عنصر المجموعة 10

📅 آخر تحديث: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
↓ فترة 
4
صورة: قطعة من النيكل، بحجم حوالي 3 سم
النيكل (Ni) 28 فلز انتقالي
5
صورة: بلورة البلاديوم
البلاديوم (Pd) 46 فلز انتقالي
6
صورة: قطعة بلاتينية
البلاتين (Pt) 78 معدن انتقالي
7دارمشتاتيوم (Ds) 110، خصائص كيميائية غير معروفة

أسطورة

العنصر البدائي
عنصر اصطناعي

المجموعة العاشرة ، المرقمة وفقًا لأسلوب الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) الحالي ، هي مجموعة العناصر الكيميائية في الجدول الدوري التي تتكون من النيكل (Ni) والبلاديوم (Pd) والبلاتين (Pt) والدارمشتاتيوم (Ds). جميعها فلزات انتقالية من الفئة d . جميع نظائر الدارمشتاتيوم المعروفة مشعة ولها عمر نصف قصير، ولا يُعرف وجودها في الطبيعة؛ ولم يتم تصنيع سوى كميات ضئيلة منها في المختبرات.

صفات

الخواص الكيميائية

Zعنصرالإلكترونات لكل غلافالتكوين الإلكتروني
28النيكل2، 8، 16، 2[Ar] 3d 8 4s 2    
46البلاديوم2، 8، 18، 18[Kr] 4d 10    
78البلاتين2، 8، 18، 32، 17، 1[Xe] 4f 14 5d 9 6s 1
110دارمشتاتيوم2، 8، 18، 32، 32، 16، 2 (متوقع)[Rn] 5f 14 6d 8 7s 2 (متوقع) [ 1 ]

تُعدّ التوزيعات الإلكترونية للحالة الأرضية للبلاديوم والبلاتين استثناءً لقاعدة ماديلونغ . فبحسب هذه القاعدة، يُتوقع أن يكون التوزيع الإلكتروني للبلاديوم [Kr] 5s² 4d⁸ ، وللبلاتين [Xe] 4f¹⁴ 5d⁸ 6s² . إلا أن المدار 5s للبلاديوم فارغ، بينما المدار 6s للبلاتين ممتلئ جزئيًا فقط. ويُعزى التوزيع الإلكتروني المتوقع للدارمشتاتيوم إلى الاستقرار النسبي للمدار 7s، والذي يتوافق، على غير المعتاد في هذه المجموعة، مع التوزيع المتوقع وفقًا لمبدأ أوفباو . عمومًا، يصعب التنبؤ بالتوزيعات الإلكترونية للحالة الأرضية للذرات الأثقل والمعادن الانتقالية.

تُلاحظ عناصر المجموعة العاشرة في حالات أكسدة تتراوح بين +1 و+4. [ 2 ] حالة الأكسدة +2 شائعة في النيكل والبلاديوم، بينما +2 و+4 شائعة في البلاتين. كما لوحظت حالتا الأكسدة -2 و-1 في النيكل [ 3 ] [ 4 ] والبلاتين، [ 5 ] وحالة الأكسدة +5 في البلاديوم [ 6 ] والبلاتين. [ 7 ] ولوحظ البلاتين أيضًا في حالتي الأكسدة -3 [ 8 ] و+6. [ 9 ] تشير النظرية إلى أن البلاتين قد يُنتج حالة أكسدة +10 في ظل ظروف محددة، ولكن هذا الأمر لا يزال بحاجة إلى إثبات تجريبي. [ 10 ]

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الفيزيائية لعناصر المجموعة 10 [ 11 ]
Zعنصرالخطة الماديةالوزن الجزيئيالكثافة (جم/ سم³ )نقطة الانصهار (°م)نقطة الغليان (°م)السعة الحرارية/مئوية ( ج)

(جول مول −1 كلفن −1 )

الألفة الإلكترونية (إلكترون فولت)طاقة التأين (إلكترون فولت)
28النيكلمعدن أبيض؛ مكعب
58.693
8.90
1455
2913
26.1
1.156
7.6399
46البلاديوممعدن أبيض فضي؛ مكعب
106.42
12.0
1554.8
2963
26.0
0.562
8.3369
78البلاتينمعدن رمادي فضي؛ مكعب
195.048
21.5
1768.2
3825
25.9
2.128
8.9588

لم يُعزل الدارمشتاتيوم في صورته النقية، ولم تُلاحظ خصائصه بشكل قاطع؛ فقط النيكل والبلاديوم والبلاتين هي التي تم تأكيد خصائصها تجريبياً. النيكل والبلاتين والبلاديوم معادن انتقالية بيضاء فضية اللون، ويمكن الحصول عليها بسهولة في صورة مسحوق. [ 12 ] وهي صلبة، ذات بريق عالٍ ، وقابلة للطرق والسحب بدرجة كبيرة . عناصر المجموعة 10 مقاومة للتآكل ( الأكسدة ) في الظروف القياسية ، وهي مواد حرارية ، ولها درجات انصهار وغليان عالية.

