第10族元素

周期表の第10族
水素 ヘリウム リチウム ベリリウム ボロン 炭素 窒素 酸素 フッ素 ネオン ナトリウム マグネシウム アルミニウム シリコン リン 硫黄 塩素 アルゴン カリウム カルシウム スカンジウム チタン バナジウム クロム マンガン 鉄 コバルト ニッケル 銅 亜鉛 ガリウム ゲルマニウム 砒素 セレン 臭素 クリプトン ルビジウム ストロンチウム イットリウム ジルコニウム ニオブ モリブデン テクネチウム ルテニウム ロジウム パラジウム 銀 カドミウム インジウム 錫 アンチモン テルル ヨウ素 キセノン セシウム バリウム ランタン セリウム プラセオジム ネオジム プロメチウム サマリウム ユーロピウム ガドリニウム テルビウム ジスプロシウム ホルミウム エルビウム ツリウム イッテルビウム ルテチウム ハフニウム タンタル タングステン レニウム オスミウム イリジウム 白金 金 水銀（元素） タリウム 鉛 ビスマス ポロニウム アスタチン ラドン フランシウム ラジウム アクチニウム トリウム プロトアクチニウム ウラン ネプツニウム プルトニウム アメリシウム キュリウム バークリウム カリホルニウム アインシュタイニウム フェルミウム メンデレビウム ノーベリウム ローレンシウム ラザホーディウム ドブニウム シーボーギウム ボーリウム ハッシウム マイトネリウム ダルムシュタディウム レントゲン コペルニシウム ニホニウム フレロビウム モスコビウム リバモリウム テネシン オガネソン グループ9 ←   →グループ11
IUPACグループ番号 10 要素による名前 ニッケルグループ CAS グループ番号 (米国、パターン ABA) VIIIBの一部 旧IUPAC番号 （ヨーロッパ、パターンAB） VIIIの一部
↓ 期間
4	ニッケル(Ni) 28 遷移金属
5	パラジウム(Pd) 46 遷移金属
6	プラチナ(Pt) 78 遷移金属
7	ダルムスタチウム(Ds) 110 未知の化学的性質
伝説 原始的要素 合成要素

第 10 族は、現在のIUPACスタイルで番号が付けられ、周期表の元素のグループで、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ダルムスタチウム(Ds)で構成されています。これらはすべてd ブロック遷移金属です。ダルムスタチウムの既知の同位体はすべて放射性で半減期が短く、自然界に存在することは知られておらず、研究室でごく少量が合成されているだけです。

パラジウムと白金の基底状態の電子配置は、マデルング則の例外である。マデルング則によれば、パラジウムと白金の電子配置はそれぞれ [Kr] 5s ² 4d ⁸と [Xe] 4f ¹⁴ 5d ⁸ 6s ²になると予想される。しかし、パラジウムの 5s 軌道は空であり、白金の 6s 軌道は部分的にしか満たされていない。7s 軌道の相対論的安定化は、ダルムスタチウムの予測される電子配置の説明であり、このグループでは珍しく、アウフバウ原理によって予測されるものに準拠している。^[要出典]一般に、より重い原子と遷移金属の基底状態の電子配置は予測がより困難である。

第10族元素は、+1から+4の酸化状態で観測される。 ^[2] +2の酸化状態はニッケルとパラジウムで一般的であり、+2と+4はプラチナで一般的である。-2と-1の酸化状態はニッケル^{[3] [4]}とプラチナ^[5]でも観測されており、+5の酸化状態はパラジウム^[6]とプラチナ^{[7]で観測されている。プラチナは-3 [8]}と+6の酸化状態でも観測されている。 ^[9]理論的には、プラチナは特定の条件下で+10の酸化状態を生成する可能性があるが、これはまだ経験的に証明されていない。^[10]

ダルムスタチウムは純粋な形で単離されておらず、その特性は決定的に観察されていません。ニッケル、パラジウム、白金のみがその特性を実験的に確認されています。ニッケル、白金、パラジウムは典型的には銀白色の遷移金属であり、粉末の形で容易に入手することもできます。^{[12]これらは硬く、}光沢があり、延性が高いです。第10族元素は標準温度で変色（酸化）しにくく、耐火性があり、融点と沸点が高いです。

ニッケルは天然に鉱石として存在し、地球上で22番目に豊富な元素です。ニッケルを抽出できる鉱石の2つの主要なグループは、ラテライトと硫化鉱石です。^[13] インドネシアは世界最大のニッケル埋蔵量を誇り、最大の生産国でもあります。^[14]

