Группа 11 , по современной нумерации ИЮПАК , [1] представляет собой группу химических элементов в периодической таблице , состоящую из меди (Cu), серебра (Ag), золота (Au) и рентгения (Rg), хотя пока не было проведено никаких химических экспериментов, подтверждающих, что рентгений ведет себя как более тяжелый гомолог золота. Группа 11 также известна как монетные металлы из-за их использования при чеканке монет [2] — в то время как рост цен на металлы означает, что серебро и золото больше не используются для обращения валюты, оставаясь в использовании для слитков, медь остается распространенным металлом в монетах на сегодняшний день, либо в форме медных плакированных монет , либо как часть сплава мельхиора . [ необходима ссылка ] Они, скорее всего, были первыми тремя открытыми элементами. [3] Медь, серебро и золото встречаются в природе в элементарной форме . [4] [5]
Все три стабильных элемента группы известны с доисторических времен [2] , поскольку все они встречаются в природе в металлической форме и для их получения не требуется никакой экстракционной металлургии .
Медь была известна и использовалась около 4000 г. до н.э., и многие предметы, оружие и материалы изготавливались и использовались с использованием меди.
Первые свидетельства добычи серебра датируются 3000 годом до нашей эры в Турции и Греции, согласно RSC. Древние люди даже научились очищать серебро.
Самым ранним зарегистрированным металлом, используемым людьми, по-видимому, было золото, которое можно найти в свободном или « самородном » виде. Небольшие количества природного золота были найдены в испанских пещерах, использовавшихся в период позднего палеолита , около 40 000 лет до н. э. Золотые артефакты впервые появились в самом начале додинастического периода в Египте , в конце пятого тысячелетия до н. э. и начале четвертого, а плавка была развита в течение четвертого тысячелетия до н. э.; золотые артефакты появляются в археологии Нижней Месопотамии в начале четвертого тысячелетия до н. э.
Рентгений был получен в 1994 году путем бомбардировки атомами никеля-64 висмута-209 для получения рентгения-272. [6]
Как и другие группы, члены этого семейства демонстрируют закономерности в электронной конфигурации , особенно на внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении, хотя рентгений, вероятно, является исключением:
Все элементы группы 11 являются относительно инертными, устойчивыми к коррозии металлами . Медь и золото окрашены, а серебро нет. Рентгений, как ожидается, будет серебристым, хотя он не был произведен в достаточно больших количествах, чтобы подтвердить это.
Эти элементы имеют низкое электрическое сопротивление , поэтому их используют для проводки. Медь является самой дешевой и широко используемой. Провода для соединения интегральных схем обычно изготавливаются из золота. Провода из серебра и посеребренной меди используются в некоторых специальных приложениях.
Медь встречается в самородной форме в Чили, Китае, Мексике, России и США. Различные природные руды меди: медный колчедан (CuFeS2 ) , куприт или рубиновая медь (Cu2O ) , медный блеск (Cu2S ) , малахит (Cu(OH) 2CuCO3 ) и азурит (Cu(OH) 22CuCO3 ) .
Медный колчедан является основной рудой и обеспечивает около 76% мирового производства меди.
Серебро встречается в самородной форме, в виде сплава с золотом ( электрум ) и в рудах, содержащих серу , мышьяк , сурьму или хлор . Руды включают аргентит (Ag2S ) , хлораргирит (AgCl), который включает роговое серебро , и пираргирит ( Ag3SbS3 ). Серебро извлекается с помощью процесса Паркса .
Эти металлы, особенно серебро, обладают необычными свойствами, которые делают их необходимыми для промышленного применения за пределами их денежной или декоративной ценности. Все они являются превосходными проводниками электричества . Наиболее проводящими (по объему) из всех металлов являются серебро, медь и золото в указанном порядке. Серебро также является наиболее теплопроводным элементом и наиболее светоотражающим элементом. Серебро также обладает необычным свойством, заключающимся в том , что потускнение, которое образуется на серебре, по-прежнему является высокоэлектропроводным.
Медь широко используется в электропроводке и схемах. Золотые контакты иногда встречаются в прецизионном оборудовании из-за их способности оставаться не подверженными коррозии. Серебро широко используется в критически важных приложениях в качестве электрических контактов, а также в фотографии (потому что нитрат серебра возвращается в металл под воздействием света), сельском хозяйстве , медицине , аудиофильских и научных приложениях.
Золото, серебро и медь — довольно мягкие металлы, поэтому их легко повредить при ежедневном использовании в качестве монет. Драгоценные металлы также могут легко истираться и изнашиваться в процессе использования. В своих нумизматических функциях эти металлы должны быть сплавлены с другими металлами, чтобы обеспечить монетам большую долговечность. Сплавление с другими металлами делает полученные монеты более твердыми, менее подверженными деформации и более устойчивыми к износу.
Золотые монеты: Золотые монеты обычно производятся либо из 90% золота (например, монеты США до 1933 года), либо из 22- каратного (91,66%) золота (например, современные коллекционные монеты и крюгерранды ), а медь и серебро составляют оставшийся вес в каждом случае. Золотые инвестиционные монеты производятся с содержанием золота до 99,999% (в серии «Канадский золотой кленовый лист »).
Серебряные монеты: Серебряные монеты обычно производятся либо из 90% серебра — в случае монет США, отчеканенных до 1965 года (которые были в обращении во многих странах), либо из стерлингового серебра (92,5%) для монет Британского Содружества до 1920 года и других серебряных монет, при этом медь составляет оставшийся вес в каждом случае. Старые европейские монеты обычно производились из 83,5% серебра. Современные серебряные инвестиционные монеты часто производятся с чистотой, варьирующейся от 99,9% до 99,999%.
Медные монеты: Медные монеты часто имеют довольно высокую чистоту, около 97%, и обычно легированы небольшим количеством цинка и олова .
Инфляция привела к тому, что номинальная стоимость монет упала ниже стоимости в твердой валюте исторически используемых металлов. Это привело к тому, что большинство современных монет изготавливаются из неблагородных металлов – популярны медно-никелевые (около 80:20, серебристого цвета), а также никель- латунные (медь (75), никель (5) и цинк (20), золотистого цвета), марганцево -латунные (медь, цинк, марганец и никель), бронзовые или простые плакированные стали .
Медь, хотя и токсична в чрезмерных количествах, необходима для жизни . Она содержится в гемоцианине , цитохром с оксидазе и супероксиддисмутазе . Доказано, что медь обладает антимикробными свойствами, что делает ее полезной для дверных ручек в больницах, чтобы не допустить распространения болезней. Известно, что употребление пищи в медной таре увеличивает риск отравления медью . Болезнь Вильсона — это генетическое заболевание, при котором белок, важный для выведения избытка меди, мутирует таким образом, что медь накапливается в тканях организма, вызывая такие симптомы, как рвота, слабость, тремор, беспокойство и мышечная скованность.
Элементарное золото и серебро не имеют известных токсических эффектов или биологического применения, хотя соли золота могут быть токсичны для тканей печени и почек. [7] [8] Как и медь, серебро также обладает антимикробными свойствами . Длительное использование препаратов, содержащих золото или серебро, также может привести к накоплению этих металлов в тканях организма; результатом чего являются необратимые, но, по-видимому, безвредные состояния пигментации, известные как хризиаз и аргирия соответственно.
Из-за своей недолговечности и радиоактивности рентгений не имеет биологического применения, но, вероятно, чрезвычайно вреден из-за своей радиоактивности.