الحدوث والإنتاج

يوجد النيكل بشكل طبيعي في الخامات، وهو العنصر الثاني والعشرون من حيث الوفرة على سطح الأرض. ومن أبرز مجموعات الخامات التي يمكن استخراجه منها اللاتريت وخامات الكبريتيد . [ 13 ] تمتلك إندونيسيا أكبر احتياطي من النيكل في العالم، وهي أيضاً أكبر منتج له. [ 14 ]

تاريخ

اكتشافات العناصر

النيكل

يعود استخدام النيكل، الذي يُخلط غالبًا بالنحاس، إلى عام 3500 قبل الميلاد. وقد اكتُشف النيكل في خنجر يعود تاريخه إلى عام 3100 قبل الميلاد، وفي خرز حديدي مصري، وفي مثقاب برونزي عُثر عليه في سوريا يعود تاريخه إلى الفترة ما بين 3500 و3100 قبل الميلاد، وفي سبائك النحاس والنيكل في عملات معدنية سُكّت في باكتريا ، وفي أسلحة وأوانٍ بالقرب من نهر السنغال، وكأدوات زراعية استخدمها المكسيكيون في القرن الثامن عشر الميلادي. [ 10 ] [ 15 ] وتشير بعض الأدلة إلى أن استخدام النيكل في العصور القديمة كان مصدره الحديد النيزكي، كما في الاسم السومري للحديد " أن بار " (نار من السماء)، أو في النصوص الحثية التي تصف أصول الحديد السماوية. لم يُطلق على النيكل اسم عنصر رسميًا إلا بعد أن عزله أ. ف. كرونستيدت عام 1751، وهو معدن غير نقي، من "نحاس نيك القديم". [ 11 ] وفي عام 1804، حدد ج. ب. ريختر الخصائص الفيزيائية للنيكل باستخدام عينة أنقى، واصفًا المعدن بأنه مطيل وقوي ذو درجة انصهار عالية. وتم وصف قوة سبائك النيكل والصلب عام 1889، ومنذ ذلك الحين، شهد استخدام فولاذ النيكل على نطاق واسع، أولًا في التطبيقات العسكرية، ثم في تطوير سبائك مقاومة للتآكل والحرارة خلال القرن العشرين.

البلاديوم

عُزل البالاديوم على يد ويليام هايد ولاستون عام 1803 أثناء عمله على تكرير معادن البلاتين. [ 16 ] وُجد البالاديوم ضمن رواسب متبقية بعد ترسيب البلاتين من محلول حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك على هيئة (NH₄ ) PtCl₆ . [ 12 ] أطلق ولاستون عليه اسم الكويكب 2 بالاس المكتشف حديثًا ، وباع عينات صغيرة منه سرًا إلى متجر روّج له على أنه "معدن نبيل جديد" يُدعى "البالاديوم، أو الفضة الجديدة". [ 17 ] أثار هذا الأمر شكوكًا حول نقائه ومصدره وهوية مكتشفه، مما أدى إلى جدل واسع. وفي النهاية، كشف عن هويته وقرأ بحثه حول اكتشاف البالاديوم أمام الجمعية الملكية عام 1805. [ 18 ]

