فلزات نجیب کدام‌اند و چرا طلا به‌سختی واکنش می‌دهد؟
چرا یک قطعه آهن در هوای مرطوب زنگ می‌زند، اما طلا می‌تواند سال‌ها جلای خود را حفظ کند؟ پاسخ را باید در واکنش‌پذیری این فلزات جست‌وجو کرد. در دسته‌بندی رایج، طلا، نقره و شش فلز گروه پلاتین، یعنی پلاتین، پالادیوم، رودیوم، روتنیم، ایریدیوم و اسمیم، فلزات نجیب به شمار می‌روند. این فلزات به‌دلیل مقاومت نسبی در برابر اکسیدشدن و خوردگی شناخته می‌شوند، اما رفتار یکسانی ندارند. برای نمونه، نقره در تماس با ترکیبات گوگردی هوا تیره می‌شود، درحالی‌که طلا در شرایط معمول پایداری بیشتری دارد. همین تفاوت توضیح می‌دهد که چرا فلز مناسب برای یک اتصال الکتریکی، لزوماً انتخاب مناسبی برای یک فرآیند شیمیایی نیست.
فلز نجیب چیست و چرا به‌سختی دچار خوردگی می‌شود؟
فلز نجیب در بسیاری از محیط‌ها تمایل نسبتاً کمی به اکسیدشدن دارد. در واکنش اکسیداسیون، اتم فلز الکترون از دست می‌دهد و بسته به محیط می‌تواند به یون یا بخشی از یک ترکیب شیمیایی تبدیل شود. طلا در شرایط معمول به‌سختی وارد چنین واکنش‌هایی می‌شود و به همین دلیل، سطح آن در تماس با هوا مدت زیادی پایدار می‌ماند. در مقابل، ترکیبات گوگردی موجود در هوا می‌توانند با نقره واکنش دهند و لایه‌ای تیره از سولفید نقره روی سطح آن تشکیل دهند.
میزان نجیب‌بودن یک فلز به معیار مقایسه هم بستگی دارد. اگر معیار، رفتار فلز در هوای معمولی باشد، نتیجه ممکن است با بررسی همان فلز در یک محلول اسیدی فرق کند. برای ارزیابی دوام یک قطعه صنعتی، باید مشخص شود سطح آن با چه موادی تماس دارد و در چه دمایی کار می‌کند. این جزئیات به مهندس کمک می‌کند پیش‌بینی کند که یک فلز یا آلیاژ در شرایط واقعی استفاده تا چه اندازه پایدار می‌ماند.
کدام محلول می‌تواند طلا و پلاتین را حل کند؟
اگر طلا در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم است، چطور در فرآیند پالایش آن را به محلول تبدیل می‌کنند؟ پاسخ این پرسش که تیزاب سلطانی چیست، در نقش هم‌زمان دو جزء این مخلوط نهفته است. تیزاب سلطانی از اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک تشکیل می‌شود. گونه‌های اکسنده موجود در مخلوط به اکسیدشدن طلا کمک می‌کنند و یون‌های کلرید با طلای اکسیدشده ترکیبی محلول می‌سازند. به همین دلیل، مخلوط می‌تواند طلا را در شرایطی حل کند که هر یک از این دو اسید به‌تنهایی قادر به انجام آن نیست.
پلاتین و پالادیوم نیز در شرایط مناسب در تیزاب سلطانی حل می‌شوند، اما نقره رفتار متفاوتی دارد. در محیط کلریدی، نقره می‌تواند به کلرید نقره تبدیل شود که به‌صورت جامد کم‌محلول باقی می‌ماند. این تفاوت در پالایش آلیاژهای حاوی طلا و نقره اهمیت دارد، زیرا تعیین می‌کند چه بخشی وارد محلول شود و چه بخشی در باقی‌مانده جامد بماند. تیزاب سلطانی بسیار خورنده است و گازهای سمی آزاد می‌کند، بنابراین کار با آن به محیط و تجهیزات تخصصی نیاز دارد.
تفاوت فلزات نجیب و فلزات گران‌بها چیست؟
«نجیب» ویژگی شیمیایی فلز را توصیف می‌کند و «گران‌بها» به کمیابی و ارزش اقتصادی آن اشاره دارد. طلا و پلاتین در هر دو دسته جای می‌گیرند، اما هر اصطلاح به پرسشی متفاوت پاسخ می‌دهد. برای مثال، طراح یک اتصال الکتریکی هنگام انتخاب پوشش به این توجه می‌کند که سطح در طول کار تا چه اندازه پایدار بماند و جریان را به‌خوبی عبور دهد. خریدار همان فلز برای برآورد هزینه، مقدار موردنیاز و شرایط تأمین آن را بررسی می‌کند.
فلزات نجیب در صنعت چه کاربردی دارند؟
در تجهیزات الکترونیکی، لایه‌ای نازک از طلا روی بعضی اتصال‌دهنده‌ها قرار می‌گیرد تا سطح تماس در برابر خوردگی مقاوم بماند و اتصال الکتریکی قابل‌اعتماد باشد. در زیورآلات، طلا را با فلزات دیگر آلیاژ می‌کنند، زیرا طلای خالص نرم است و آلیاژ مناسب می‌تواند دوام مکانیکی قطعه را افزایش دهد. نقره نیز به‌دلیل رسانایی الکتریکی بالا در برخی قطعات الکتریکی به کار می‌رود.
پلاتین، پالادیوم و رودیوم در مبدل‌های کاتالیستی خودرو به کاهش آلاینده‌های خروجی کمک می‌کنند. در این کاربرد، سطح فلز مسیر واکنش‌هایی را فراهم می‌کند که ترکیبات آلاینده را تغییر می‌دهند. پلاتین در پالایش نفت نیز نقش کاتالیستی دارد و آلیاژهای پلاتین و ایریدیوم در ساخت برخی بوته‌های صنعتی به کار می‌روند. این کاربردها نشان می‌دهند که انتخاب فلز به وظیفه‌ی قطعه بستگی دارد. گاهی دوام سطح اولویت دارد و گاهی توانایی فلز در پیش‌بردن یک واکنش شیمیایی تعیین‌کننده است.
آیا سیاه‌شدن نقره نشانه‌ی تقلبی‌بودن آن است؟
نقره‌ی واقعی هم ممکن است بر اثر تماس با ترکیبات گوگردی هوا تیره شود. این تغییر رنگ معمولاً از تشکیل لایه‌ای سطحی ناشی می‌شود، بنابراین تیرگی به‌تنهایی برای تعیین اصالت یا عیار قطعه کافی نیست. همین مثال به پرسش اصلی مقاله برمی‌گردد. نجیب‌بودن یک فلز از پایداری نسبی آن در محیط مشخص خبر می‌دهد. برای پیش‌بینی رفتار یک قطعه باید ترکیب آن، جنس سطح و موادی را که در طول استفاده با آن تماس دارند، کنار هم بررسی کرد.