Myntmetaller (Grupp 11) — koppar, silver, guld och roentgenium
Upptäck grupp 11:s myntmetaller — koppar, silver, guld och kortlivade roentgenium: egenskaper, historia och användningar i mynt och industri.
Ett grundämne i grupp 11 är ett av grundämnena i grupp 11 (IUPAC-stil) i det periodiska systemet. Grupp 11 består av övergångsmetaller som ofta kallas de traditionella myntmetallerna: koppar (Cu), silver (Ag) och guld (Au). Roentgenium (Rg) hör också formellt till denna grupp baserat på dess elektroniska konfiguration, men det är ett mycket kortlivat transactinid som bara observerats i laboratorium och har en rapporterad halveringstid på omkring 22,8 sekunder. Namnet "myntmetaller" används ofta i vardagligt tal för dessa tre naturligt förekommande metaller, även om olika kulturer genom historien också använt andra metaller i mynt, till exempel aluminium, bly, nickel, rostfritt stål och zink.
Egenskaper
Metallerna i grupp 11 har flera gemensamma drag som förklarar deras användning i smycken, elektronik och mynt:
- Hög ledningsförmåga: Silver är den bästa ledaren av elektricitet av alla metaller, följd av koppar och guld. Det gör dem mycket värdefulla i elektriska tillämpningar.
- Korroderingsbeständighet: Guld är nästan helt inert kemiskt och motstår korrosion och oxidation. Silver och koppar oxiderar lättare men kan skyddas genom legeringar eller ytbehandling.
- Formbarhet och duktilitet: Dessa metaller kan dras till tråd och valsas till tunna plåtar — en anledning till deras långa användning i mynt, smycken och konstföremål.
- Kemisk mångsidighet: De visar typiska övergångsmetallsutseenden, kan bilda olika oxidationstillstånd (t.ex. Cu(I), Cu(II); Ag(I); Au(I), Au(III)) och ingå i många legeringar.
Tillämpningar och ekonomi
- Mynt och värdebevarande: Historiskt har guld och silver använts som valuta eller säkerhet tack vare sin sällsynthet och stabila egenskaper. Koppar har ofta använts för lägre valörer eller som legeringsmetall i moderna mynt.
- Elektronik och elkraft: På grund av hög ledningsförmåga används silver och särskilt koppar i tråd, kablar, kontakter och kretskort. Guld används för tunna beläggningar på kontakter där hög korrosionsbeständighet krävs.
- Smycken och konst: Guld och silver är traditionella material för smycken, medaljer och prydnadsföremål på grund av sitt utseende och motstånd mot missfärgning.
- Industriella tillämpningar: Koppar används omfattande i byggnad, rördragning och elinstallationer; silver i speglar, katalysatorer och fototeknik; guld i högteknologiska komponenter, medicinsk utrustning och rymdindustri.
Förekomst och utvinning
Koppar och silver förekommer både i rena metalliska former och i malmer (t.ex. kopparkis, argentit). Guld hittas som natursilverfritt guld i kvartsådror och i alluvialavlagringar. Utvinningen sker genom gruvdrift följt av upparbetning (krossning, koncentrering, smältning och raffineringsprocesser). Återvinning är ekonomiskt viktigt — särskilt för guld och silver — eftersom återvunnet material kan ersätta ny brytning i många tillämpningar.
Legeringar och metallurgi
Dessa metaller bildar viktiga legeringar:
- Kopparlegeringar: Bronze (koppar–tenn) och mässing (koppar–zink) har dominerat användningen i verktyg, konst och mynt.
- Smyckeslegeringar: Guld legeras ofta med silver, koppar, palladium eller nickel för att ändra hårdhet och färg (t.ex. 18 karat guld).
- Säkerhets- och funktionella beläggningar: Tunnlagringar av guld på kontakter förbättrar ledningssäkerhet under korrosiva förhållanden; silverbeläggningar används i specialapplikationer för kontaktytor och speglar.
