Monētu metāli — 11. grupas elementi: varš, sudrabs un zelts

11. grupas elements ir viens no periodiskās tabulas 11. grupas (IUPAC stils) elementiem, kas sastāv no pārejas metāliem, kas tradicionāli dēvēti par monētu metāliem — varš (Cu), sudrabs (Ag) un zelts (Au). Sarunvalodā šos trīs reizēm sauc par „monētu metāli”, jo vēsturiskā monētu kalšanā tie tika plaši izmantoti. Tomēr dažādās kultūrās un laika posmos monētās ir lietoti arī citi metāli, piemēram, alumīnijs, svins, niķelis, nerūsējošais tērauds un cinks.

Īpašības un elektroniskā uzbūve

Visiem 11. grupas pamatelementiem raksturīga līdzīga elektroniskā konfigurācija, kas nosaka to ķīmiskās īpašības. Tipiski ir spēja veidot +1 oksidācijas stāvokli (Cu, Ag, Au), savukārt varš un zelts bieži sastopami arī citos stāvokļos (Cu +2, Au +3). Fizikāli tie ir metāli ar labu elektrisko un siltumvadītspēju — sudrabs ir labākais elektriskās vadītspējas metāls, bet varš to praktiski konkurē un ir plaši lietots elektrotehnikā. Zelts ir ķīmiski ļoti inerts, tam ir raksturīga dzeltenīga spīduma krāsa, kas saskan ar cilvēku izpratni par dārgmetālu.

Noturība, korozija un izskats

• Sudrabs ir spīdīgs un viegli pulējams, bet tas melnē (sagrumbu) reakcijā ar sēru veidojot Ag₂S — tā dēvēto tarnīšanos.
• Varš ir raksturīgi sarkani brūns; ilgstošā gaisa un ūdens ietekmē virsma var veidot zaļgani zilu patinu (piem., vara karbonāts), kas bieži redzams uz pieminekļiem un jumtiem.
• Zelts praktiski nemetāliskā vidi nerūsē un nemainās — tas ir ļoti ķīmiski inerts, tāpēc aizvien tiek augstu novērtēts juvelierizstrādājumos un rūpniecībā.

Notekas un ieguve

Šie metāli sastopami gan kā brīvi (native metals), gan savienojumos: vara galvenais rūdas minerāls ir hlkopirīts (chalcopyrite), sudraba oreļi var būt argentīts un citi, savukārt zelts bieži atrasts kā native grains vai saistīts ar kvarca slāņiem. Ieguve ietver raktuves, rūdu apstrādi un metalurģisku pārstrādi — kausēšanu, hidrometalurģiju (piem., zelta cyanidēšana) un elektrorefinēšanu, lai iegūtu augstu tīrību.

Monētu un valūtas pielietojums

Vēsturiskā monētu kalšanā bija plaši izplatīta tīra sudraba, zelta vai to sakausējumu izmantošana. Bija izplatīti arī elektromaļi (dabisks zelta–sudraba sakausējums). Mūsdienās lielākā daļa cirkulējošo monētu sastāv no lētākiem bāzes metāliem vai to pārklātiem slāņiem, lai nodrošinātu izturību un samazinātu izdevumus. Tomēr zelts un sudrabs joprojām tiek izmantoti kā investīciju aktīvi (bullion), kolekcionējamās monētas un rezerve — to cena tiek noteikta starptautiskajos tirgos, parasti troy uncēs vai gramos; zelta tīrību izsaka arī karātos (24 karāti = tīrs zelts) vai fineness (.999 utt.).

Sakausējumi un rūpnieciskā nozīme

Varš un tā sakausējumi (piem., bronza un misiņš) ir būtiski būvniecībā, elektrotehnikā un rūpniecībā. Sudraba īpašības padara to par vērtīgu fotogrāfijā (tradicionāli), elektriskajās kontaktu detaļās un katalizatoros. Zelta labs korozijas izturības līmenis un vadītspēja padara to par neaizstājamu mikroelektronikā, savienojumos un medicīniskās ierīcēs.

Vides, drošības un ilgtspējas aspekti

• Metālu ieguve un apstrāde var radīt vides slodzi — piesārņojumu, ķīmisku atlieku (piem., cianīda izmantošana zelta ieguvē) un biotopu izmaiņas.
• Visi trīs elementi ir ļoti pārstrādājami; metālu otrreizēja izmantošana būtiski samazina kalnrūpniecības radīto ietekmi.
• No veselības viedokļa: varš ir būtisks mikroelements, bet pārpalikums var būt toksisks; sudrabs var izraisīt argīriju (ādas pastāvīga apsārtuma vai zilguma tonis) pie pārmērīgas iedarbības; zelts parasti ir ķīmiski neaktīvs un organismam netoksisks.

Transaktīnijs Rentgēns

Rentgēns (Rg) tiek uzskatīts par 11. grupas elementu pēc tā elektroniskās konfigurācijas, taču tas ir sintētisks, īslaicīgs transaktīnijs, kas novērots tikai laboratorijas apstākļos un kam noteikts pussabrukšanas periods apmēram 22,8 s. Tā ķīmija pētīta minimāli un galvenokārt teorētiski, jo elementa radīšana un izpēte ir sarežģīta.

Kultūras un ekonomiskā nozīme

Monētu metāli ir dziļi iekodējušies cilvēces kultūrā — no reliģiskām dāvanām un rotaslietām līdz drošiem ieguldījumiem un valūtas nodrošināšanai. Valstu ekonomikas sensacionāli reaģē uz zelta un sudraba cenu svārstībām tirgos. Modernā ekonomikā vara, sudraba un zelta rūpnieciskā nozīme ir liela: tie nepieciešami elektronikai, medicīnai, rūpnieciskajiem procesiem un inženierzinātnēm.

Apkopojot — 11. grupas metāli ir mazs, bet ārkārtīgi ietekmīgs elementu kopums: varš, sudrabs, zelts un teorētiski arī Rentgēns veido gan materiālu pamatu mūsdienu tehnoloģijām, gan simbolisku vērtību cilvēku sabiedrībā.

Meklēt pēc burta