بلاتينيوم

قبل اكتشافه الرسمي، استخدم الإكوادوريون الأصليون في مقاطعة إسميرالداس البلاتين في صناعة المجوهرات. [ 19 ] وُجد المعدن على شكل حبيبات صغيرة مختلطة بالذهب في رواسب الأنهار، حيث كان العمال يدمجونها مع الذهب لتشكيل حُلي صغيرة كالخواتم. أول تقرير منشور عن البلاتين كتبه أنطونيو دي أولوا ، عالم الرياضيات والفلك والضابط البحري الإسباني، الذي لاحظ وجود "البلاتينا" (الفضة الصغيرة) في مناجم الذهب في الإكوادور خلال رحلة استكشافية فرنسية عام 1736. [ 20 ] وجد عمال المناجم صعوبة في فصل "البلاتينا" عن الذهب، مما أدى إلى هجر تلك المناجم. أحضر تشارلز وود (صاحب مصنع حديد) عينات من المعدن إلى إنجلترا عام 1741 ودرس خصائصه، ولاحظ ارتفاع درجة انصهاره ووجوده على شكل حبيبات بيضاء صغيرة في رمال معدنية سوداء. ازداد الاهتمام بالمعدن بعد أن تم إبلاغ الجمعية الملكية بنتائج وود. أشار العالم السويدي هنريك تيوفيلوس شيفر إلى المعدن النفيس باسم "الذهب الأبيض" و"المعدن السابع" عام 1751، مُشيرًا إلى متانته العالية وكثافته الكبيرة، وسهولة انصهاره عند مزجه بالنحاس أو الزرنيخ. طوّر كلٌ من بيير فرانسوا شابانو (خلال ثمانينيات القرن الثامن عشر) وويليام هايد ولاستون (خلال القرن التاسع عشر) تقنية تعدين المساحيق لإنتاج البلاتين القابل للطرق، لكنهما أبقيا عمليتهما سرية. [ 19 ] مع ذلك، كانت سبائك البلاتين التي أنتجاها هشة وعرضة للتشقق بسهولة، على الأرجح بسبب الشوائب. في القرن التاسع عشر، تم اختراع أفران قادرة على تحمل درجات حرارة عالية، والتي حلت في النهاية محل تعدين المساحيق، وأدخلت البلاتين المصهور إلى السوق.

التطبيقات

تتشارك معادن المجموعة العاشرة في العديد من الاستخدامات، ومنها:

الدور البيولوجي والسمية

تُستخدم مركبات البلاتين بشكل شائع في العلاج الكيميائي كأدوية مضادة للسرطان نظرًا لنشاطها المضاد للأورام. كما تُظهر مركبات البلاديوم نشاطًا مضادًا للأورام محدودًا، إلا أن نشاطها الضعيف غير مستقر مقارنةً بمركبات البلاتين. [ 16 ]

