Mündimetallid (11. rühm): definitsioon — vask, hõbe ja kuld
Mündimetallid (11. rühm): sügav ülevaade vaskist, hõbedast ja kullast — omadused, ajalugu, keemiline definitsioon ja kasutus üleminekumetallidena.
11. rühma element on üks elementide 11. rühma (IUPACi järgi) perioodilisustabelis, mis koosneb üleminekumetallidest, milleks on traditsioonilised mündimetallid vask (Cu), hõbe (Ag) ja kuld (Au). Röntgen (Rg) kuulub oma elektronkonfiguratsiooni alusel sellesse elementide rühma, kuid on lühiealine transaktiniid, mille poolväärtusaeg on 22,8 sekundit ja mida on täheldatud ainult laboritingimustes. Tavakõnes kasutatakse nende elementide kohta sageli nimetust "mündimetallid", kuid eri kultuurides on mündimetallidena kasutatud ka paljusid teisi metalle, sealhulgas alumiiniumi, pliid, niklit, roostevaba terast ja tsinki.
Üldine kirjeldus ja tähtsus
11. rühma metallid — vask, hõbe ja kuld — on keemiliselt ja füüsikaliselt sarnased: neil on pehme kuni plastiline struktuur, head elektri- ja soojusjuhtivuse omadused ning suhteline vastupidavus korrosioonile (eriti kuld). Need omadused on põhjuseks, miks neid metalle on läbi ajaloo laialdaselt kasutatud müntides, ehetes, elektroonikas ja tööstuses. Hõbe on elektrijuhtivuse poolest kõige parem metall, vask on elektrijuhtivuses ja soojusjuhtivuses teise kohal ning kuld on erakordselt korrosioonikindel ja keemiliselt inaktiivne.
Keemilised omadused
- Elektronkonfiguratsioon: rühma iseloomulik tunnus on osaliselt täidetud d‑orbitaalidest tulenev käitumine — Cu, Ag ja Au näitavad sageli ühevõrra d10s1‑laadi konfiguratsiooni (nt Cu: [Ar] 3d10 4s1, Ag: [Kr] 4d10 5s1, Au: [Xe] 4f14 5d10 6s1), mis mõjutab nende oksüdatsiooniastmeid ja komplekside moodustumist.
- Tüüpilised oksüdatsiooniastmed: hõbe eelistab +1 (harvem +2), vask esineb peamiselt +1 ja +2 kujul ning kuld avaldab +1 ja +3 oksüdatsiooniastmeid.
- Keemiline reaktiivsus: kuld on neist kõige vähem reaktiivne (nõrk oksüdeeruvus, ei reageeri enamikuga happetest), hõbe tumeneb väävliühendite toimel (tarnish) ja vask oksüdeerub õhu ja niiskuse toimel, moodustades roostetamise asemel rohelise patina (patiin).
Füüsikalised omadused
- Suurepärane elektri- ja soojusjuhtivus (Ag > Cu > Au elektrijuhtivuses).
- Head plastsed omadused ja hõlpsasti sulanduvad, mistõttu sobivad need hästi töötlemiseks, juhttraadiks ning sulamiteks.
- Tihedus ja sulamistemperatuur: kuld ja hõbe on kõrge tihedusega metalle, vask on samuti tihe ja hea kuumuskindlusega.
Esinemine, kaevandamine ja tootmine
Natureliselt esinevad kõik kolm elementi nii vabas (native metal) kui ka sulfiid- ja oksüdoorkivimites. Kulda ja hõbedat leitakse sageli ka alluvsetes setetes (placer‑leiukohad). Vaskõdusae kaevandatakse peamiselt sulfiidsetest maakidest (nt pirit). Tööstuslik kaevandamine ja rafineerimine on majanduslikult olulised — eriti vase puhul, mis on laialdaselt nõutud elektri- ja ehitustöödel. Tänapäeval on olulisel kohal ka ringlussevõtt: eriti e-jäätmetest taaskasutatav kuld, hõbe ja vask moodustavad märkimisväärse osa tarneallikatest.
Kasutusalad
- Elektri- ja elektroonikatööstus: vask traatides ja toitejuhtmetes, hõbe kontaktides ja kõrgjuhtivates rakendustes, kuld kontaktide ja kiibipistikute katmisel tänu korrosioonikindlusele.
- Ehte- ja investeerimismetallid: kuld ja hõbe on traditsioonilised väärismetallid, mida kasutatakse ehte-, investeeringu- ja valuutavaruna.
