Do 10. skupiny periodickej tabuľky prvkov (podľa aktuálnej nomenklatúry IUPAC) patria štyri prechodné kovy: nikel (Ni), paládium (Pd), platina (Pt) a darmštátium (Ds). Nachádzajú sa v d-bloku, konkrétne v 4. (Ni), 5. (Pd), 6. (Pt) a 7. (Ds) perióde. Očakávaná všeobecná valenčná elektrónová konfigurácia je (n−1)d⁸ ns², avšak skutočné konfigurácie sú: Ni ([Ar] 3d⁸ 4s²), Pd ([Kr] 4d¹⁰ 5s⁰), Pt ([Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹) a predpokladaná pre Ds ([Rn] 5f¹⁴ 6d⁸ 7s²). Anomálne konfigurácie paládia a platiny sú dôsledkom snahy o dosiahnutie energeticky stabilnejších stavov a vplyvu relativistických efektov (u Pt).
Trendy fyzikálnych a chemických vlastností link
Vlastnosti prvkov 10. skupiny sú ovplyvnené ich elektrónovou konfiguráciou, veľkosťou atómov a u ťažších členov aj lantanoidovou kontrakciou a relativistickými efektmi.
- Atómový polomer: Narastá od Ni k Pd, avšak Pd a Pt majú podobné polomery v dôsledku lantanoidovej kontrakcie. Pre Ds sa predpokladá polomer ovplyvnený aj aktinoidovou kontrakciou.
- Ionizačná energia (IE₁): Trend je nepravidelný (Ni < Pd < Pt?). Nárast IE₁ u Pt je dôsledkom lantanoidovej kontrakcie a relativistických efektov. Pre Ds sa predpokladá vyššia IE₁.
- Elektronegativita (Pauling): Rastie od Ni k Pd a Pt.
- Hustota: Výrazne rastie smerom nadol v skupine.
- Teploty topenia a varu: Vysoké, trend nie je úplne monotónny (Pd má nižšiu teplotu topenia ako Ni a Pt).
- Stabilita oxidačných stavov:
- Nikel: Najčastejšie +II, dôležitý je aj 0 (Ni(CO)₄).
- Paládium: Najbežnejšie +II a 0, +IV menej stabilný.
- Platina: Bežné +II a +IV (stabilnejší ako u Pd), dôležitý je aj 0.
- Darmštátium: Predpokladajú sa rôzne stavy, 0 by mohol byť najstabilnejší vo vodných roztokoch.
- Stabilita vyšších oxidačných stavov mierne narastá od Pd k Pt.
- Reaktivita: Všetky tri stabilné kovy sú ušľachtilé (Ni > Pd > Pt). Ni reaguje so zriedenými neoxidujúcimi kyselinami, Pd a Pt sú odolnejšie (Pt len v lúčavke kráľovskej).
Biologický význam a toxicita link
Nikel je v stopových množstvách esenciálny pre niektoré enzýmy (napr. ureáza, ktorá katalyzuje hydrolýzu močoviny, a niektoré hydrogenázy). Jeho prítomnosť je dôležitá pre metabolizmus dusíka v rastlinách a mikroorganizmoch. Vo vyšších koncentráciách je však toxický a je známym alergénom (kontaktná dermatitída). Niektoré zlúčeniny niklu sú klasifikované ako karcinogénne.
Paládium sa využíva v dentálnych zliatinách. Môže spôsobovať alergické reakcie. Jeho rádioizotopy (napr. ¹⁰³Pd) sa používajú v brachyterapii (forma internej rádioterapie, kde sa zdroj žiarenia umiestňuje priamo do nádoru alebo do jeho tesnej blízkosti).
Platina nemá známu biologickú úlohu. Jej zlúčeniny, najmä cisplatina a jej analógy, sú kľúčovými protinádorovými liečivami. Sú však spojené s významnými vedľajšími účinkami (nefrotoxicita, neurotoxicita).
Darmštátium je extrémne rádioaktívne a toxické.
Výskyt v prírode link
Nikel je relatívne hojný. V prírode ho zvyčajne nenájdeme ako čistý kov, ale je súčasťou rôznych rúd. Hlavnými zdrojmi niklu sú zlúčeniny spolu so sírou (sulfidické rudy) a železom, napr. minerál pentlandit ((Fe,Ni)₉S₈). Iným zdrojom sú zlúčeniny s kyslíkom a kremíkom, ako v prípade minerálu garnierit. Predpokladá sa, že nikel spolu so železom tvorí jadro našej planéty.
