Väärismetalli definitsioon (elektrokeemiline)
Ka: väärismetall, noble metal
Väärismetallideks loetakse metalle, mille standardelektroodipotentsiaal on tunduvalt positiivsem kui vesinikelektroodil, mistõttu nad ei reageeri tavatingimustes vee, hapniku ega enamiku hapetega.
Mõistel väärismetall on keemias täpne elektrokeemiline definitsioon, mis erineb selgelt igapäevakeele kasutusest. Metall loetakse väärismetalliks, kui selle standardelektroodipotentsiaal (mõõdetud standard-vesinikelektroodi, lühidalt SHE suhtes 25 °C, 1 bar, 1 mol/l juures) on positiivne. See tähendab: metall paikneb elektrokeemilises pingereas vesinikust kõrgemal ja ei kaldu termodünaamiliselt elektrone loovutama – see ei oksüdeeru tavatingimustes iseeneslikult.
Elektrokeemiline pingerida ja väärismetalli piir
Liigitus tuleneb otse metalli redoksreaktsioonist oma iooniga:
Me^n+ + n e⁻ → Me E° > 0 V = väärismetall
Negatiivse standardpotentsiaaliga metallid (nt tsink: −0,76 V, raud: −0,44 V) reageerivad tavatingimustes hapete või hapnikuga ja loetakse mitteväärismetallideks. Ehte- ja investeerimismaailma klassikalised väärismetallid — kuld, hõbe ja plaatina — asuvad selgelt positiivses vahemikus.
| Metall | Sümbol | Reaktsioon | E° (V) | Liigitus |
|---|---|---|---|---|
| Kuld | Au | Au³⁺ + 3 e⁻ → Au | +1,50 | väärismetall |
| Plaatina | Pt | Pt²⁺ + 2 e⁻ → Pt | +1,18 | väärismetall |
| Pallaadium | Pd | Pd²⁺ + 2 e⁻ → Pd | +0,95 | väärismetall |
| Hõbe | Ag | Ag⁺ + e⁻ → Ag | +0,80 | väärismetall |
| Vask | Cu | Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu | +0,34 | nõrgalt väärismetall |
| Vesinik | H | 2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂ | 0,00 | võrdlus |
| Raud | Fe | Fe²⁺ + 2 e⁻ → Fe | −0,44 | mitteväärismetall |
Vask moodustab piiripealse juhu: potentsiaaliga +0,34 V loetakse see rangelt elektrokeemiliselt väärismetalliks, kuid lahustub oksüdeerivates hapetes (lämmastikhape) ja tuhmub õhu käes — mistõttu investeerimismetalli kontekstis ei loeta seda klassikaliste väärismetallide hulka.
Piiritlemine igapäevakeele definitsioonist
Kaubanduses ja seadusandluses (nt investeerimiskulla käibemaksuvabastuse puhul) mõistetakse väärismetallide all tüüpiliselt ainult kulda, hõbedat, plaatinat ja plaatinarühma metalle (pallaadium, roodium, iriidium, ruteenium, osmium). See kitsam definitsioon ühendab elektrokeemilise stabiilsuse majandusliku olulisuse ja hajususega.
Miks lahustab kulda ka kuninglik vesi
Kulla kõrge standardpotentsiaal ei tähenda absoluutset lahustumatust. Kuninglik vesi — segu kolmest osast kontsentreeritud vesinikkloriidhappest ja ühest osast lämmastikhappest — lahustab kulla, sest tekkiv tetrakloroauraat(III)-anioon (AuCl₄⁻) langetab efektiivset elektroodipotentsiaali ja teeb reaktsiooni termodünaamiliselt võimalikuks. See omadus on happetesti alus puhtusastme määramiseks.
Praktiline tähtsus investoritele ja edasimüüjatele
Väärismetallide korrosioonikindlus ei ole juhus, vaid nende elektrokeemilises pingereas asukoha otsene tagajärg. See võimaldab:
- Pikaajalist ladustamist ilma kvaliteedi kaota (ei roosteta, ei lagune)
- Usaldusväärset ehtsuse kontrolli tiheduse, happereaktsiooni ja röntgenfluorestsentsanalüüsi kaudu
- Puhtusastme täpset määramist sulamite puhul
Oma objektide praeguse sulatusväärtuse saate otse sulatusväärtuse kalkulaatoriga välja arvutada.
Lühidalt
Metall on elektrokeemiliselt väärismetall, kui selle standardelektroodipotentsiaal on vesinikelektroodi suhtes positiivne — kuld, plaatina, pallaadium ja hõbe täidavad selle kriteeriumi üheselt ja ühendavad sellega füüsikalis-keemilise stabiilsuse oma tähtsusega investeerimis- ja tööstusmetallidena.