Группа 10 , пронумерованная по текущему стилю ИЮПАК , — это группа химических элементов в периодической таблице , состоящая из никеля (Ni), палладия (Pd), платины (Pt) и дармштадтия (Ds). Все они являются переходными металлами d-блока . Все известные изотопы дармштадтия радиоактивны с короткими периодами полураспада и, как известно, не встречаются в природе; в лабораториях были синтезированы лишь незначительные количества.
Электронные конфигурации основного состояния палладия и платины являются исключениями из правила Маделунга . Согласно правилу Маделунга, ожидается, что электронная конфигурация палладия и платины будет [Kr] 5s 2 4d 8 и [Xe] 4f 14 5d 8 6s 2 соответственно. Однако 5s-орбиталь палладия пуста, а 6s-орбиталь платины заполнена лишь частично. Релятивистская стабилизация 7s-орбитали является объяснением предсказанной электронной конфигурации дармштадтия, которая, что необычно для этой группы, соответствует предсказанной принципом Ауфбау . [ необходима цитата ] В целом, электронные конфигурации основного состояния более тяжелых атомов и переходных металлов сложнее предсказать.
Элементы 10-й группы наблюдаются в степенях окисления от +1 до +4. [2] Степень окисления +2 является общей для никеля и палладия, в то время как +2 и +4 являются общими для платины. Степени окисления -2 и -1 также наблюдались для никеля [3] [4] и платины, [5] а степень окисления +5 наблюдалась для палладия [6] и платины. [7] Платина также наблюдалась в степенях окисления -3 [8] и +6. [9] Теория предполагает, что платина может давать степень окисления +10 при определенных условиях, но это еще предстоит доказать эмпирически. [10]
Дармштадтий не был выделен в чистом виде, и его свойства не были окончательно обнаружены; только свойства никеля, палладия и платины были экспериментально подтверждены. Никель, платина и палладий, как правило, являются серебристо-белыми переходными металлами, и их также можно легко получить в порошкообразной форме. [12] Они твердые, имеют сильный блеск и высокую пластичность . Элементы 10-й группы устойчивы к потускнению ( окислению ) в STP , тугоплавкие и имеют высокие температуры плавления и кипения.
Никель встречается в природе в рудах, и это 22-й по распространенности элемент на Земле. Две основные группы руд, из которых его можно извлечь, — это латериты и сульфидные руды . [13] Индонезия обладает крупнейшими в мире запасами никеля, а также является его крупнейшим производителем. [14]
Использование никеля, часто ошибочно принимаемого за медь, датируется 3500 годом до н. э. Никель был обнаружен в кинжале, датируемом 3100 годом до н. э., в египетских железных бусинах, бронзовой развертке, найденной в Сирии, датируемой 3500–3100 годами до н. э., в качестве медно-никелевых сплавов в монетах, отчеканенных в Бактрии , в оружии и горшках около реки Сенегал и в качестве сельскохозяйственных инструментов, используемых мексиканцами в 1700-х годах. [10] [15] Существуют доказательства, позволяющие предположить, что использование никеля в древности произошло от метеоритного железа, например, в шумерском названии железа an-bar («огонь с небес») или в хеттских текстах, описывающих небесное происхождение железа. Никель не был официально назван элементом, пока А. Ф. Кронштедт не выделил нечистый металл из «купферникеля» (медь Старого Ника) в 1751 году. [11] В 1804 году Дж. Б. Рихтер определил физические свойства никеля, используя более чистый образец, описав металл как пластичный и прочный с высокой температурой плавления. Прочность сплавов никеля и стали была описана в 1889 году, и с тех пор никелевые стали широко использовались сначала в военных целях, а затем в разработке коррозионно- и жаропрочных сплавов в течение 20-го века.
Палладий был выделен Уильямом Хайдом Волластоном в 1803 году, когда он работал над очисткой платиновых металлов. [16] Палладий находился в осадке, оставшемся после осаждения платины из раствора соляной кислоты и азотной кислоты в виде (NH 4 )PtCl 6 . [12] Волластон назвал его в честь недавно открытого астероида 2 Паллада и анонимно продал небольшие образцы металла в магазин, который рекламировал его как «новый благородный металл» под названием «Палладий, или Новое серебро». [17] Это вызвало сомнения относительно его чистоты, источника и личности его первооткрывателя, что вызвало споры. В конце концов он назвал себя и прочитал свою статью об открытии палладия Королевскому обществу в 1805 году. [18]
До своего официального открытия платина использовалась в ювелирных изделиях коренными эквадорцами провинции Эсмеральдас. [19] Металл был обнаружен в виде мелких зерен, смешанных с золотом в речных отложениях, которые рабочие спекали с золотом, образуя небольшие безделушки, такие как кольца. Первый опубликованный отчет о платине был написан Антонио де Ульоа , испанским математиком, астрономом и морским офицером, который наблюдал «платину» (маленькое серебро) на золотых приисках Эквадора во время французской экспедиции в 1736 году. [20] Шахтеры обнаружили, что «платину» трудно отделить от золота, что привело к отказу от этих приисков. Чарльз Вуд (металлург) привез образцы металла в Англию в 1741 году и исследовал его свойства, отметив его высокую температуру плавления и его присутствие в виде мелких белых зерен в черном металлическом песке. Интерес к металлу возрос после того, как открытия Вуда были доложены Королевскому обществу. Хенрик Теофилус Шеффер , шведский ученый, в 1751 году назвал этот драгоценный металл «белым золотом» и «седьмым металлом», сообщив о его высокой прочности, высокой плотности и о том, что он легко плавится при смешивании с медью или мышьяком. И Пьер-Франсуа Шабано (в 1780-х годах), и Уильям Хайд Волластон (в 1800-х годах) разработали метод порошковой металлургии для получения ковкой платины, но держали свой процесс в секрете. [19] Однако их платиновые слитки были хрупкими и имели тенденцию легко трескаться, вероятно, из-за примесей. В 1800-х годах были изобретены печи, способные выдерживать высокие температуры, которые в конечном итоге заменили порошковую металлургию и вывели на рынок расплавленную платину.
Металлы группы 10 имеют несколько применений. К ним относятся:
Комплексы платины обычно используются в химиотерапии в качестве противораковых препаратов из-за их противоопухолевой активности. Комплексы палладия также показывают незначительную противоопухолевую активность, однако их слабая активность лабильна по сравнению с комплексами платины. [16]
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )