Элемент группы 9
| Группа 9 в таблице Менделеева | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||
| ↓ Период | |||||||||
| 4 |  27 Переходный металл | ||||||||
| 5 |  45 Переходный металл | ||||||||
| 6 |  77 Переходный металл | ||||||||
| 7 | Мейтнерий (Мт) 109 неизвестных химических свойств | ||||||||
Легенда
| |||||||||
Группа 9 по современной нумерации ИЮПАК . [1] — группа (столбец) химических элементов в d-блоке таблицы Менделеева . В группу 9 входят кобальт (Co), родий (Rh), иридий (Ir) и мейтнерий (Mt). [2] [ нужна страница ] Эти элементы относятся к числу самых редких из переходных металлов . [3]
Как и другие группы, члены этого семейства демонстрируют закономерности в электронной конфигурации , особенно во внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении; однако родий отклоняется от схемы.
История
[ редактировать ]«Группа 9» — современное стандартное обозначение этой группы, принятое ИЮПАК в 1990 году. [2] В старых системах наименования групп эта группа объединялась с группой 8 ( железо , рутений , осмий и хассий ) и группой 10 ( никель , палладий , платина и дармштадтий ) и называлась группой «VIIIB» в Службе химических рефератов (CAS). ) «Система США», или «VIII» в старой «европейской системе» ИЮПАК (до 1990 г.) (и в . исходной таблице Менделеева)
Кобальт
[ редактировать ]Соединения кобальта веками использовались для придания насыщенного синего цвета стеклу , глазури и керамике . Кобальт был обнаружен в египетской скульптуре, персидских украшениях третьего тысячелетия до нашей эры, в руинах Помпеи , разрушенной в 79 году нашей эры, а также в Китае, датируемом династиями Тан (618–907 годы нашей эры) и династией Мин (1368–1644 годы). ОБЪЯВЛЕНИЕ). [4]
Шведскому химику Георгу Брандту (1694–1768) приписывают открытие кобальта c. 1735 г., что показывает, что это ранее неизвестный элемент, отличный от висмута и других традиционных металлов. Брандт назвал его новым «полуметаллом». [5] [6] Он показал, что соединения металлического кобальта являются источником синего цвета стекла, который ранее приписывался висмуту, обнаруженному вместе с кобальтом. Кобальт стал первым металлом, открытым с доисторического периода. Все остальные известные металлы (железо, медь, серебро, золото, цинк, ртуть, олово, свинец и висмут) не имели зарегистрированных первооткрывателей.
Родий
[ редактировать ]
Родий был открыт в 1803 году Уильямом Хайдом Волластоном . [7] вскоре после того, как он открыл палладий . [8] [9] [10] Он использовал сырую платиновую руду, предположительно полученную из Южной Америки . [11] Его процедура растворяла руду в царской водке и нейтрализовала кислоту гидроксидом натрия (NaOH). Затем он осаждал платину в виде хлорплатината аммония , добавляя хлорид аммония ( NH
4 Кл ). Большинство других металлов, таких как медь , свинец , палладий и родий, осаждаются цинком . Разбавленная азотная кислота растворила все, кроме палладия и родия. Из них палладий растворился в царской водке , а родий - нет. [12] а родий осаждали добавлением хлорида натрия в виде Na
3 [RhCl
6 ]· н H
2 О. После промывки этанолом розово-красный осадок вступал в реакцию с цинком, который вытеснял родий в ионном соединении и тем самым высвобождал родий в виде свободного металла. [13]
Иридий
[ редактировать ]Химики, изучавшие платину, растворяли ее в царской водке (смесь соляной и азотной кислот ) для получения растворимых солей. Они всегда наблюдали небольшое количество темного нерастворимого остатка. [14] В 1803 году британский учёный Смитсон Теннант (1761–1815) проанализировал нерастворимый остаток и пришел к выводу, что он должен содержать новый металл. Воклен обрабатывал порошок поочередно щелочами и кислотами. [15] и получил новый летучий оксид, который, как он считал, состоит из этого нового металла, который он назвал птеном , от греческого слова πτηνός ptēnós , «крылатый». [16] [13] Теннант, имевший преимущество в виде гораздо большего количества остатка, продолжил свои исследования и идентифицировал в черном остатке два ранее не обнаруженных элемента: иридий и осмий. [14] [15] Он получил темно-красные кристаллы (вероятно, Na
