+ Die Edelmetalle im PSE:Gelb – klassisches Edelmetall;orange – Halbedelmetall;hellgrün – kurzlebiges radioaktives Edelmetall H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba
Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra
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Edelmetalle sind Metalle, die korrosionsbeständig sind, also in natürlicher Umgebung unter Einwirkung von Luft und Wasser dauerhaft chemisch stabil sind. Je nach Zusammenhang gibt es allerdings eine Vielzahl abweichender Definitionen. Zu den Edelmetallen im engeren Sinn werden meist Gold, Silber, Platin und Palladium gezählt.
Edelstahl ist kein Edelmetall, sondern eine Legierung mehrerer unedler Metalle, die ebenfalls relativ korrosionsbeständig ist.
Allgemeines Edelmetalle zählen zu den chemischen Elementen mit besonderen chemischen Eigenschaften, denn sie besitzen trotz ihrer geringen Härte Duktilität und sind außerordentlich beständig gegen Oxidation.William D. Callister, Jr./David G. Rethwisch, Materialwissenschaften und Werkstofftechnik, 2011, S. 379. Sie korrodieren bei Raumtemperatur an Luft und Wasser entweder gar nicht oder nur sehr langsam.Terminologix Vorklinix, Basiswissen in Physik sowie der chemischen Elemente, 2020, ISBN 978-3-7526-8101-7, S. 189. Aufgrund ihrer chemischen Stabilität sind die klassischen Edelmetalle Gold und Silber seit der Antike zur Herstellung von Münzen, Schmuck, Artefakten oder Kunstgegenständen in Gebrauch. Platin wurde um 1890 erstmals industriell genutzt und ist ähnlich korrosionsbeständig wie Gold. Alle Edelmetalle und Halbedelmetalle zählen zu den Schwermetallen.
Die Unterscheidung und Abgrenzung zwischen Metallen und Edelmetallen hängt davon ab, ob eine naturwissenschaftlich-technische oder eine ökonomische Perspektive zugrunde gelegt wird.Jonas Pfestorf, Ein Penny ist kein Pfennig!, 2011, S. 88. Die Chemie definiert Edelmetalle als Metalle, die nicht unter Wasserstoffbildung mit Wasser oder wässrigen Säurelösungen reagieren, also ein positiveres Normalpotenzial als Wasserstoff aufweisen. Kommt Silber mit (Spuren von) Schwefelwasserstoff in Berührung, wird ein Silbergegenstand nicht beschädigt, es bildet sich nur eine extrem dünne Schicht von schwarzem Silbersulfid. Auch von Salzsäure werden die Edelmetalle nicht angegriffen. Sie zeichnen sich ferner dadurch aus, dass viele ihrer Verbindungen thermisch nicht stabil sind. So werden Silberoxid und Quecksilberoxid beim Erhitzen in ihre Elemente zerlegt. Edelmetalle entstehen wie andere Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff, durch Nukleosynthese. Aus diesem Grund kommen sie in der Natur oft gediegen vor. Je positiver das Normalpotenzial ist, umso edler ist das Metall. Das Begriffspaar „edel“ und „unedel“ ist somit relativ. Chemisch gesehen gehören auch Kupfer, Quecksilber oder Zinn zu den Edelmetallen, weil sie diese Eigenschaften aufweisen, werden jedoch ökonomisch zu den Halbedelmetallen gerechnet.Roland Strietzel, Werkstoffkunde der zahntechnischen Materialien, Band 2, 2021, ISBN 978-3-95409-053-2, S. 269. Unstrittig ist, dass auch die sechs Platinmetalle Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin zu den Edelmetallen gehören,Jonas Pfestorf, Ein Penny ist kein Pfennig!, 2011, S. 88 f. von denen ökonomisch lediglich Platin und Palladium als Edelmetall gelten.
