Losmetales nobles son un grupo demetales caracterizados por ser muy inertesquímicamente, es decir, que no reaccionan químicamente (o reaccionan muy poco) con otroscompuestos químicos,[1] lo que los convierte en metales muy interesantes para muchos fines tecnológicos o parajoyería. Esta propiedad se traduce en una escasa reactividad, o lo que es lo mismo, son poco susceptibles decorroerse yoxidarse, lo que les proporciona apariencia de inalterabilidad, razón por la cual se les denomina con el apelativo denobles.
Si bien las listas de metales nobles pueden diferir, tienden a agruparse en torno a los seismetales del grupo del platino (rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio, platino) más el oro.
Además de la función de este término como unsustantivo compuesto, existen circunstancias en las que "noble" se usa como adjetivo para el sustantivo "metal". Unaserie galvánica es una jerarquía de metales (u otros materiales eléctricamente conductores, incluidos compuestos ysemimetal) que va de noble a activo, y permite predecir cómo interactuarán los materiales en el entorno utilizado para generar la serie. En este sentido de la palabra, elgrafito es más noble que la plata y la relativa nobleza de muchos materiales depende en gran medida del contexto, como elaluminio y elacero inoxidable en condiciones de variaciónpH.[2]
El términometal noble se remonta al menos a finales del siglo XIV[3] y tiene significados ligeramente diferentes en diferentes campos de estudio y aplicación.
Antes de la publicación de Mendeleev en 1869 de la primera tabla periódica (finalmente) ampliamente aceptada,Odling publicó una tabla en 1864, en la que los "metales nobles" rodio, rutenio, paladio; y platino, iridio y osmio se agruparon,[4] y adyacente a plata y oro.
Calcopirita, que es sulfuro de cobre y hierro (CuFeS2), es el mineral de cobre más abundante
La mitad de una barra de rutenio. Tamaño ~ 40 × 15 × 10 mm Peso ~44 g
Rodio: 1 g de polvo, 1 g de cilindro prensado, 1 g de gránulos.
Paladio
Acantita, o sulfuro de plata (Ag2S), es el mineral de plata más importante
Cristales de osmio, 2.2 g
Piezas de iridio puro, 1 g, tamaño: 1–3 mm cada una
Piezas de platino puro, 1 g, tamaño: 1–3 mm cada una
Losmetales nobles (entre otros,oro,plata,platino y los platinoides), son aquellos metales que no sufren el fenómeno de corrosión u oxidación cuando se exponen a las condiciones corrosivas de los ambientes acuosos, ácidos o no, con presencia de O2. No son reactivos. Losmetales seminobles (ejemplos:cobre, son aquellos que expuestos a atmósferas corrosivas sufren leves ataques químicos. Son poco reactivos.[cita requerida]
Una representación de cada uno de los metales nobles existentes en la tabla periódica.
Los metales delgrupo del platino también conocidos como metales nobles (platino,paladio,iridio,rodio,mercurio,osmio yrutenio) se encuentran ampliamente distribuidos a lo largo del planeta. Su utilización en aplicaciones específicas de tecnología y catálisis es en pequeñas cantidades, lo que dificulta enormemente su recuperación (es necesario que se den circunstancias especiales para ello). Se emplean mucho en el campo de laquímica a causa de su actividad catalítica y de su baja reactividad. Comocatalizador, el platino se emplea en las reacciones dehidrogenación, deshidrogenación, isomerización, ciclización, deshidratación, deshalogenación, oxidación, y para elElectrodo Normal de Hidrógeno (ENH). A pesar de la creencia popular, la gran mayoría de los metales nobles pueden ser atacados poraqua regia (una mezcla concentrada deácidos muy oxidantes).
Abundancia de los elementos químicos en la corteza terrestre en función del número atómico. Los elementos más raros (mostrados en amarillo, incluyendo los metales nobles) no son los más pesados, sino que son los elementos siderófilos (amantes del hierro) en laclasificación Goldschmidt de los elementos. Estos se han agotado al ser reubicados más profundamente en laNúcleo terrestre. Su abundancia en los materiales de losmeteoroides es relativamente mayor. El teluro y el selenio se han agotado en la corteza debido a la formación de hidruros volátiles.
Los metales nobles sonsiderófilo (amantes del hierro). Tienden a hundirse en el núcleo de la Tierra porque se disuelven fácilmente en el hierro, ya sea como soluciones sólidas o en estado fundido. La mayoría de los elementos siderófilos no tienen prácticamente ninguna afinidad por el oxígeno: de hecho, los óxidos de oro son termodinámicamente inestables con respecto a los elementos.