2 [IrCl
6 ]· н H
2 O ) последовательностью реакций с гидроксидом натрия и соляной кислотой . [13] Он назвал иридий в честь Ириды ( Ἶρις ), греческой крылатой богини радуги и посланницы олимпийских богов, потому что многие из полученных им солей были сильно окрашены. [а] [17] Открытие новых элементов было задокументировано в письме Королевскому обществу от 21 июня 1804 года. [14] [18]
Мейтнерий
[ редактировать ]Мейтнерий был впервые синтезирован 29 августа 1982 года немецкой исследовательской группой под руководством Питера Армбрустера и Готфрида Мюнценберга в Институте исследований тяжелых ионов (Gesellschaft für Schwerionenforschung) в Дармштадте . [19] Команда бомбардировала мишень из висмута-209 ускоренными ядрами железа -58 и обнаружила один атом изотопа мейтнерия -266: [20]
- 209
83 Би
+ 58
26 февраля
→ 266
109 тонн
+
н
Эта работа была подтверждена три года спустя в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне (тогда в Советском Союзе ). [20]
Характеристики
[ редактировать ]| С | Элемент | Количество электронов за снаряд | член парламента | БП | Год Открытие | Первооткрыватель |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 27 | кобальт | 2, 8, 15, 2 | 1768 К 1495 °С | 3200 К 2927 °С | ~1735 | Георг Брандт |
| 45 | родий | 2, 8, 18, 16, 1 | 2237 К 1964 °С | 3968 К 3695 °С | 1803 | WH Волластон |
| 77 | иридий | 2, 8, 18, 32, 15, 2 | 2719 К 2446 °С | 4403 К 4130 °С | 1803 | С. Теннант |
| 109 | митнерий | 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 [*] | — | — | 1982 | П. Армбрустер и Г. Мюнценберг |
[*] Предсказано.
Первые три элемента — твердые серебристо-белые металлы:
- Кобальт — это металлический элемент, который можно использовать для придания стеклу темно-синего цвета. Кобальт в основном используется в литий-ионных аккумуляторах , а также в производстве магнитных , износостойких и высокопрочных сплавов . Соединения силиката кобальта и алюмината кобальта(II) (CoAl 2 O 4 , синий кобальт) придают характерный глубокий синий цвет стеклу , керамике , чернилам , краскам и лакам . В природе кобальт встречается только в виде одного стабильного изотопа — кобальта-59. Кобальт-60 — коммерчески важный радиоизотоп, используемый в качестве радиоактивного индикатора и для производства гамма-лучей высокой энергии . Кобальт также используется в нефтяной промышленности в качестве катализатора при переработке сырой нефти. Это делается для того, чтобы очистить его от содержащейся в нем серы, которая при сжигании сильно загрязняет окружающую среду и вызывает кислотные дожди.
- Родий можно использовать в ювелирных изделиях как блестящий металл. Родий — твердый, серебристый, прочный металл с высокой отражательной способностью . Металлический родий обычно не образует оксид даже при нагревании. Кислород поглощается из атмосферы только при температуре плавления родия, но выделяется при затвердевании. Родий имеет более высокую температуру плавления и более низкую плотность , чем платина . Он не подвергается воздействию большинства кислот , поскольку совершенно нерастворим в азотной кислоте и слегка растворяется в царской водке .
- Иридий в основном используется в качестве упрочнителя платиновых сплавов. Иридий является наиболее устойчивым к коррозии металлом, поскольку он не подвергается воздействию кислот , в том числе царской водки . В присутствии кислорода реагирует с цианидными солями. Традиционные окислители также реагируют, в том числе галогены и кислород, при более высоких температурах. Иридий также напрямую реагирует с серой при атмосферном давлении с образованием дисульфида иридия .
Все известные изотопы мейтнерия радиоактивны и имеют короткий период полураспада. В лабораториях были синтезированы лишь незначительные количества. В чистом виде он не выделен, его физические и химические свойства пока не определены. [ нужна ссылка ] На основании того, что известно, мейтнерий считается гомологом иридия.