Kemiska reaktioner och miljö
Utspädda syror, ammoniak och vissa komplextbildande ligander påverkar dessa metaller olika. Silver svartnar lättare i närvaro av svavelhaltiga föreningar (bildar silversulfid). Koppar bildar gröna eller blåa korrosionsprodukter (patina) under lång exponering. Även om guld är kemiskt mycket inert, kan finfördelat guld reagera i vissa komplexbildande processer som används vid utvinning (t.ex. cyanidprocessen).
Miljö- och hälsoaspekter: stor volym av koppar- och silverutsläpp kan påverka vattenlevande organismer; hantering av gruvavfall och användning av kemikalier vid utvinning måste skötas ansvarsfullt.
Roentgenium och andra syntetiska medlemmar
Roentgenium (Rg) är ett syntetiskt grundämne som tillhör grupp 11 enligt dess förväntade elektronkonfiguration. Det har endast producerats i mycket små mängder i acceleratortillverkning och sönderfaller mycket snabbt (halveringstid ungefär 22,8 sekunder enligt experiment). På grund av dess korta livslängd finns inga makroskopiska prover och inga praktiska användningar; forskning syftar främst till att förstå grundläggande kärnfysik och kemiska trender i periodiska systemet.
Säkerhet och återvinning
Även om rena metaller som guld och silver i allmänhet är lågt toxiska, kan legeringskomponenter (t.ex. nickel) ge allergiska reaktioner. Gruvdrift och metallåtervinning måste ske med hänsyn till arbetsmiljö, kemikaliehantering och avfallshantering för att minimera negativ miljöpåverkan. Återvinning av dessa metaller är både ekonomiskt lönsamt och miljömässigt fördelaktigt.
Sammanfattning
Grupp 11:s metaller — koppar, silver och guld — utgör en grupp övergångsmetaller med utmärkta elektriska egenskaper, hög duktilitet och varierande korrosionsbeständighet. Dessa egenskaper har gett dem en central roll i mänsklig teknologi, ekonomi och kultur. Den syntetiska medlemmen roentgenium bekräftar gruppens placering i det periodiska systemet men har i praktiken ingen teknisk användning på grund av sin korta halveringstid.
Historia
Alla grundämnen i gruppen utom roentgenium har varit kända sedan förhistorisk tid, eftersom de alla förekommer i metallisk form i naturen och ingen extraktionsmetallurgi behöver användas för att framställa dem.
Egenskaper
Liksom andra grupper uppvisar medlemmarna i denna familj mönster i elektronkonfigurationen, särskilt de yttersta skalen, vilket leder till tendenser i det kemiska beteendet:
| Z | ||
| 29 | koppar | 2, 8, 18, 1 |
| 47 | silver | 2, 8, 18, 18, 1 |
| 79 | guld | 2, 8, 18, 32, 18, 1 |
| 111 | roentgenium | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 1 |
De är alla relativt inerta, korrosionsbeständiga metaller. Koppar och guld är färgade.
Dessa element har låg elektrisk resistivitet och används därför för ledningar. Koppar är den billigaste och mest använda. Bondtrådar för integrerade kretsar är vanligtvis av guld. Silver och försilvrad kopparledning förekommer i vissa specialtillämpningar.
Applikationer
Dessa metaller, särskilt silver, har ovanliga egenskaper som gör dem viktiga för industriella tillämpningar utöver deras monetära eller dekorativa värde. De är alla utmärkta elektriska ledare. De mest ledande metallerna är silver, koppar och guld i den ordningen. Silver är också det mest värmeledande elementet och det mest ljusreflekterande elementet. Silver har också den ovanliga egenskapen att den anlackning som bildas på silver fortfarande är mycket elektriskt ledande.
Koppar används i stor utsträckning i elektriska ledningar och kretsar. Guldkontakter finns ibland i precisionsutrustning eftersom de är korrosionsfria. Silver används i stor utsträckning i verksamhetskritiska tillämpningar som elektriska kontakter och används också inom fotografi (eftersom silvernitrat återgår till metall när det utsätts för ljus), jordbruk, medicin, audiofila och vetenskapliga tillämpningar.
