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

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.

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.

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.