Введение
Группа химических элементов
|
! colspan=2 style="text-align:left;" | ↓ Период
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
! colspan=2 style="text align:left;" | ↓ Period
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
Условные обозначения
первородный элемент синтетический элемент атомный номер цвет: черный = твердый
|}
primordial element synthetic element Atomic number color: black=solid
|}
Группа 10, нумеруемая в соответствии с современной стилистикой IUPAC, является группой химических элементов в периодической таблице, состоящей из никеля (Ni), палладия (Pd), платины (Pt) и дармштадтия (Ds). Все они являются переходными металлами d-блока. Все известные изотопы дармштадтия радиоактивны и имеют короткий период полураспада, и не встречаются в природе; лишь ничтожные количества были синтезированы в лабораториях.
Химические свойства
Z элемент Количество электронов на оболочке Электронная конфигурация 28 никель 2, 8, 16, 2 46 палладий 2, 8, 18, 18 78 платина 2, 8, 18, 32, 17, 1 110 дармштадтий 2, 8, 18, 32, 32, 16, 2 (предсказанная) (предсказанная)
Электронные конфигурации палладия и платины в основном состоянии являются исключениями из правила Маделунга. Согласно правилу Маделунга, ожидаемые электронные конфигурации палладия и платины – [Kr] 5s2 4d8 и [Xe] 4f14 6d2 5d8 соответственно. Однако, 5s орбиталь палладия пуста, а 6s орбиталь платины заполнена лишь частично. Релятивистская стабилизация 7s орбитали объясняет предсказанную электронную конфигурацию дармштадтия, которая, что необычно для этой группы, соответствует предсказаниям принципа Ауфбау. В целом, электронные конфигурации основного состояния тяжелых атомов и переходных металлов сложнее предсказать. Элементы 10-й группы проявляют степени окисления от +1 до +4. Степень окисления +2 характерна для никеля и палладия, в то время как +2 и +4 – для платины. Для никеля и платины также наблюдаются степени окисления 2 и 1, а для палладия и платины – +5. Платина также проявляет степени окисления 3 и +6. Теоретически, платина может достигать степени окисления +10 при определенных условиях, однако это еще предстоит подтвердить экспериментально.
The ground state electronic configurations of palladium and platinum are exceptions to Madelung's rule. According to Madelung's rule, the electronic configuration of palladium and platinum are expected to be [Kr] 5s2 4d8 and [Xe] 4f14 6d2 5d8 respectively. However, the 5s orbital of palladium is empty, and the 6s orbital of platinum is only partially filled. The relativistic stabilization of the 7s orbital is the explanation to the predicted electron configuration of darmstadtium, which, unusually for this group, conforms to that predicted by the Aufbau principle. In general, the ground state electronic configurations of heavier atoms and transition metals are more difficult to predict. Group 10 elements are observed in oxidation states of +1 to +4. The +2 oxidation state is common for nickel and palladium, while +2 and +4 are common for platinum. Oxidation states of 2 and 1 have also been observed for nickel and platinum, and an oxidation state of +5 has been observed for palladium and platinum. Platinum has also been observed in oxidations states of 3 and +6. Theory suggests that platinum may produce a +10 oxidation state under specific conditions, but this remains to be shown empirically.
Возникновение и производство
Никель встречается в природе в рудах и является 22-м по распространенности элементом в земной коре. Две основные группы руд, из которых его добывают, – латериты и сульфидные руды. Индонезия располагает крупнейшими в мире запасами никеля и является крупнейшим производителем этого металла.
Никель
Использование никеля, часто ошибочно принимаемого за медь, восходит к 3500 году до нашей эры. Никель был обнаружен в кинжале, датируемом 3100 годом до нашей эры, в египетских железных бусах, бронзовом развертывателе, найденном в Сирии и датируемом 3500–3100 годами до нашей эры, в виде сплавов меди и никеля в монетах, чеканенных в Бактрии, в оружии и сосудах возле реки Сенегал, а также в сельскохозяйственных инструментах, использовавшихся мексиканцами в 1700-х годах. Есть основания полагать, что использование никеля в древности было связано с метеоритным железом, например, в шумерском названии железа – *ан бар* ("огонь с небес") или в хеттских текстах, описывающих небесное происхождение железа. Никель не был официально признан элементом, пока А. Ф. Кронштедт не выделил этот нечистый металл из "купферникеля" (медь старого Ника) в 1751 году. Это вызвало сомнения в его чистоте, источнике и личности первооткрывателя, что привело к спорам. В конечном итоге он представился и доложил о своем открытии палладия Королевскому обществу в 1805 году.
Платина
До своего официального открытия платина использовалась в ювелирных изделиях коренными жителями Эквадора в провинции Эсмеральдас. Металл встречался в виде мелких зерен, смешанных с золотом в речных отложениях, которые рабочие спекали с золотом для изготовления небольших украшений, таких как кольца. Первый опубликованный отчет о платине был написан Антонио де Улоа, испанским математиком, астрономом и морским офицером, который наблюдал "платину" ("маленькое серебро") в золотых рудниках Эквадора во время французской экспедиции в 1736 году. Шахтерам было сложно отделить платину от золота, что привело к заброшенности этих рудников. Чарльз Вуд, мастер литейного производства, привез образцы металла в Англию в 1741 году и исследовал его свойства, отметив высокую температуру плавления и его наличие в виде мелких белых зерен в черном металлическом песке. Интерес к металлу возрос после того, как результаты исследований Вуда были представлены в Королевское общество. В 1751 году шведский ученый Хенрик Теофилус Шеффер назвал этот драгоценный металл "белым золотом" и "седьмым металлом", указав на его высокую прочность, высокую плотность и способность легко плавиться при смешивании с медью или мышьяком. И Пьер Франсуа Шабано (в 1780-х годах), и Уильям Хайд Волластон (в 1800-х годах) разработали технологию порошковой металлургии для получения ковкой платины, но держали свой процесс в секрете.