انظر أيضاً

ملاحظات ومراجع

  1. ↑ هوفمان، دارلين سي؛ لي، ديانا إم؛ بيرشينا، فاليريا (2006)، "عناصر ما بعد الأكتينيدات والعناصر المستقبلية" ، كيمياء الأكتينيدات وعناصر ما بعد الأكتينيدات ، دوردريخت: سبرينغر هولندا، ص 1652-1752 ، doi : 10.1007/1-4020-3598-5_14 ، ISBN  978-1-4020-3555-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أكتوبر 2022
  2. ↑ لي، جون ديفيد (2002). الكيمياء غير العضوية الموجزة ( الطبعة الخامسة). بلاكويل ساينس. الصفحات 803-815 . ISBN   0-632-05293-7.
  3. ↑ ماير، توماس م.؛ ساندل، سيباستيان؛ ميلزل، بيتر؛ زويك، جوزيف؛ جاكوبي فون وانجلين، أكسل؛ وولف، روبرت (15 مايو 2020). "هدرجة الأوليفينات غير المتجانسة باستخدام طليعة محفز نيكل (II-) مختزل للغاية" . مجلة الكيمياء الأوروبية . 26 (28 ) : 6113-6117 . doi : 10.1002/chem.201905537 . ISSN 0947-6539 . PMC 7318650. PMID 32034810 .   
  4. ↑ فولمر، ماثيو ف.؛ شي، جينغ؛ كاماروتا، رايان س.؛ يونغ، فيكتور ج.؛ بيل، إيكهارد؛ غالياردي، لورا؛ لو، كوني س. (25-06-2018). "معقدات نيكلات (-I) الرسمية المدعومة بأيونات المجموعة 13" . Angewandte Chemie . 130 (26): 7941–7945 . Bibcode : 2018AngCh.130.7941V . doi : 10.1002/ange.201803356 . ISSN 0044-8249 . S2CID 243890546 .  
  5. ↑ كاربوف، أندريه؛ كونوما، ميتسوهارو؛ جانسن، مارتن (2006). "إثبات تجريبي لحالات الأكسدة السالبة للبلاتين: قياسات ESCA على بلاتينيدات الباريوم" . مجلة الاتصالات الكيميائية (8): 838-840 . doi : 10.1039/b514631c . ISSN 1359-7345 . PMID 16479284 .  
  6. ↑ شيمادا، شيغيرو؛ لي، يونغ هوا؛ تشوي، يونغ كي؛ تاناكا، ماساتو؛ باو، مينغ؛ أوتشيمارو، تادافومي (8 مايو 2007). "مركبات البلاديوم متعددة النوى التي تحتوي على مراكز بلاديوم مرتبطة بخمس ذرات سيليكون" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 104 (19): 7758-7763 . Bibcode : 2007PNAS..104.7758S . doi : 10.1073 / pnas.0700450104 . ISSN 0027-8424 . PMC 1876520. PMID 17470819 .   
  7. ↑ مولر، بي جي؛ سيرافين، إم. (21-08-2010). "ملخص ChemInform: دراسات على البلورات الأحادية لـ PtF4 و PtF5" . ChemInform . 23 (45): رقم. doi : 10.1002/chin.199245006 .
  8. ↑ كولر، يورغن؛ وانغبو، ميونغ هوان (1 أبريل 2008). "أنيونات الفلزات الانتقالية المتأخرة التي تعمل كعناصر فلزية من النوع p" . علوم الحالة الصلبة . آفاق في كيمياء الحالة الصلبة. 10 (4): 444-449 . Bibcode : 2008SSSci..10..444K . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2007.12.001 . ISSN 1293-2558 . 
  9. ↑ دروز، توماس؛ سوبيل، جوانا؛ هاجنباخ، أديلهيد؛ سيبيلت، كونراد (1 مايو 2006). "البنى الجزيئية للحالة الصلبة لسداسيات فلوريد الفلزات الانتقالية" . الكيمياء اللاعضوية . 45 (9): 3782-3788 . doi : 10.1021/ic052029f . ISSN 0020-1669 . PMID 16634614 .  
  10. 1 2 روزنبرغ، صموئيل ج. (1968). النيكل وسبائكه . المكتب الوطني للمعايير. مؤرشف من الأصل في 23 مايو 2012.
  11. 1 2 دليل CRC للكيمياء والفيزياء : كتاب مرجعي سريع للبيانات الكيميائية والفيزيائية . ويليام م. هاينز، ديفيد ر. ليد، توماس ج. برونو (الطبعة 97 ). بوكا راتون، فلوريدا. 2017. ISBN   978-1-4987-5429-3. OCLC 957751024 . {{cite book}}: صيانة CS1: موقع الناشر مفقود ( رابط ) صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  12. 1 2 غرينوود، ن.ن.؛ إيرنشو، أ. (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). بوسطن، ماساتشوستس: باتروورث-هاينمان. ISBN  0-585-37339-6. OCLC 48138330 . 
  13. ↑ لانكشاير، روبرت ج. (2 أكتوبر 2013). "كيمياء النيكل" . ليبرتيكستس . تم الاسترجاع في 16 يناير 2022 .
  14. ↑ "احتياطيات النيكل في جميع أنحاء العالم حتى عام 2020، حسب الدولة (بملايين الأطنان المترية)" . ستاتيستا . تم الاطلاع عليه في 16 يناير 2022 .
  15. ↑ ريكارد، ت. أ. (1941). "استخدام الحديد النيزكي" . مجلة المعهد الملكي للأنثروبولوجيا في بريطانيا العظمى وأيرلندا . 71 (1/2): 55-66 . doi : 10.2307/2844401 . ISSN 0307-3114 . JSTOR 2844401 .  
  16. 1 2 كيمياء معادن مجموعة البلاتين: التطورات الحديثة . إف آر هارتلي. أمستردام: إلسيفير. 1991. ISBN 0-444-88189-1.{{cite book}}صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  17. ↑ أوسلمان، ميلفين سي. (1978-11-01). "جدل وولاستون/تشينيفيكس حول الطبيعة العنصرية للبلاديوم: حلقة غريبة في تاريخ الكيمياء" . حوليات العلوم . 35 (6): 551-579 . doi : 10.1080/00033797800200431 . ISSN 0003-3790 . 
  18. ↑ وولاستون، ويليام هايد (1805-01-01). "الثاني والعشرون. حول اكتشاف البلاديوم؛ مع ملاحظات على مواد أخرى وُجدت مع البلاتينا" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن . 95 : 316-330 . doi : 10.1098/rstl.1805.0024 . S2CID 97424917 . 
  19. 1 2 تشاستون، جيه سي (1980). "علم مساحيق البلاتين" . مجلة معادن البلاتين . 24 (2): 70-79 . doi : 10.1595/003214080X2427079 – عبر مجلة جونسون ماثي للتكنولوجيا.
  20. ↑ هانت، إل بي (1980). "المساهمات السويدية في اكتشاف البلاتين" . مجلة معادن البلاتين . 24 (1): 31-39 . doi : 10.1595/003214080X2413139 – عبر مجلة جونسون ماثي للتكنولوجيا.