Элемент группы 10
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2009 г. ) |
| Группа 10 в таблице Менделеева | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||
| ↓ Период | |||||||||
| 4 |  28 Переходный металл | ||||||||
| 5 |  46 Переходный металл | ||||||||
| 6 |  78 Переходный металл | ||||||||
| 7 | Дармштадтий (Ds) 110 неизвестных химических свойств | ||||||||
Легенда
| |||||||||
Группа 10 , пронумерованная в соответствии с текущим стилем ИЮПАК , представляет собой группу периодической химических элементов таблицы , состоящую из никеля (Ni), палладия (Pd), платины (Pt) и дармштадтия (Ds). Все они являются d-блока переходными металлами . Все известные изотопы дармштадтия радиоактивны с коротким периодом полураспада и не встречаются в природе; в лабораториях синтезированы лишь незначительные количества.
Характеристики
[ редактировать ]Химические свойства
[ редактировать ]| С | Элемент | Количество электронов на оболочку | Электронная конфигурация |
|---|---|---|---|
| 28 | никель | 2, 8, 16, 2 | [С] 3d 8 4 с 2 |
| 46 | палладий | 2, 8, 18, 18 | [кр] 4д 10 |
| 78 | платина | 2, 8, 18, 32, 17, 1 | [Транспортное средство] 4f 14 5д 9 6 с 1 |
| 110 | Дармштадтий | 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (прогнозировано) | [Рн] 5f 14 6д 8 7 с 2 (прогнозировано) [1] |
Электронные конфигурации палладия и платины в основном состоянии являются исключением из правила Маделунга . Согласно правилу Маделунга, электронная конфигурация палладия и платины должна быть [Kr] 5s. 2 4д 8 и [Xe] 4f 14 6д 2 5д 8 соответственно. Однако 5s-орбиталь палладия пуста, а 6s-орбиталь платины заполнена лишь частично. Релятивистская стабилизация 7s-орбитали является объяснением предсказанной электронной конфигурации дармштадтия, которая, что необычно для этой группы, соответствует конфигурации, предсказанной принципом Ауфбау . [ нужна ссылка ] В целом электронные конфигурации основного состояния более тяжелых атомов и переходных металлов предсказать труднее.
Элементы 10 группы наблюдаются в степенях окисления от +1 до +4. [2] Степень окисления +2 является общей для никеля и палладия, а +2 и +4 – для платины. Для никеля также наблюдались степени окисления -2 и -1. [3] [4] и платина, [5] а для палладия наблюдалась степень окисления +5. [6] и платина. [7] Платина также наблюдалась в степени окисления -3. [8] и +6. [9] Теория предполагает, что платина может иметь степень окисления +10 при определенных условиях, но это еще предстоит доказать эмпирически. [10]
Физические свойства
[ редактировать ]| С | Элемент | Физическая форма | Молекулярный вес | Плотность (г/см 3 ) | Температура плавления (°С) | Точка кипения (°С) | Теплоемкость/C p (c) (Дж моль −1 К −1 ) | Сродство к электрону (эВ) | Энергия ионизации (эВ) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 28 | никель | белый металл; кубический | 58.693 | 8.90 | 1455 | 2913 | 26.1 | 1.156 | 7.6399 |
| 46 | палладий | серебристо-белый металл; кубический | 106.42 | 12.0 | 1554.8 | 2963 | 26.0 | 0.562 | 8.3369 |
| 78 | платина | серебристо-серый металл; кубический | 195.048 | 21.5 | 1768.2 | 3825 | 25.9 | 2.128 | 8.9588 |
Дармштадтий в чистом виде не выделен, и его свойства окончательно не изучены; экспериментально подтверждены свойства только никеля, палладия и платины. Никель, платина и палладий обычно представляют собой серебристо-белые переходные металлы, и их также можно легко получить в порошкообразной форме. [12] Они твердые, имеют высокий блеск и очень пластичны . Элементы 10 группы устойчивы к потускнению ( окислению ) при СТП , тугоплавки , имеют высокие температуры плавления и кипения.