Paládium a platina sú veľmi vzácne kovy. Vyskytujú sa najmä v rýdzej forme alebo ako prírodné zliatiny s inými PGM (angl. Platinum Group Metals – platinové kovy), často v sulfidických rudách niklu a medi. Významné minerály sú sperrylit (PtAs₂) a cooperit (PtS) pre platinu, a braggit ((Pt,Pd,Ni)S) pre oba kovy.
Darmštátium sa v prírode nevyskytuje.
Získavanie kovov link
Nikel sa získava pyrometalurgickými (praženie, tavenie sulfidických rúd) alebo hydrometalurgickými (lúhovanie lateritických rúd) postupmi. Niekedy sa oddeľuje od prímesí tzv. amoniakovým spôsobom, pri ktorom vzniká rozpustný amminkomplex (napr. [Ni(NH₃)₆]S). Veľmi čistý nikel sa pripravuje Mondovým procesom (cez prchavý tetrakarbonyl niklu, Ni(CO)₄) alebo elektrolyticky z roztokov síranu nikelnatého.
Paládium a platina sa získavajú z koncentrátov PGM alebo z anódových kalov pri rafinácii niklu a medi. Proces je veľmi zložitý a zahŕňa rozpúšťanie v lúčavke kráľovskej, selektívne zrážanie a extrakciu rozpúšťadlami na oddelenie jednotlivých PGM. Kovy sa potom získavajú redukciou ich zlúčenín.
Darmštátium sa syntetizuje v urýchľovačoch častíc jadrovými fúznymi reakciami.
Typy zlúčenín prvkov 10. skupiny link
Prvky 10. skupiny tvoria širokú škálu anorganických a organokovových zlúčenín.
Oxidy link
Nikel tvorí hlavne oxid nikelnatý (NiO), zásaditý oxid, a tiež oxid-hydroxid nikelitý (NiOOH). Paládium tvorí oxid paládnatý (PdO), ktorý je zásaditý až amfotérny. Platina tvorí oxid platnatý (PtO) a stabilnejší oxid platiničitý (PtO₂), oba amfotérne. Pre darmštátium sa predpokladá existencia prchavého oxidu darmštatičelého (DsO₄).
Hydroxidy link
Hydroxid nikelnatý (Ni(OH)₂) je svetlozelená zrazenina so zásaditými vlastnosťami, na vzduchu je stály (neoxiduje sa ľahko na Ni(OH)₃). Hydroxid paládnatý (Pd(OH)₂) a hydroxid platnatý (Pt(OH)₂) sú amfotérne. Hydroxid platiničitý (Pt(OH)₄) je tiež amfotérny.
Halogenidy link
Všetky tri stabilné prvky (Ni, Pd, Pt) tvoria dihalogenidy (MX₂). Platina tvorí aj stabilné tetrahalogenidy (PtX₄). Fluoridy majú tendenciu stabilizovať vyššie oxidačné stavy (napr. PtF₆). Pre darmštátium sa predpokladá existencia fluoridov ako DsF₆.
Sulfidy link
Tieto prvky tvoria rôzne sulfidy, napríklad NiS, Ni₃S₂, PdS, PtS, PtS₂. Mnohé z nich sú dôležitými minerálmi.
Koordinačné zlúčeniny link
Chémia koordinačných zlúčenín niklu, paládia a platiny je mimoriadne rozsiahla. Tieto kovy tvoria komplexy s veľkým počtom rôznych ligandov. Nikel(II) tvorí komplexy s koordinačným číslom 4 (tetraedrické alebo štvorcovo planárne, napr. [Ni(CN)₄]²⁻), 5 (napr. [Ni(CN)₅]³⁻) alebo 6 (oktaedrické, napr. [Ni(H₂O)₆]²⁺). Paládium(II) a platina(II) typicky tvoria štvorcovo planárne komplexy. Platina(IV) tvorí stabilné oktaedrické komplexy. Nikel(0), paládium(0) a platina(0) tvoria dôležité komplexy s ligandami ako CO alebo fosfány.
