonych.
W stanie czystym srebro wykorzystywane jest w elektronice w postaci taśm i drutów oraz do galwanicznego pokrywania innych metali. Srebro techniczne stosowane jest do lutowania stopów o rozszerzalności cieplnej zbliżonej do szkła z molibdenem i palladem przy produkcji elementów próżniowych.
Stopy srebra z miedzią, złotem i platyną stosowane są do wyrobu monet, galanterii ozdobnej i sztućców oraz w przemyśle jubilerskim. W postaci związków AgBr i AgCl srebro używane jest w przemyśle fotochemicznym na klisze i papier światłoczuły.

Monety wykonane ze srebra


Pallad w przyrodzie spotyka się w stanie rodzimym lub w postaci stopów ze złotem lub platyną. Jest pierwiastkiem odpornym na działanie wielu środowisk chemicznych, ulega rozpuszczeniu w wodzie królewskiej. Czysty pallad poddaje się obróbce plastycznej na zimno i gorąco. W postaci czystego metalu stosuje się go na styki przekaźników elektrotechnicznych, w przemyśle chemicznym jako katalizator. Stopy palladu ze złotem, srebrem, miedzią, niklem stosuje się w stomatologii i jubilerstwie.
W Polsce obowiązują dwie próby jubilerskie palladu ze srebrem i miedzią: 0,850 – 1, 0,500 – 2.

Osm jest najtwardszym i najbardziej kruchym metalem szlachetnym. Ma on niebieskawo-szarawą barwą i silny połysk. Wykorzystuje się go w stanie sproszkowanym jako katalizator, a także na końcówki stalówek do wiecznych piór w postaci stopu z irydem.

Iryd jest metalem z wyglądu przypominającym cynę, lecz jest bardzo twardy i kruchy. Wykorzystuje się go w przemyśle chemicznym jako katalizator. Jako stop najczęściej z platyną stosuje się go na styki elektryczne, tygle, parownice, elektrody.

Rod jest to lekki metal z grupy platynowców. Jego barwa i połysk przypomina aluminium. Jest twardy i kruchy, podczas żarzenia się uzyskuje nieznaczną plastyczność. Kwasy ani mieszaniny nie oddziaływują na rod.

Ruten wyglądem bardzo przypomina platynę, ale różni się od niej kruchością i twardością. Ruten zazwyczaj występuje jako domieszka osmu i irydu. W przemyśle artystycznym nie jest wykorzystywany, natomiast w technice używany jest wraz z platyną w budowie przyrządów precyzyjnych.

Szereg napięciowy metali:

Szereg napięciowy metali jest to szereg metali pozwalający na przewidywanie zachodzenia lub nie zachodzenia reakcji typu: metal + kation innego metalu.
W takim szeregu napięciowym umieszcza się również wodór, dzięki któremu można przewidzieć, które metale wypierają wodór z kwasów. Najważniejsze metale zajmują w tym szeregu następującą kolejność:

Pod wszystkimi symbolami pierwiastków w nawiasie podano ładunek kationu, który powstaje jeżeli dany metal przejdzie do roztworu. Każdy metal wypiera z roztworów wszystkie metale stojące za nim w szeregu napięciowym, a on sam może być wyparty tylko przez te metale które stoją przed nim.

Bibliografia:
K.M Pazdro - Chemia dla kandydatów na wyższe uczelnie
A.W.Florow – Artystyczna obróbka metali
K.M.Pazdro i M.Torbicka – Podręcznik część III Chemia dla Gimnazjalistów
B.Filipowicz – Chemia i życie
Encyklopedia Onet Wiem
Strony internetowe poświęcone chemii