Väärismetall
Ka: väärismetallid, noble metals
Väärismetallid on rühm keemilisi elemente, mis eristuvad kõrge korrosiooni- ja oksüdatsioonikindluse poolest ja esinevad looduses valdavalt puhtal kujul – ehk puhtas metallilises vormis.
Väärismetallid on keemias, majanduses ja kultuuriajaloos erilisel positsioonil. Mõiste ei tulene meelevaldsest kokkuleppest, vaid ühesest elektrokeemilisest kriteeriumist: metall loetakse väärismetalliks, kui selle standard-elektroodipotentsiaal normaal-vesinikelektroodi suhtes on positiivne – ehk see on termodünaamiliselt stabiilne oksüdatsiooni suhtes vesilahuses. See selgitab, miks kuldmündid säravad aastatuhandete järel endiselt metalliliselt, samal ajal kui rauast esemed lagunevad roosteks.
Millised metallid siia kuuluvad?
Keemias loetakse tavaliselt kaheksat elementi väärismetallideks: kuld, hõbe, plaatina ja pallaadium ning neli haruldasemat plaatinarühma metalli roodium, iriidium, ruteenium ja osmium. Kaubanduslikus kõnepruugis kitseneb mõiste sageli nelja esimesena nimetatuni, kuna ainult nendega kaubeldakse laialdaselt rahvusvahelistel tähtajaturgudel.
| Metall | Sümbol | Järjekorranumber | Tihedus (g/cm³) | Sulamistemperatuur (°C) | Std.-potentsiaal (V) |
|---|---|---|---|---|---|
| Kuld | Au | 79 | 19,32 | 1064 | +1,50 |
| Hõbe | Ag | 47 | 10,49 | 962 | +0,80 |
| Plaatina | Pt | 78 | 21,45 | 1768 | +1,19 |
| Pallaadium | Pd | 46 | 12,02 | 1555 | +0,95 |
| Roodium | Rh | 45 | 12,41 | 1964 | +0,76 |
| Iriidium | Ir | 77 | 22,56 | 2446 | +1,16 |
| Ruteenium | Ru | 44 | 12,37 | 2334 | +0,45 |
| Osmium | Os | 76 | 22,59 | 3033 | +0,40 |
Allikad: IUPAC standardväärtused; potentsiaalid normaal-vesinikelektroodi (NHE) suhtes.
Elektrokeemiline põhiprintsiip
Otsustav piiritluskriteerium mitteväärismetallide nagu vask, raud või alumiinium suhtes on positiivne standardpotentsiaal. Mida kõrgem see väärtus, seda suurem on termodünaamiline tõukejõud hoida metall elementaarses vormis.
Ox + n e⁻ → Red E° > 0 V ⟹ väärismetall
Ox + n e⁻ → Red E° < 0 V ⟹ mitteväärismetall
Klassikaline näide: kuld ei lahustu ei kontsentreeritud vesinikkloriidhappes ega kontsentreeritud lämmastikhappes. Alles mõlema happe segu – niinimetatud kuninglik vesi (Aqua regia, 3 osa HCl : 1 osa HNO₃) – ründab kulda, tekitades kloorokompleksite kaudu uue tõukejõu.
Füüsikalised omadused
Kõik väärismetallid jagavad rea silmapaistvaid materjaliomadusi:
- Korrosioonikindlus: stabiilne oksiidikiht puudub; pind jääb metalliliselt puhtaks.
- Kõrge tihedus: kõik väärismetallid on raskemad kui enamik mitteväärismetalle; osmium on tihedaim element üldse.
- Hea elektrijuhtivus: hõbedal on kõigi elementide seas kõrgeim elektrijuhtivus (6,3 × 10⁷ S/m).
- Venivus: eriti kulda saab valtsida õhukeseks lehtkullaks (< 0,1 µm) või tõmmata peeneimaks traadiks.
- Katalüütiline toime: plaatina ja pallaadium kiirendavad keemilisi reaktsioone, ilma et nad ise seejuures kuluksid – autokatalüsaatori alus.
Esinemine ja hankimine
Väärismetalle esineb maakoores väga väikestes kontsentratsioonides. Kuld esineb sageli puhtal kujul (puhta metallina kivimis või jõeliivades), samas kui plaatinarühma metalle saadakse enamasti nikli- ja vasekaevandamise kõrvaltoodanguna. Kokku on maailmas tänaseks kaevandatud hinnanguliselt umbes 210 000 tonni kulda – kogus, mis annaks umbes 22-meetrise servapikkusega kuubi.
Esmakaevandamine hõlmab pealmaa- ja allmaakaevandamist; kaevandatud maak läbib mitu töötlemisastet kuni Doré-kangini, mis seejärel viiakse afineerimistehases puhtusastmeni. Kõrval kasvab ringlussevõtt – eelkõige elektroonikaromust ja vanaehetest – üha enam tähtsust (teisene tootmine).
Tähtsus investeeringuna
Oma harulduse, vastupidavuse ja universaalse aktsepteerituse tõttu loetakse füüsilisi väärismetalle traditsiooniliselt inflatsioonikaitseks ja turvasadamaks kriisiaegadel. Praegune kulla hind ja hõbeda hind peegeldavad ülemaailmset tasakaalu pakkumise (kaevandustoodang + ringlussevõtt) ja nõudluse (ehted, tööstus, investorid, keskpangad) vahel.
Füüsiliste objektide – kas kangi, mündi või vanaehte – arvestusliku materjaliväärtuse määrab sulatusväärtuse kalkulaator. See kombineerib kaalu, puhtusastme ja praeguse hetkehinna.
Märkus: teave maksualaste aspektide (nt investeerimiskulla käibemaksuvabastus, eraisiku vara võõrandamise maksustamine) ja väärtusarengu kohta ei ole maksu- ega investeerimisnõustamine. Individuaalsete küsimuste korral pöörduge Maksu- ja Tolliameti (EMTA) või tunnustatud nõustaja poole.
Piiritlemine: poolväärismetallid ja seotud mõisted
Mitte iga korrosioonikindel metall ei ole väärismetall elektrokeemilises mõttes. Vask (E° = +0,34 V) asub formaalselt vesinikelektroodist kõrgemal, kuid tuhmub nähtavalt ja moodustab patinat – seetõttu liigitatakse see olenevalt kontekstist väärismetalliks või piiripealseks juhuks. Titaan ja nioobium on kaitsva passivatsioonikihi tõttu vastupidavad, kuid loetakse negatiivse standardpotentsiaali tõttu mitteväärismetallideks. Mõiste poolväärismetall ei ole keemiliselt selgelt määratletud ja seda kasutatakse kaubanduses ebaühtlaselt.
Lühidalt
Väärismetallid on need metallid, mille positiivne elektrokeemiline standardpotentsiaal kaitseb neid püsivalt korrosiooni eest. Kuld, hõbe, plaatina ja pallaadium on majanduslikult tähtsaimad esindajad – toormena tööstusele ja ehetele ning füüsilise väärtinvesteeringuna, mille hindadega kaubeldakse ööpäev läbi ülemaailmsetel turgudel.