ニッケルは銅と間違われることが多いが、その使用は紀元前3500年まで遡る。ニッケルは紀元前3100年の短剣、エジプトの鉄ビーズ、紀元前3500～3100年のシリアで発見された青銅のリーマー、バクトリアで鋳造された硬貨の銅ニッケル合金、セネガル川付近の武器や鍋、1700年代のメキシコ人が使用した農具などから発見されている。^{[10] [15]}古代におけるニッケルの使用が隕石鉄に由来することを示唆する証拠があり、例えばシュメール語の鉄の名称「アンバー（天からの火）」や、鉄の天からの起源を記述するヒッタイトの文献などがある。ニッケルは、1751年にAFクロンステットが「クッファーニッケル」（オールドニックの銅）から不純な金属を分離するまで、正式に元素として命名されていませんでした。 ^[11] 1804年にJBリヒターは、より純粋なサンプルを使用してニッケルの物理的特性を決定し、金属は延性があり、強度があり、融点が高いと説明しました。ニッケル鋼合金の強度は1889年に説明され、それ以来、ニッケル鋼は最初は軍事用途に広く使用され、その後20世紀には耐腐食性および耐熱性合金の開発に使用されました。

パラジウムは、1803年にウィリアム・ハイド・ウォラストンが白金金属の精製に取り組んでいたときに単離されました。 ^{[16]パラジウムは、}塩酸と硝酸の溶液から白金を沈殿させた後に残った残留物の中に(NH ₄ )PtCl ₆として含まれていました。^[12]ウォラストンは、最近発見された小惑星パラス2にちなんでこの金属に名前を付け、匿名でこの金属の小さなサンプルをある店に販売しました。この店は、この金属を「パラジウム、または新銀」と呼ばれる「新しい貴金属」として宣伝しました。^[17]これにより、純度、出所、発見者の身元について疑問が生じ、論争が起こりました。彼は最終的に身元を明らかにし、1805年に王立協会でパラジウムの発見に関する論文を発表しました。^[18]

プラチナが正式に発見される前、プラチナはエクアドルのエスメラルダス県の原住民によって宝飾品に使用されていました。^[19]この金属は河川の堆積物で金と混ざった小さな粒の形で発見され、労働者はそれを金と焼結して指輪などの小さな装身具を作りました。プラチナに関する最初の報告書は、スペインの数学者、天文学者、海軍士官であるアントニオ・デ・ウジョアによって書かれました。ウジョアは1736年のフランス遠征中にエクアドルの金鉱山で「プラチナ」（小さな銀）を観察しました。^[20]鉱山労働者は「プラチナ」を金から分離するのが難しいことに気づき、それらの鉱山は放棄されました。チャールズ・ウッド（鉄工）は1741年にこの金属のサンプルをイギリスに持ち帰り、その特性を調査し、その高い融点と黒い金属砂の中に小さな白い粒として存在することを観察しました。ウッドの発見が王立協会に報告された後、この金属への関心が高まりました。スウェーデンの科学者ヘンリック・テオフィルス・シェフルスは1751年にこの貴金属を「白い金」や「第7の金属」と呼び、その高い耐久性、高密度、銅やヒ素と混ぜると簡単に溶けると報告した。ピエール・フランソワ・シャバノー（1780年代）とウィリアム・ハイド・ウォラストン（1800年代）はともに、展性のあるプラチナを生産する粉末冶金技術を開発したが、その工程は秘密にしていた。^[19]しかし、彼らのプラチナインゴットはもろく、おそらく不純物が原因で割れやすい傾向があった。1800年代には高温に耐えられる炉が発明され、最終的には粉末冶金に取って代わり、溶融プラチナが市場に投入された。

第 10 族の金属には、いくつかの共通の用途があります。これには次のものが含まれます。

• 装飾目的、宝石や電気メッキの形で。
• さまざまな化学反応における触媒。
• 金属合金。
• 電気部品は、温度に応じて電気抵抗が予測通りに変化するためです。
• 超伝導体、他の金属との合金の成分として。

白金錯体は抗腫瘍活性があるため、化学療法で抗癌剤として一般的に使用されています。パラジウム錯体も限界的な抗腫瘍活性を示しますが、その低い活性は白金錯体と比較すると不安定です。^[16]

• プラチナグループ