Биологическая роль
[ редактировать ]Из элементов 9-й группы только кобальт имеет биологическую роль. Это ключевой компонент кобаламина , также известного как витамин B12 , основного биологического резервуара кобальта как ультра-микроэлемента . [21] [22] Бактерии в желудке жвачных животных превращают соли кобальта в витамин B 12 , соединение, которое могут производить только бактерии или археи . Таким образом, минимальное присутствие кобальта в почве заметно улучшает здоровье пасущихся животных, и рекомендуется его потребление в дозе 0,20 мг/кг в день, поскольку у них нет другого источника витамина B 12 . [23]
Белки на основе кобаламина используют коррин для удержания кобальта. Коэнзим B 12 имеет реакционноспособную связь C-Co, которая участвует в реакциях. [24] У человека B 12 имеет два типа алкильных лигандов : метил и аденозил. MeB 12 способствует переносу метильной (-CH 3 ) группы. Аденозильный вариант B 12 катализирует перегруппировки, при которых атом водорода непосредственно переносится между двумя соседними атомами с сопутствующей заменой второго заместителя X, который может представлять собой атом углерода с заместителями, атом кислорода спирта или амина. Метилмалонил-коэнзим А-мутаза (MUT) превращает MML-CoA в Su-CoA , что является важным этапом извлечения энергии из белков и жиров. [25]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Иридий буквально означает «радужный».
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Флак, Э. (1988). «Новые обозначения в таблице Менделеева» (PDF) . Чистое приложение. хим. 60 (3): 431–436. дои : 10.1351/pac198860030431 . S2CID 96704008 . Проверено 24 марта 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Ли, Г.Дж. Номенклатура неорганической химии: Рекомендации, 1990 . Блэквелл Сайенс, 1990 . ISBN 0-632-02494-1 .
- ^ «Группа 9: Переходные металлы» . Химия LibreTexts . 15 августа 2020 г. Проверено 24 марта 2022 г.
- ^ Кобальт , Британская энциклопедия Интернет.
- ^ Георг Брандт впервые показал, что кобальт является новым металлом в: Г. Брандт (1735) «Dissertatio de semimetallis» (Диссертация о полуметаллах), Acta Literaria et Scientiarum Sveciae (Журнал шведской литературы и науки), vol. 4, страницы 1–10.
См. также: (1) Г. Брандт (1746) «Rön och anmärkningar angäende en Synnerlig färg—cobolt» (Наблюдения и замечания относительно необычного пигмента — кобальта), Kongliga Svenska vetenskapsakademiens Handingar (Труды Шведской королевской академии наук), том. 7, стр. 119–130; (2) Г. Брандт (1748) «Cobalti nova specinata et descripta» (Кобальт, новый элемент, исследованный и описанный), Acta Regiae Societatis Scientiarum Upsaliensis (Журнал Королевского научного общества Уппсалы), 1-я серия, том. 3, стр. 33–41; (3) Джеймс Л. Маршалл и Вирджиния Р. Маршалл (весна 2003 г.) «Повторное открытие элементов: Риддархиттан, Швеция» . The Hexagon (официальный журнал Альфа-Хи-Сигма химиков ), том. 94, нет. 1, страницы 3–8. - ^ Ван, Шицзе (2006). «Кобальт — его восстановление, переработка и применение». Журнал Общества минералов, металлов и материалов . 58 (10): 47–50. Бибкод : 2006JOM....58j..47W . дои : 10.1007/s11837-006-0201-y . S2CID 137613322 .
- ^ Волластон, штат Вашингтон (1804 г.). «О новом металле, найденном в сырой платине» . Философские труды Лондонского королевского общества . 94 : 419–430. дои : 10.1098/rstl.1804.0019 .
- ^ Гриффит, WP (2003). «Родий и палладий – события вокруг его открытия» . Обзор платиновых металлов . 47 (4): 175–183.
- ^ Волластон, штат Вашингтон (1805 г.). «Об открытии палладия; с наблюдениями над другими веществами, обнаруженными вместе с платиной» . Философские труды Лондонского королевского общества . 95 : 316–330. дои : 10.1098/rstl.1805.0024 .
- ^ Уссельман, Мелвин (1978). «Спор Волластона и Ченевикса по поводу элементарной природы палладия: любопытный эпизод в истории химии». Анналы науки . 35 (6): 551–579. дои : 10.1080/00033797800200431 .
- ^ Лиде, Дэвид Р. (2004). CRC справочник по химии и физике: готовый справочник химических и физических данных . Бока-Ратон: CRC Press. стр. 4–26 . ISBN 978-0-8493-0485-9 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1113. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Jump up to: а б с Гриффит, WP (2003). «Двухсотлетие четырех металлов платиновой группы: осмия и иридия - события, связанные с их открытиями». Обзор платиновых металлов . 47 (4): 175–183.
