惰性金屬：修订间差异

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'''貴金属'''（{{lang-en|'''Noble metal'''}}），又称'''惰性金属'''，是一類抗[[氧化]]和[[腐蚀]]能力极强的[[金属]]，在自然界中通常能以[[游離態]]（[[單質]]）穩定存在（稱{{le|自然金屬|Native metals}}），且在[[地壳]]中含量稀少。一般認定的貴金屬包括[[金]]、[[銀]]和六個[[鉑系元素]]：[[釕]]、[[銠]]、[[鈀]]、[[鋨]]、[[銥]]和[[鉑]]，其中金、銀、鉑、鈀又被稱為[[貴重金屬]]（{{lang-en|'''Precious metal'''}}，中文亦常譯作貴金屬），在國際上被認可為[[期貨]]、[[期權]]及[[ETF]]的交易資產，各有其專屬的[[ISO 4217]]貨幣代碼。此外，有些學者把[[銅]]、[[汞]]和[[錸]]等也算作貴金属的一員。
* [[铑]]
* [[钯]]
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* [[铂]]
* [[金]]


抗腐蚀金属不会和通常的[[酸]]起反应，但有些稀有金属会溶于[[王水]]。按[[標準電極電勢]]排列，抗腐蚀[[金属]]排列靠前，证明抵抗腐蚀能力较强。从[[原子]]结构看，抗腐蚀金属外层[[电子]]数基本饱和，所以不易被其他[[元素]]所[[化合]]，但铂有[[d軌域]][[电子层]]跨越[[费米能级]]，因此会有不稳定的[[化学]]反应，可以作为[[催化剂]]使用。用超真空清洗抗腐蚀金属会发现很容易清洗干净，并能长期保持清洁，但例如铂清洗后会立即吸附一层[[一氧化碳]]。
貴金属不和常見的[[酸]]起反应，但有些貴金属如鈀、鉑、金等会溶于[[王水]]。按[[標準電極電勢]]排列，貴金属排列靠前，证明抵抗腐蚀能力较强。从[[原子]]结构來看，貴金属原子的外层[[电子]]数基本饱和，所以不易和其他[[元素]][[化合]]，但铂有[[d軌域]][[电子层]]跨越[[费米能级]]，因此会有不稳定的[[化学]]反应，可以作为[[催化剂]]使用。用超真空清洗貴金属会发现很容易清洗干净，并能长期保持清洁，但例如铂清洗后会立即吸附一层[[一氧化碳]]。


==另見==
== 定義 ==
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*[[稀有氣體]]
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[[元素週期表]]中貴金屬元素的位置：
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雖然不同文獻中所定義的貴金屬種類可能不盡相同，但往往包括[[金]]和六種[[鉑系金屬]]（[[釕]]、[[銠]]、[[鈀]]、[[鋨]]、[[銥]]、[[鉑]]）<ref name="Balcerzak"/>，而其他候選元素在[[週期表]]中也大多處在與標準貴金屬鄰近的位置。由於[[銀]]、[[銅]]和[[汞]]的化學活潑性較低，它們有時亦被列為貴金屬<ref name="Kepp"/>，但它們在自然界中通常以與[[硫]]結合的化合態存在，而不像標準貴金屬以[[游離態]]的[[單質]]存在，且銅在地殼中的豐度頗高。

在個別的學術及產業領域中，被視為貴金屬的元素數量可能更少或更多。在物理學中，“noble metal”一詞有時僅專指銅、銀和金三個元素<ref>Harrison WA 1989, ''Electronic structure and the properties of solids: The physics of the chemical bond,'' Dover Publications, p. 520</ref>，因為它們的原子的[[d軌域]]全滿而較為「惰性」，而其他貴金屬（尤其是鉑系金屬）則因d軌域非全滿而具有顯著的[[催化]]性能。在[[牙科]]領域，銀通常不被視為貴金屬，因為它在[[口腔]]環境中會被腐蝕。<ref>
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File:Ruthenium a half bar.jpg|釕條
File:Rhodium powder pressed melted.jpg|銠粉末、圓柱和銠珠
File:Palladium (46 Pd).jpg|<div align="center">鈀</div>
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== 特性 ==
=== 地球化學性質 ===
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貴金屬多為{{le|戈德施密特分類法|Goldschmidt classification|親鐵元素}}，它們在[[地球]]形成之初大多以[[固溶體]]或熔融態的形式溶解在[[鐵]]中，並和鐵、[[鎳]]等沉入[[地核]]，因此在[[地殼]]中含量極端稀少，它們在含有大量鐵和鎳的[[流星體]]中的豐度反而相對較高（[[銥]]是最著名的例子）。大多數親鐵元素對[[氧]]沒有任何[[化學親和性|親和性]]，其中金的[[氧化物]]甚至在[[熱力學]]上是不穩定的。