El rutenio se puede disolver enaqua regia, una mezcla altamente concentrada deácido clorhídrico yácido nítrico, solo cuando está en presencia de oxígeno, mientras que el rodio debe estar en una forma finamente pulverizada. El paladio y la plata son solubles enácido nítrico, y la solubilidad de la plata está limitada por la formación decloruro de plata precipitado.[5]
El renio reacciona con los ácidos oxidantes y elperóxido de hidrógeno, y se dice que se empaña con el aire húmedo. El osmio y el iridio son químicamente inertes en condiciones ambientales.[6] El platino y el oro pueden ser disueltos en agua regia.[7] El mercurio reacciona con ácidos oxidantes.[6]
En 2010, investigadores estadounidenses descubrieron que un "agua regia" orgánica en forma de una mezcla decloruro de tionilo SOCl2 y el disolvente orgánicopiridina C5H5N logró "altas tasas de disolución de metales nobles en condiciones moderadas, con el beneficio adicional de poder sintonizarse con un metal específico", por ejemplo, oro pero no paladio o platino.[8]
En física, la expresión "metal noble" a veces se limita al cobre, la plata y el oro,[9] ya que sus subcapas d completas contribuyen al carácter noble que tienen. En contraste, los otros metales nobles, especialmente los metales del grupo del platino, tienen aplicaciones catalíticas notables, que surgen de sus subcapas d parcialmente llenas. Este es el caso del paladio, que tiene una subcapa d completa en el estado atómico pero en forma condensada tiene una banda sp parcialmente llena a expensas de la ocupación de la banda d.[10]
La diferencia en la reactividad se puede ver durante la preparación de superficies metálicas limpias enultraalto vacío: las superficies de metales nobles "físicamente definidos" (p. ej., oro) son fáciles de limpiar y se mantienen limpias durante mucho tiempo. mientras que los de platino o paladio, por ejemplo, son cubiertos pormonóxido de carbono muy rápidamente.[11]
Los potenciales de reducción estándar en solución acuosa son una forma útil de predecir la química no acuosa de los metales considerados. Por lo tanto, los metales con altos potenciales negativos, como el sodio o el potasio, se encenderán en el aire y formarán los óxidos respectivos. Estos incendios no se pueden extinguir con agua, que también reacciona con los metales involucrados para dar hidrógeno, que en sí mismo es explosivo. Los metales nobles, por el contrario, son reacios a reaccionar con el oxígeno y, por esa razón (así como por su escasez) han sido valorados durante milenios y utilizados en joyería y monedas.[12]
Propiedades electroquímicas de algunos metales y metaloides
Z número atómico;G grupo;P período;SRP potencial de reducción estándar;EN electronegatividad;EA afinidad electónica
✣ tradicionalmente considerado un metal noble;MD metaloide; ☢ radioactivo
La tabla adjunta provee los valores de potenciales de reducción eständar en voltios;[13] electronegatividad (Pauling revisado); y afinidad electónica (kJ/mol), de algunos metales y metaloides.
Las indicaciones simplificadas en la columna de reacción se pueden consultar en detalle en losdiagramas de Pourbaix del elemento considerado en agua. Los metales nobles poseen potenciales positivos grandes;[14] los elementos no incluidos en esta tabla poseen bien un potencial estándar negativo o no son metales.
Se incluye la electronegatividad ya que se considera es, "un principal factor en determinar la nobleza y la reactividad del metal".[1]
Según sus valores elevados de afinidad electrónica,[15] la incorporación de un metal noble en el proceso electroquímico defotólisis, como el platino y el oro, entre otros, puede aumentar la fotoactividad.[16]
El arsénico y el antimonio por lo general son consideradosmetaloides en vez de metales nobles. Sin embargo, físicamente hablando, sus alótropos más estables son metálicos. Se han excluido los semiconductores, como el selenio y el teluro.
El deslustre negro que se ve comúnmente en la plata surge de su sensibilidad alsulfuro de hidrógeno:
2 Ag + H2S +1/2O2 → Ag2S + H2O.
Rayner-Canham[17] sostiene que "la plata es mucho más químicamente reactiva y tiene una química tan diferente que no debe considerarse como un 'metal noble'". Enodontología, la plata no es considerada un metal noble a causa de su tendencia a corroerse en la boca.[18]
La relevancia de la fila del agua es explicada por Li et al.[19] en el contexto de la corrosión galvánica. Tal proceso solo ocurrirá cuando:
"(1) dos metales que tienen diferentes potenciales electroquímicos están... conectados, (2) existe una fase acuosa con electrolito, y (3) uno de los dos metales posee un...potencial menor que el potencial de la reacción (H 2O + 4e +O 2 = 4 OH•) que es 0.4 V...El metal con un potencial de menos de 0.4 V actúa como ánodo y pierde electrones y se disuelve en el medio acuoso. El metal noble (con un potencial electroquímico mayor) funciona como cátodo y, en muchos casos, la reacción de este electrodo es por lo generalH 2O − 4 e• −O 2 = 4 OH•)."
Los elementos superpesados delhasio (elemento 108) allivermorio (116) inclusive se espera que sean "metales parcialmente muy nobles"; Las investigaciones químicas del hasio han establecido que se comporta como su congénere más ligero, el osmio, y las investigaciones preliminares delnihonio y elflerovio han sugerido, pero no establecido definitivamente, un comportamiento noble.[20] El comportamiento delcopernicio parece en parte ser similar both its lighter congener mercury y el del gas nobleradón.[21]
Se estableció el tercer premio para los ganadores de losJuegos Olímpicos bajo la falsa creencia de que elbronce (aleación decobre yestaño) era un metal noble. Este premio hoy en día permanece a pesar del error.