Возникновение и производство
[ редактировать ]Никель встречается в природе в рудах и является 22-м по распространенности элементом на Земле. Двумя известными группами руд, из которых его можно извлечь, являются латериты и сульфидные руды . [13] Индонезия обладает крупнейшими в мире запасами никеля, а также является его крупнейшим производителем. [14]
История
[ редактировать ]Открытия элементов
[ редактировать ]Никель
[ редактировать ]Использование никеля, который часто ошибочно принимают за медь, датируется 3500 годом до нашей эры. Никель был обнаружен в кинжале, датируемом 3100 г. до н.э., в египетских железных бусах, бронзовой развертке, найденной в Сирии, датированной 3500–3100 гг. до н.э., в медно-никелевых сплавах в монетах, отчеканенных в Бактрии , в оружии и горшках у реки Сенегал, и как сельскохозяйственные инструменты, используемые мексиканцами в 1700-х годах. [10] [15] Есть основания полагать, что использование никеля в древности произошло из метеоритного железа, например, в шумерском названии железа ан-бар («огонь с небес») или в хеттских текстах, описывающих небесное происхождение железа. Никель официально не назывался элементом до тех пор, пока А. Ф. Кронстедт не выделил нечистый металл из «купферникеля» (меди Старого Ника) в 1751 году. [11] В 1804 году Дж. Б. Рихтер определил физические свойства никеля, используя более чистый образец, охарактеризовав металл как пластичный и прочный с высокой температурой плавления. Прочность сплавов никеля и стали была описана в 1889 году, и с тех пор никелевые стали широко использовались сначала для военного применения, а затем в 20 веке при разработке коррозионно- и жаропрочных сплавов.
Палладий
[ редактировать ]Палладий был выделен Уильямом Хайдом Волластоном в 1803 году, когда он работал над очисткой платиновых металлов. [16] Палладий находился в остатке после осаждения платины из раствора соляной и азотной кислот в виде (NH 4 )PtCl 6 . [12] Волластон назвал его в честь недавно открытого астероида 2 Паллада и анонимно продал небольшие образцы металла в магазин, который рекламировал его как «новый благородный металл» под названием «Палладий или новое серебро». [17] Это вызвало сомнения в его чистоте, источнике и личности его первооткрывателя, вызвав споры. В конце концов он представился и прочитал свою статью об открытии палладия Королевскому обществу в 1805 году. [18]
Платина
[ редактировать ]До своего официального открытия платина использовалась в ювелирных изделиях коренными эквадорцами из провинции Эсмеральдас. [19] Металл был найден в виде мелких зерен, смешанных с золотом, в речных отложениях, которые рабочие спекали с золотом, чтобы сформировать небольшие безделушки, такие как кольца. Первое опубликованное сообщение о платине было написано Антонио де Ульоа , испанским математиком, астрономом и военно-морским офицером, который наблюдал «платину» (маленькое серебро) на золотых рудниках Эквадора во время французской экспедиции в 1736 году. [20] Горняки обнаружили, что «платину» трудно отделить от золота, что привело к закрытию этих рудников. Чарльз Вуд (мастер железа) привез образцы металла в Англию в 1741 году и исследовал его свойства, наблюдая за его высокой температурой плавления и присутствием в виде маленьких белых зерен в черном металлическом песке. Интерес к металлу возрос после того, как о результатах Вуда было сообщено Королевскому обществу. Хенрик Теофилус Шеффер , шведский учёный, в 1751 году назвал этот драгоценный металл «белым золотом» и «седьмым металлом», сообщив о его высокой прочности, высокой плотности и о том, что он легко плавится при смешивании с медью или мышьяком. И Пьер-Франсуа Шабано (в 1780-х годах), и Уильям Хайд Волластон (в 1800-х годах) разработали метод порошковой металлургии для производства ковкой платины, но держали свой процесс в секрете. [19] Однако их платиновые слитки были хрупкими и имели тенденцию легко растрескиваться, вероятно, из-за примесей. В 1800-х годах были изобретены печи, способные выдерживать высокие температуры, которые в конечном итоге заменили порошковую металлургию и представили на рынке расплавленную платину.
Приложения
[ редактировать ]Металлы группы 10 имеют несколько применений. К ним относятся:
- Декоративного назначения, в виде ювелирных изделий и гальваники .
- Катализаторы различных химических реакций .
- Металлические сплавы .
- Электрические компоненты из-за предсказуемых изменений удельного электрического сопротивления в зависимости от температуры.
- Сверхпроводники как компоненты сплавов с другими металлами.
Биологическая роль и токсичность
[ редактировать ]Комплексы платины широко используются в химиотерапии в качестве противораковых препаратов из-за их противоопухолевой активности. Комплексы палладия также проявляют незначительную противоопухолевую активность, однако их низкая активность лабильна по сравнению с комплексами платины. [16]
См. также
[ редактировать ]Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ Хоффман, Дарлин К.; Ли, Диана М.; Першина, Валерия (2006), «Трансактинидные элементы и будущие элементы» , Химия актинидов и трансактинидных элементов , Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 1652–1752, doi : 10.1007/1-4020-3598-5_14 , ISBN 978-1-4020-3555-5 , получено 9 октября 2022 г.
- ^ Ли, Джон Дэвид (2002). Краткая неорганическая химия (5-е изд.). Блэквелл Наука. стр. 803–815. ISBN 0-632-05293-7 .
- ^ Майер, Томас М.; Сандл, Себастьян; Мельцль, Питер; Цвек, Йозеф; Якоби фон Вангелин, Аксель; Вольф, Роберт (15 мая 2020 г.). «Гетерогенное гидрирование олефинов с помощью предшественника катализатора с высоким содержанием никеля (-II)» . Химия – Европейский журнал . 26 (28): 6113–6117. дои : 10.1002/chem.201905537 . ISSN 0947-6539 . ПМЦ 7318650 . ПМИД 32034810 .