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=== 催化性能 ===
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== 另見 ==
*[[貴金屬]]（precious metal）
*[[卑金屬]]（base metal）
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*[[稀有氣體]]（noble gas）
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*[[非活性氣體]]（inert gas）

== 參考文獻 ==
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== 外部链接 ==
== 外部链接 ==

2023年4月25日 (二) 19:10的版本

貴金屬，以及被視為準貴金屬的銅、汞和錸之單質。排序按照它們在元素週期表的位置。

貴金属（英語：Noble metal），又称惰性金属，是一類抗氧化和腐蚀能力极强的金属，在自然界中通常能以游離態（單質）穩定存在（稱自然金屬（英语：Native metals）），且在地壳中含量稀少。一般認定的貴金屬包括金、銀和六個鉑系元素：釕、銠、鈀、鋨、銥和鉑，其中金、銀、鉑、鈀又被稱為貴重金屬（英語：Precious metal，中文亦常譯作貴金屬），在國際上被認可為期貨、期權及ETF的交易資產，各有其專屬的ISO 4217貨幣代碼。此外，有些學者把銅、汞和錸等也算作貴金属的一員。

貴金属不和常見的酸起反应，但有些貴金属如鈀、鉑、金等会溶于王水。按標準電極電勢排列，貴金属排列靠前，证明抵抗腐蚀能力较强。从原子结构來看，貴金属原子的外层电子数基本饱和，所以不易和其他元素化合，但铂有d軌域电子层跨越费米能级，因此会有不稳定的化学反应，可以作为催化剂使用。用超真空清洗貴金属会发现很容易清洗干净，并能长期保持清洁，但例如铂清洗后会立即吸附一层一氧化碳。

定義

元素週期表中貴金屬元素的位置：
 7  總是被視為貴金屬：釕（Ru）、銠（Rh）、鈀（Pd）、鋨（Os）、銥（Ir）、鉑（Pt）、金（Au）[1]
 1  通常被當作貴金屬：銀（Ag）[2]
 2  有時被歸為貴金屬：銅（Cu）、汞（Hg）[3]
 6  在某些文獻中被算作貴金屬：鎝（Tc）、錸（Re）、砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi）、釙（Po）
「貴金屬」最普遍的定義範疇即是表中黑框內的八個元素，其中銀由於反應性（英语：Reactivity (chemistry)）相對較高而有時不被認為是貴金屬。[4]
註：
標有*的元素表示其可能會在潮濕空氣中失去光澤或被含氧和氧化劑的酸性溶液腐蝕
標有†的元素表示其會被硫或硫化氫腐蝕
標有§的元素表示其會被自身釋放的游離輻射產生的臭氧所腐蝕

雖然不同文獻中所定義的貴金屬種類可能不盡相同，但往往包括金和六種鉑系金屬（釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑）[1]，而其他候選元素在週期表中也大多處在與標準貴金屬鄰近的位置。由於銀、銅和汞的化學活潑性較低，它們有時亦被列為貴金屬[3]，但它們在自然界中通常以與硫結合的化合態存在，而不像標準貴金屬以游離態的單質存在，且銅在地殼中的豐度頗高。

在個別的學術及產業領域中，被視為貴金屬的元素數量可能更少或更多。在物理學中，“noble metal”一詞有時僅專指銅、銀和金三個元素[5]，因為它們的原子的d軌域全滿而較為「惰性」，而其他貴金屬（尤其是鉑系金屬）則因d軌域非全滿而具有顯著的催化性能。在牙科領域，銀通常不被視為貴金屬，因為它在口腔環境中會被腐蝕。[6]在化學中，noble metal一詞有時更廣泛地被用於指稱任何不與弱酸反應並釋放氫氣的金屬或類金屬元素，此時其定義範圍將擴大至銅、汞、鎝、錸、砷、銻、鉍和釙，以及前述的金、銀和鉑系金屬，儘管屬於類金屬的砷、銻和具有放射性的鎝、釙極少被視為貴金屬。

  • 釕條
    釕條
  • 銠粉末、圓柱和銠珠
    銠粉末、圓柱和銠珠
  • 鈀
    鈀
  • 螺狀硫銀礦，主成分為硫化銀（Ag2S），為最重要的銀礦石
    螺狀硫銀礦，主成分為硫化銀（Ag2S），為最重要的銀礦石
  • 鋨晶體
    鋨晶體
  • 銥片
    銥片
  • 鉑晶體
    鉑晶體
  • 金塊
    金塊