Guld, silver och koppar är ganska mjuka metaller och skadas därför lätt vid daglig användning som mynt. Ädelmetaller kan också lätt nötas och slitas bort genom användning. I sin numismatiska funktion måste dessa metaller legeras med andra metaller för att ge mynten större hållbarhet. Legeringen med andra metaller gör mynten hårdare, mindre benägna att deformeras och mer motståndskraftiga mot slitage.
Guldmynt: Guldmynt tillverkas vanligen i 90 % guld (t.ex. amerikanska mynt från före 1933) eller 22 karat (92 %) guld (t.ex. nuvarande samlingsmynt och Krugerrands), med koppar och silver som resterande vikt i båda fallen. Buljongguldmynt tillverkas med upp till 99,999 % guld (i den kanadensiska Gold Maple Leaf-serien).
Silvermynt: Silvermynt tillverkas vanligen i antingen 90 % silver - när det gäller amerikanska mynt från före 1965 (som cirkulerade i många länder) - eller i sterling silver (92,5 %) för mynt från före 1920 från Brittiska samväldet och andra silvermynt, där koppar utgör den resterande vikten i båda fallen.
Kopparmynt: Kopparmynt har ofta en ganska hög renhetsgrad, omkring 97 %, och är vanligen legerade med små mängder zink och tenn.
Inflationen har gjort att myntens nominella värde har sjunkit under värdet i hårdvaluta av de historiskt använda metallerna. Detta har lett till att de flesta moderna mynt tillverkas av basmetaller - kopparnickel (cirka 80:20, silverfärg) är populärt liksom nickel-mässing (koppar (75), nickel (5) och zink (20), guldfärg), mangan-mässing (koppar, zink, mangan och nickel), brons eller enkelt pläterat stål.
Relaterade sidor
| Förklaring till den högra sidan av det periodiska systemet: | Övergångsmetaller | Atomnummer i svart är fasta ämnen. | fasta gränser som är äldre än jorden (primordiala grundämnen) | streckade gränser har inga isotoper som är äldre än jorden. |
| Layouter |
|
| Förteckning över element efter |
|
| Uppgiftssidor |
|
| Grupper |
|
| Andra kategorier av element |
|
| |
| |
| Kategori:Periodiska systemet | |
Frågor och svar
F: Vilka element ingår i grupp 11?
S: Grupp 11 består av övergångsmetallerna koppar (Cu), silver (Ag) och guld (Au). Roentgenium (Rg) tillhör också denna grupp utifrån sin elektroniska konfiguration.
F: Vilket är det namn som vanligen används för att beteckna dessa grundämnen?
S: Namnet "myntmetaller" används ofta i vardagligt tal för att hänvisa till dessa grundämnen.
F: Finns det några andra metaller som har använts som mynt förutom de som ingår i grupp 11?
S: Ja, olika kulturer har använt många andra metaller i mynt, bland annat aluminium, bly, nickel, rostfritt stål och zink.
F: Hur länge håller roentgenium?
S: Roentgenium har en kort halveringstid på 22,8 sekunder och kan endast observeras under laboratorieförhållanden.
F: Ingår roentgenium i grupp 11 på grund av sina fysikaliska eller kemiska egenskaper?
S: Roentgenium tillhör grupp 11 på grund av sin elektroniska konfiguration.
Fråga: Finns alla grundämnen i grupp 11 naturligt förekommande eller är några av dem skapade på konstgjord väg?
S: Alla grundämnen i grupp 11 finns naturligt förekommande utom roentgenium som är artificiellt skapat och endast observeras under laboratorieförhållanden.
F: Vilken typ av grundämne ingår i grupp 11?
S: Grupp 11 består av övergångsmetaller som traditionellt sett är kända som myntmetaller.
Sök