- ^ Воллмер, Мэтью В.; Се, Цзин; Каммарота, Райан С.; Янг, Виктор Г.; Билл, Экхард; Гальярди, Лаура; Лу, Конни С. (25 июня 2018 г.). «Формальные никелатные (-I) комплексы, поддерживаемые ионами группы 13» . Ангеванде Хеми . 130 (26): 7941–7945. дои : 10.1002/ange.201803356 . ISSN 0044-8249 . S2CID 243890546 .
- ^ Карпов Андрей; Конума, Мицухару; Янсен, Мартин (2006). «Экспериментальное доказательство отрицательных степеней окисления платины: ESCA-измерения на платинидах бария» . Химические коммуникации (8): 838–840. дои : 10.1039/b514631c . ISSN 1359-7345 . ПМИД 16479284 .
- ^ Симада, Сигеру; Ли, Юн-Хуа; Чхве, Юн-Ки; Танака, Масато; Бао, Мин; Учимару, Тадафуми (8 мая 2007 г.). «Многоядерные соединения палладия, содержащие палладиевые центры, лигированные пятью атомами кремния» . Труды Национальной академии наук . 104 (19): 7758–7763. дои : 10.1073/pnas.0700450104 . ISSN 0027-8424 . ПМК 1876520 . ПМИД 17470819 .
- ^ Мюллер, Б.Г.; Серафин, М. (21 августа 2010 г.). "ХимИнформ Реферат: Монокристаллические исследования PtF4 и PtF5" . ХимИнформ . 23 (45): нет. дои : 10.1002/chin.199245006 .
- ^ Кёлер, Юрген; Вангбо, Мён Хван (1 апреля 2008 г.). «Анионы поздних переходных металлов, действующие как элементы p-металлов» . Науки о твердом теле . Границы химии твердого тела. 10 (4): 444–449. doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2007.12.001 . ISSN 1293-2558 .
- ^ Дрюс, Томас; Супел, Иоанна; Хагенбах, Адельхайд; Зеппельт, Конрад (1 мая 2006 г.). «Твердотельные молекулярные структуры гексафторидов переходных металлов» . Неорганическая химия . 45 (9): 3782–3788. дои : 10.1021/ic052029f . ISSN 0020-1669 . ПМИД 16634614 .
- ^ Jump up to: а б Розенберг, Сэмюэл Дж. (1968). Никель и его сплавы . Национальное бюро стандартов. Архивировано из оригинала 23 мая 2012 года.
- ^ Jump up to: а б CRC справочник по химии и физике: готовый справочник химических и физических данных . Уильям М. Хейнс, Дэвид Р. Лид, Томас Дж. Бруно (97-е изд.). Бока-Ратон, Флорида. 2017. ISBN 978-1-4987-5429-3 . OCLC 957751024 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Гринвуд, штат Нью-Йорк; Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.). Бостон, Массачусетс: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-585-37339-6 . OCLC 48138330 .
- ^ Ланкашир, Роберт Дж. «Химия никеля» . Либретексты . Проверено 16 января 2022 г.
- ^ «Запасы никеля в мире по состоянию на 2020 год по странам (в миллионах тонн)» . Статистика . Проверено 16 января 2022 г.
- ^ Рикард, Т.А. (1941). «Использование метеоритного железа» . Журнал Королевского антропологического института Великобритании и Ирландии . 71 (1/2): 55–66. дои : 10.2307/2844401 . ISSN 0307-3114 . JSTOR 2844401 .
- ^ Jump up to: а б Химия металлов платиновой группы: последние достижения . Ф. Р. Хартли. Амстердам: Эльзевир. 1991. ISBN 0-444-88189-1 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Уссельман, Мелвин К. (1 ноября 1978 г.). «Спор Волластона и Ченевикса по поводу элементарной природы палладия: любопытный эпизод в истории химии» . Анналы науки . 35 (6): 551–579. дои : 10.1080/00033797800200431 . ISSN 0003-3790 .
- ^ Волластон, Уильям Хайд (1 января 1805 г.). «XXII. Об открытии палладия; с наблюдениями над другими веществами, обнаруженными с плантиной» . Философские труды Лондонского королевского общества . 95 : 316–330. дои : 10.1098/rstl.1805.0024 . S2CID 97424917 .
- ^ Jump up to: а б Частон, Джей Си (1980). «Порошковая металлургия платины» . Обзор платиновых металлов . 24 (2): 70–79 – через Johnson Matthey Technology Review.
- ^ Хант, Л.Б. (1980). «Шведский вклад в открытие платины» . Обзор платиновых металлов . 24 (1): 31–39 – через Johnson Matthey Technology Review.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