特性

地球化學性質

地球的上層大陸地殼中元素的相對豐度。可以發現豐度最低的元素主要為親鐵元素，他們大多隨著鐵和鎳沉降到地核深處，從而在地殼中極端稀有。至於碲和硒由於容易形成揮發性氫化物並逸散到太空中，因此在地殼中的稀有度可媲美貴金屬。

貴金屬多為親鐵元素（英语：Goldschmidt classification），它們在地球形成之初大多以固溶體或熔融態的形式溶解在鐵中，並和鐵、鎳等沉入地核，因此在地殼中含量極端稀少，它們在含有大量鐵和鎳的流星體中的豐度反而相對較高（銥是最著名的例子）。大多數親鐵元素對氧沒有任何親和性，其中金的氧化物甚至在熱力學上是不穩定的。

由於具有較低的金屬活動性，銅、銀、金和六種鉑系金屬是唯一在自然界中大量存在的自然金屬（英语：Native metals）。[來源請求]

耐腐蝕性

只有在氧氣存在的環境中，釕才會溶於王水（濃鹽酸和濃硝酸的混合物），而銠一定要在細粉末狀態下，才能與王水發生反應。鈀和銀可溶於硝酸。[7]

鋨和銥在環境條件下呈化學惰性（英语：Chemically inert）。[8]鉑和金可溶於王水。[9]

催化性能

許多貴金屬在工業上及化學實驗中被用作催化劑。例如汽車的催化轉換器中使用鉑、鈀和銠作為催化劑，該裝置可將汽車引擎產生的有害廢氣（如碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳等）轉化為為對人體無害的氣體（如氮氣、氧氣、二氧化碳和水等）。工業上也常使用到含有釕、銥、銠、鉑等貴金屬的催化劑來製備藥物和化工原料等。[10][11][12][13]

另見

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 Balcerzak, M. Noble Metals, Analytical Chemistry of. Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation. Wiley Online Library. 2021. doi:10.1002/9780470027318.a2411.pub3. 
  2. ^ Schlamp, G. Noble metals and noble metal alloys. Warlimont, H; Martienssen, W (编). Springer Handbook of Materials Data. Cham: Springer. 2018. doi:10.1007/978-3-319-69743-7_14. 
  3. ^ 3.0 3.1 Kepp, KP. Chemical causes of nobility. ChemPhysChem. 2020, 21: 360–369. doi:10.1002/cphc.202000013. 
  4. ^ Rayner-Canham, G. Organizing the transition metals. Scerri, E; Restrepo, G (编). Mendeleev to Oganesson: A multidisciplinary perspective on the periodic table. Oxford University. 2018: 195–205. ISBN 978-0-190-668532. 
  5. ^ Harrison WA 1989, Electronic structure and the properties of solids: The physics of the chemical bond, Dover Publications, p. 520
  6. ^ Powers, JM; Wataha, JE. Dental materials: Properties and manipulation 10th. St Louis: Elsevier Health Sciences. 2013: 134. ISBN 9780323291507. 
  7. ^ W. Xing, M. Lee, Geosys. Eng. 20, 216, 2017
  8. ^ Parish RV 1977, The metallic elements, Longman, London, p. 53, 115
  9. ^ A. Holleman, N. Wiberg, "Inorganic Chemistry", Academic Press, 2001
  10. ^ Delaude, Lionel and Noels, Alfred F. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Weinheim: Wiley-VCH. 2005. ISBN 978-0471238966. doi:10.1002/0471238961.metanoel.a01.  |chapter=被忽略 (帮助)
  11. ^ Fürstner, Alois. Olefin Metathesis and Beyond. Angewandte Chemie International Edition. 2000, 39 (17): 3012–3043. PMID 11028025. doi:10.1002/1521-3773(20000901)39:17<3012::AID-ANIE3012>3.0.CO;2-G. 
  12. ^ Cheung, H.; Tanke, R. S.; Torrence, G. P. Acetic acid. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley. 2000. doi:10.1002/14356007.a01_045 （英语）. 
  13. ^ Krebs, Robert E. Platinum. The History and Use of our Earth's Chemical Elements. Greenwood Press. 1998: 124–127. ISBN 0-313-30123-9. 

外部链接

元素周期
族
主族元素
  • 1（碱金属）
  • 2（碱土金属）
  • 13（硼族元素）
  • 14（碳族元素）
  • 15（氮族元素）
  • 16（氧族元素）
  • 17（鹵素）
  • 18（稀有气体）
副族元素
过渡金属
內過渡金属
其它元素分類
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