- Valdkondlikud ja keemilised rakendused: hõbe foto- ja katalüüsi‑omanikena (näiteks oksüdatsioonikatalüüsis), vask sulameid (pronks, messing) ja torustikuks, kuld meditsiinis ja dentiinses tehnoloogias ning kõrgtasemelistes elektronseadmetes.
- Antimikroobsed omadused: hõbe ja vask omavad mikroobe pärssivaid omadusi ning neid kasutatakse meditsiiniseadmetes ja pindade katmisel.
Mündistamine ja ajalugu
Traditsiooniliselt on mündimetallid — eriti kuld ja hõbe ning osaliselt vask — olnud peamised maksevahendid. Mündiprotsessid, sulamid (nt cupronickel) ning puhtusestandardid on muutunud läbi ajaloo. Tänapäeval on metallide rahaline roll vähenenud, kuid nad säilitavad investeerimis- ja varakaitse tähenduse.
Keskkond ja tervis
- Kuld on keemiliselt inaktiivne ja inimesele madala toksilisusega, kuid ekstraheerimine ja rafineerimine võivad tekitada keskkonnamõjusid (kaevandamisjäätmed, keha‑kemikaalid).
- Vask on vajalik mikroelement organismidele, kuid liigsel kontsentratsioonil võib olla toksiline.
- Hõbeda nanoosakesed ja lahustunud hõbeioonid võivad olla keskkonnale ja veetaimestikule toksilised; seetõttu reguleeritakse nende kasutust teatud toodetes.
Röntgen (Rg) — rühma eksperimentaalne liige
Röntgen (Roentgenium, Rg) on kunstlikult tekitatud element, mille aatomiomadused viitavad selle kuuluvusele 11. rühma põhimetallide järglaste hulka. Kuna transaktiniid iseloomuga elementid on äärmiselt lühiajalised ja raskesti valmistatavad, on nende keemiliste omaduste ja võimalike kasutusalade kohta praegu teadmised piiratud ning põhinevad peamiselt teoreetilistel arvutustel ja üksikutel tuvastustel laboris.
Kokkuvõte
11. rühma metallid — vask, hõbe ja kuld — on ühiskonna arengus olnud võtmetähtsusega tänu oma elektri- ja soojusjuhtivusele, plastilisusele, korrosioonikindlusele ning kultuurilisele ja majanduslikule väärtusele. Kuigi tänapäeval kasutatakse ka muid metalle müntide ja valuutana, jäävad need elemendid tööstuse, elektroonika, juveelitöö ja investeeringute olulisteks komponentideks.
Ajalugu
Kõik selle rühma elemendid, välja arvatud roentgeen, on tuntud juba eelajaloolistest aegadest alates, sest kõik need esinevad looduses metallilisel kujul ja nende tootmiseks ei ole vaja kasutada kaevandamismetallurgiat.
Omadused
Sarnaselt teiste rühmade liikmetele on ka selle perekonna liikmetel elektronide konfiguratsioon, eriti kõige välimistel kestadel, mille tulemuseks on suundumused keemilises käitumises:
| Z | ||
| 29 | vask | 2, 8, 18, 1 |
| 47 | hõbe | 2, 8, 18, 18, 1 |
| 79 | kuld | 2, 8, 18, 32, 18, 1 |
| 111 | röntgen | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 1 |
Need on kõik suhteliselt inertsed, korrosioonikindlad metallid. Vask ja kuld on värvilised.
Need elemendid on madala elektritakistusega, seega kasutatakse neid juhtmestiku jaoks. Vask on kõige odavam ja kõige laialdasemalt kasutatav. Integreeritud vooluahelate sidumisjuhtmed on tavaliselt kuldsed. Hõbedast ja hõbetatud vasest juhtmeid leidub mõnes erirakenduses.
Rakendused
Nendel metallidel, eriti hõbedal, on ebatavalised omadused, mis muudavad need oluliseks tööstuslikuks kasutuseks väljaspool nende rahalist või dekoratiivset väärtust. Nad kõik on suurepärased elektrijuhid. Kõikidest metallidest on kõige juhtivamad hõbe, vask ja kuld (selles järjekorras). Hõbe on ka kõige soojusjuhtivam ja kõige enam valgust peegeldav element. Hõbedal on ka see ebatavaline omadus, et hõbedale tekkiv tuhmumine on endiselt väga elektrijuhtiv.
Vask on laialdaselt kasutusel elektrijuhtmetes ja vooluahelates. Kuldseid kontakte kasutatakse mõnikord täppisseadmetes, kuna need on korrosioonivabad. Hõbedat kasutatakse laialdaselt kriitilistes rakendustes elektrikontaktidena, samuti kasutatakse seda fotograafias (kuna hõbenitraat muutub valguse mõjul taas metalliks), põllumajanduses, meditsiinis, audiophiilsetes ja teaduslikes rakendustes.