- ^ Jump up to: а б с Хант, Л.Б. (1987). «История Иридиума» . Обзор платиновых металлов . 31 (1): 32–41. Архивировано из оригинала 29 сентября 2022 г. Проверено 12 октября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Эмсли, Дж. (2003). «Иридиум» . Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я. Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета . стр. 201–204 . ISBN 978-0-19-850340-8 .
- ^ Томсон, Т. (1831). Система химии неорганических тел . Том. 1. Болдуин и Крэдок, Лондон; и Уильям Блэквуд, Эдинбург. п. 693 .
- ^ Уикс, Мэн (1968). Открытие элементов (7-е изд.). Журнал химического образования. стр. 414–418 . ISBN 978-0-8486-8579-9 . ОСЛК 23991202 .
- ^ Теннант, С. (1804 г.). «О двух металлах, обнаруженных в черном порошке, оставшемся после растворения платины» . Философские труды Лондонского королевского общества . 94 : 411–418. дои : 10.1098/rstl.1804.0018 . JSTOR 107152 .
- ^ Мюнценберг, Г.; Армбрустер, П.; Хессбергер, ФП; Хофманн, С.; Поппенсикер, К.; Рейсдорф, В.; Шнайдер, JHR; Шнайдер, WFW; Шмидт, К.-Х.; Сам, К.-К.; Вермюлен, Д. (1982). «Наблюдение одного коррелированного α-распада в реакции 58 Фе вкл. 209 Bi→ 267 109". Журнал физики А. 309 ( 1): 89. Бибкод : 1982ZPhyA.309...89M . doi : 10.1007/BF01420157 . S2CID 120062541 .
- ^ Jump up to: а б Барбер, Р.К.; Гринвуд, штат Нью-Йорк; Гринкевич, АЗ; Жаннен, Ю.П.; Лефорт, М.; Сакаи, М.; Улехла, И.; Вапстра, AP; Уилкинсон, Д.Х. (1993). «Открытие трансфермиевых элементов. Часть II: Введение в профили открытия. Часть III: Профили открытия трансфермиевых элементов» . Чистая и прикладная химия . 65 (8): 1757. doi : 10.1351/pac199365081757 . S2CID 195819585 . (Примечание: часть I см. в Pure Appl. Chem., том 63, № 6, стр. 879–886, 1991 г.)
- ^ Ямада, Казухиро (2013). «Глава 9. Кобальт: его роль в здоровье и заболеваниях». В Астрид Сигел; Хельмут Сигель; Роланд К.О. Сигел (ред.). Взаимосвязь между ионами незаменимых металлов и заболеваниями человека . Ионы металлов в науках о жизни. Том. 13. Спрингер. стр. 295–320. дои : 10.1007/978-94-007-7500-8_9 . ПМИД 24470095 .
- ^ Кракан, Валентин; Банерджи, Рума (2013). «Глава 10. Транспорт и биохимия кобальта и корриноидов». В Банки, Люсия (ред.). Металломика и клетка . Ионы металлов в науках о жизни. Том. 12. Спрингер. стр. 333–374. дои : 10.1007/978-94-007-5561-1_10 . ISBN 978-94-007-5560-4 . ПМИД 23595677 . электронная книга ISBN 978-94-007-5561-1 ISSN 1559-0836 электронный- ISSN 1868-0402 .
- ^ Шварц, Ф.Дж.; Кирхгесснер, М.; Штангл, Г.И. (2000). «Потребность мясного скота в кобальте – потребление корма и рост при различных уровнях обеспечения кобальтом». Журнал физиологии животных и питания животных . 83 (3): 121–131. дои : 10.1046/j.1439-0396.2000.00258.x .
- ^ Фут, Джудит Г.; Воэт, Дональд (1995). Биохимия . Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья. п. 675 . ISBN 0-471-58651-Х . ОСЛК 31819701 .
- ^ Смит, Дэвид М.; Голдинг, Бернард Т.; Радом, Лео (1999). «Понимание механизма B12-зависимой метилмалонил-КоА-мутазы: частичный перенос протона в действии». Журнал Американского химического общества . 121 (40): 9388–9399. дои : 10.1021/ja991649a .