International ist die Abgrenzung umstritten. In manchen Ländern gehört selbst Silber beispielsweise nicht zu den Edelmetallen. Quecksilber ist deutlich reaktiver als die klassischen Edelmetalle und gilt deshalb als Halbedelmetall.
mini|links|hochkant=3|Die Karte zeigt einige wichtige Standorte von Bergwerken, insbesondere zur Goldgewinnung(Die Basisquelle für diese KarteBergbau und Industrie der einzelnen Kontinente im Alexander-Weltatlas 2000, Klett-Perthes, Gotha 2000. nimmt allerdings keine genauere Unterscheidung vor)
Physikalische Perspektive vom Edelmetallcharakter Im physikalischen Sinn ist die Menge der Edelmetalle noch bedeutend kleiner; es sind nur Kupfer, Silber und Gold. Das Kriterium zur Klassifizierung ist die elektronische Bandstruktur. Die drei aufgeführten Metalle besitzen alle vollständig gefüllte d-Bänder, die damit nicht zur Leitfähigkeit und praktisch nicht zur Reaktivität beitragen. Für Platin gilt dies z. B. nicht. Zwei d-artige Bänder kreuzen das Fermi-Niveau. Das führt zu einem anderen chemischen Verhalten, weshalb Platin viel häufiger als Gold als Katalysator eingesetzt wird. Besonders auffällig ist der Unterschied bei der Herstellung reiner Metalloberflächen im Ultrahochvakuum. Während Gold vergleichsweise leicht zu präparieren ist und nach der Präparation lange rein bleibt, bindet sich an Platin oder auch Palladium sehr schnell Kohlenstoffmonoxid.
Chemische Perspektive vom Edelmetallcharakter Edelmetalle und Halbedelmetalle sind metallische Elemente (und eventuell gewisse Legierungen, wie korrosionsbeständige Stähle), deren Normalpotential positiv gegenüber der Wasserstoffelektrode ist, die also von verdünnten Säuren nicht angegriffen werden. Die Elemente, die in Betracht kommen, sind somit sortiert nach ihrem Normalpotential gegenüber der Standardwasserstoffelektrode:
Name Gruppe Reaktion Normalpotential Gold Ib/6 Au → Au3+ 1,498 V Platin VIIIb/6 Pt → Pt2+ 1,18 V Iridium VIIIb/6 Ir → Ir3+ 1,156 V Palladium VIIIb/5 Pd → Pd2+ 0,987 V Osmium VIIIb/6 Os → Os2+ 0,85 V Silber Ib/5 Ag → Ag+ 0,799 V Quecksilber IIb/6 2 Hg → Hg22+ 0,7973 V Polonium VIa/6 Po → Po2+ 0,65 V Rhodium VIIIb/5 Rh → Rh2+ 0,60 V Ruthenium VIIIb/5 Ru → Ru2+ 0,45 V Kupfer Ib/4 Cu → Cu2+ 0,337 V Bismut Va/6 Bi → Bi3+ 0,32 V Technetium VIIb/5 Tc → Tc4+ 0,272 V Rhenium VIIb/6 Re → Re4+ 0,259 V Antimon Va/5 Sb → Sb3+ 0,152 V
Antimon zählt als Halbmetall nicht dazu, und bei Polonium ist es möglicherweise seine starke Radioaktivität und makroskopische Unverfügbarkeit (vor dem Bau von Kernreaktoren), wegen der man es klassisch nicht als Edelmetall angesehen hatte – heutzutage ist es aber in Gramm-Mengen verfügbar. Die Unterteilung, sprich Potentialgrenze, dieser Elemente in Edelmetalle und Halbedelmetalle ist ziemlich willkürlich und wird nicht einheitlich gehandhabt. Sie wird aber meistens zwischen Kupfer und Ruthenium gezogen, da ersteres prinzipiell durch feuchte Luft aufgrund der Redoxreaktion O2 + 2 H2O + 4 e− ⇄ 4 OH−(aq) mit einem Normalpotential von +0,4 V angegriffen werden kann.
Reaktionen der Edelmetalle Mit geeigneten aggressiven Chemikalien kann man alle Edelmetalle in Lösung bringen. Gold und einige Platinmetalle lösen sich zügig in Königswasser. Silber sowie die Halbedelmetalle reagieren lebhaft mit Salpetersäure. Im Bergbau werden Cyanidlösungen in Verbindung mit Luftsauerstoff verwendet, um Gold und Silber aus Gesteinen zu lösen. Der Angriff durch den Luftsauerstoff ist nur möglich, weil sich als Produkte stabile Cyanidokomplexe mit Gold und Silber bilden. Auch im Königswasser ist die Bildung stabiler Komplexverbindungen (Chlorokomplexe) mitentscheidend für die oxidierende Wirkung des Milieus. Edelmetalle verhalten sich im Übrigen häufig gar nicht „edel“ gegenüber sehr elektropositiven Metallen, sondern bilden hier häufig und unter Energiefreisetzung intermetallische Phasen.