Kuld, hõbe ja vask on üsna pehmed metallid ja seetõttu on need müntidena igapäevases kasutuses kergesti kahjustatavad. Väärismetallid võivad ka kergesti hõõrduda ja kuluda kasutamise käigus. Numismaatilistes funktsioonides tuleb neid metalle legeerida teiste metallidega, et tagada müntidele suurem vastupidavus. Leotamine teiste metallidega muudab saadud mündid kõvemaks, vähem deformeeruvaks ja kulumiskindlamaks.
Kuldmündid: Kuldmünte toodetakse tavaliselt 90% kullast (nt 1933. aasta eelsed USA mündid) või 22-karjalisest (92%) kullast (nt praegused kollektsioonimündid ja Krugerrandid), kusjuures vaske ja hõbedat moodustavad mõlemal juhul ülejäänud massi. Kuldmünte toodetakse kuni 99,999% kullast (Kanada Gold Maple Leafi seeria).
Hõbemündid: Hõbemündid on tavaliselt valmistatud kas 90% hõbedast - USAs enne 1965. aastat vermitud müntide puhul (mis olid ringluses paljudes riikides) või sterlinghõbedast (92,5%) müntide puhul enne 1920. aastat Briti Rahvaste Ühenduse ja muude hõbemüntide puhul, kusjuures vasest moodustub igal juhul ülejäänud kaal.
Vaskmündid: Vaskmündid on sageli üsna kõrge puhtusastmega, umbes 97%, ja neid legeeritakse tavaliselt väikese koguse tsingi ja tinaga.
Inflatsiooni tõttu on müntide nimiväärtus langenud alla ajalooliselt kasutatud metallide väärtuse. See on viinud selleni, et enamik tänapäevaseid münte on valmistatud mitteväärismetallidest - populaarne on vask-nikkel (umbes 80:20, hõbedase värvusega), samuti nikkel-messing (vask (75), nikkel (5) ja tsink (20), kuldse värvusega), mangaan-messing (vask, tsink, mangaan ja nikkel), pronks või lihtsalt pinnatud teras.
Seotud leheküljed
| Parempoolse perioodilisustabelilõigu selgitus: | Üleminekumetallid | musta värvi aatominumbrid on tahked ained | tahked piirid on vanemad kui Maa (algsed elemendid) | katkendlikel piiridel ei ole isotoope, mis on vanemad kui Maa. |
| · v · t · e | |
| Plaanid |
|
| Elementide loetelu |
|
| Andmete leheküljed |
|
| Rühmad |
|
| Muud elementide kategooriad |
|
| Blokid |
|
| |
| Kategooria:Perioodiline tabel | |
Küsimused ja vastused
K: Millistest elementidest koosneb grupp 11?
V: 11. rühma kuuluvad üleminekumetallid vask (Cu), hõbe (Ag) ja kuld (Au). Röntgen (Rg) kuulub oma elektronkonfiguratsiooni alusel samuti sellesse rühma.
K: Kuidas nimetatakse tavaliselt neid elemente?
V: Tavakõnes kasutatakse nende elementide kohta sageli nimetust "mündimetallid".
K: Kas lisaks 11. rühma kuuluvatele metallidele on veel teisi metalle, mida on kasutatud mündi valmistamiseks?
V: Jah, erinevad kultuurid on kasutanud müntides ka paljusid teisi metalle, sealhulgas alumiiniumi, pliid, niklit, roostevaba terast ja tsinki.
K: Kui kaua kestab roentgeenium?
V: Röntgeniumi poolväärtusaeg on lühike, 22,8 sekundit, ja seda saab jälgida ainult laboritingimustes.
K: Kas roentgeenium kuulub oma füüsikaliste või keemiliste omaduste tõttu 11. rühma?
V: Röntgen kuulub oma elektronkonfiguratsiooni alusel 11. rühma.
K: Kas kõik 11. rühma kuuluvad elemendid esinevad looduslikult või on mõned neist kunstlikult loodud?
V: Kõik 11. rühma elemendid esinevad looduslikult, välja arvatud roentgeenium, mis on kunstlikult loodud ja mida on täheldatud ainult laboritingimustes.
K: Millist tüüpi element kuulub 11. rühma?
V: 11. rühma kuuluvad üleminekumetallid, mida traditsiooniliselt tuntakse kui mündimetalle.
Otsige