Algunos de ellos, a pesar de ser nobles, ya no se emplean hoy en día comoamalgamas para restauraciones dentales; en su lugar, se restaura con materiales de fabricacióncerámica.
↑Constable EC 2019, "Evolución y comprensión de los elementos del bloque d en la tabla periódica",Dalton Transactions, vol. 48, núm. 26, pp. 9408-9421doi10.1039/C9DT00765B
↑S. Fuchs, T.Hahn, H.G. Lintz, "La oxidación del monóxido de carbono por oxígeno sobre catalizadores de platino, paladio y rodio de 10−10 a 1 bar", Ingeniería química y procesamiento, 1994, V 33( 5), págs. 363–369[1]
↑G. Wulfsberg 2000, "Inorganic Chemistry", University Science Books, Sausalito, CA, pp. 270, 937.
↑G. Wulfsberg, "Inorganic Chemistry", University Science Books, 2000, pp. 247–249 ✦ Bratsch S. G., "Standard Electrode Potentials and Temperature Coefficients in Water at 298.15 K",Journal of Physical Chemical Reference Data, vol. 18, no. 1, 1989, pp. 1–21 ✦ B. Douglas, D. McDaniel, J. Alexander, "Concepts and Models of Inorganic Chemistry", John Wiley & Sons, 1994, p. E-3
↑Ahmad, Z (2006).Principles of corrosion engineering and corrosion control. Amsterdam: Elsevier. p. 40.ISBN9780080480336.
↑Viswanathan, B (2002).Catalysis: Principles and Applications. Boca Raton: CRC Press. p. 291.
↑Rayner-Canham, G (2018). «Organizing the transition metals». En Scerri, E; Restrepo, G, eds.Mendeleev to Oganesson: A multidisciplinary perspective on the periodic table. Oxford University. pp. 195-205.ISBN978-0-190-668532.
↑Powers, JM; Wataha, JE (2013).Dental materials: Properties and manipulation (10th edición). St Louis: Elsevier Health Sciences. p. 134.ISBN9780323291507.
↑Li, Y; Lu, D; Wong, CP (2010).Electrical conductive adhesives with nanotechnologies. New York: Springer. p. 179.ISBN978-0-387-88782-1.
Beamish FE 2012,The analytical chemistry of the noble metals, Elsevier Science, Burlington
Brasser R, Mojzsis SJ 2017, "A colossal impact enriched Mars' mantle with noble metals",Geophys. Res. Lett., vol. 44, pp. 5978–5985,doi10.1002/2017GL074002
Brooks RR (ed.) 1992,Noble metals and biological systems: Their role in medicine, mineral exploration, and the environment, CRC Press, Boca Raton
Brubaker PE, Moran JP, Bridbord K, Hueter FG 1975, "Noble metals: a toxicological appraisal of potential new environmental contaminants",Environmental Health Perspectives, vol. 10, pp. 39–56,doi10.1289/ehp.751039
Hämäläinen J, Ritala M, Leskelä M 2013, "Atomic layer deposition of noble metals and their oxides",Chemistry of Materials, vol. 26, no. 1, pp. 786–801,doi10.1021/cm402221
Kepp K 2020, "Chemical causes of metal nobleness",ChemPhysChem, vol. 21 no. 5. pp. 360−369,doi10.1002/cphc.202000013
Lal H, Bhagat SN 1985, "Gradation of the metallic character of noble metals on the basis of thermoelectric properties",Indian Journal of Pure and Applied Physics, vol. 23, no. 11, pp. 551–554
Lyon SB 2010, "3.21 - Corrosion of noble metals", in B Cottis et al. (eds.),Shreir's Corrosion, Elsevier, pp. 2205–2223,doi10.1016/B978-044452787-5.00109-8
Medici S, Peana MF, Zoroddu MA 2018, "Noble metals in pharmaceuticals: Applications and limitations", in M Rai M, Ingle, S Medici (eds.),Biomedical applications of metals, Springer,doi10.1007/978-3-319-74814-6_1
Pan S et al. 2019, "Noble-noble strong union: Gold at its best to make a bond with a noble gas atom",ChemistryOpen, vol. 8, p. 173,doi10.1002/open.201800257
Russel A 1931, "Simple deposition of reactive metals on noble metals",Nature, vol. 127, pp. 273–274,doi10.1038/127273b0
St. John J et al. 1984,Noble metals, Time-Life Books, Alexandria, VA
Wang H 2017, "Chapter 9 - Noble Metals", in LY Jiang, N Li (eds.),Membrane-based separations in metallurgy, Elsevier, pp. 249–272,doi10.1016/B978-0-12-803410-1.00009-8
Para ver las bandas de intercambio a través de los niveles de Fermi, lasuperficie de Fermi de al menos todos los metales se puede encontrar enFermi Surface Database
.jpg)
_4_(16848647509).jpg)