Halbedelmetalle Im 19. und 20. Jahrhundert wurde die Theorie der Redoxreaktionen verbessert. Neue Reaktionswege wurden entdeckt. Des Weiteren entwickelte man die elektrochemische Methode der Potentiometrie, mit der man die Stärke von Reduktionsmitteln und Oxidationsmitteln messen und vergleichen konnte. Dies gestattete auch eine genauere Einteilung der Metalle nach ihrem edlen oder unedlen Charakter. Zu den Halbedelmetallen gehören demnach solche, die nicht unter Wasserstoffbildung mit wässrigen Lösungen nichtoxidierender Säuren wie Salzsäure oder verdünnte Schwefelsäure reagieren. Das liegt an ihrem Standardpotential, welches höher als dasjenige des Wasserstoffs ist. Diese Metalle sind auch gegen Luftsauerstoff weitgehend inert. Aus diesem Grund kommen sie in der Natur gelegentlich gediegen vor.
mini|„Klassische“ Edelmetalle sowie die Halbedelmetalle Kupfer (Cu) und Rhenium (Re); die Proben sind nach ihrer Position im Periodensystem angeordnet Metalle wie Bismut und Kupfer liegen mit ihrem Standardpotential deutlich näher am Wasserstoff als die klassischen Edelmetalle. An Luft korrodieren sie schneller, und in oxidierenden Säuren wie konzentrierter Schwefelsäure oder halbkonzentrierter (30-prozentiger) Salpetersäure lösen sie sich zügig. Im chemischen Sinne sind Halbedelmetalle also alle Metalle, die in der elektrochemischen Spannungsreihe ein positives Standardpotential gegenüber Wasserstoff besitzen, ansonsten aber nicht so korrosionsbeständig wie klassische Edelmetalle sind. Nach dieser Definition ist auch das künstliche und radioaktive Technetium als halb-edel zu bezeichnen. Diese Halbedelmetalle nehmen eine Zwischenstellung zwischen den klassischen edlen und unedlen Metallen ein. Selbst Nickel und Zinn werden von einigen Autoren dazugezählt, obwohl ihr Standardpotential etwas unter dem von Wasserstoff liegt.
Edelmetallproduktion Die Edelmetallproduktion findet mittels Abbau und Gewinnung durch Bergbaugesellschaften statt. Diese liefern die Edelmetalle zwecks Weiterverarbeitung an die hierfür spezialisierte Industrie.
Goldmarkt – Weltmarktanteile der Goldförderung wichtiger Staaten 2020:United States Geological Survey, Gold Statistics and Information, 2021 Staat Goldförderungin Tonnen Weltmarktanteilin % 365 12,0 328 10,8 305 10,1 170 5,6 125 4,1 102 3,4 Weltförderung 3030 100
Weltmarktführer ist die Volksrepublik China, gefolgt von Australien und Russland.
Silbermarkt – Weltmarktanteile der Silberförderung wichtiger Staaten 2020:United States Geological Survey, Silver Statistics and Information, 2021 Staat Silberförderungin Tonnen Weltmarktanteilin % 5540 23,6 3380 14,4 2770 11,8 1580 6,7 1340 5,7 1250 5,3 Weltförderung 23500 100
Weltmarktführer ist Mexiko, gefolgt von China und Peru.
Edelmetallhandel Auf den Weltmärkten spielen Gold, Silber, Platin und Palladium eine bedeutende Rolle. Edelmetalle als Handelsobjekte gehören zum Gütermarkt und sind Luxusgüter. Marktteilnehmer beim Handel sind als Anbieter spezielle Handelsgesellschaften (wie die Degussa), Händler (Münzhandel), Juweliere oder Kreditinstitute (Münzen und Barren; auf Metallkonten auch nicht-physisch). Nachfrager sind die Industrie (Münzprägeanstalten, Schmuckhersteller) und Privathaushalte (Anleger, Sammler, Spekulanten). Edelmetalle gehören markttechnisch zu den CommoditiesUwe Bergold/Roland Eller, Investmentstrategien mit Rohstoffen – Diversifikation und Portfoliooptimierung, 2006, S. 29; ISBN 978-3-527-50229-5 und werden deshalb auch an Warenbörsen gehandelt. Generell kann noch unterschieden zwischen dem Primärmarkt, auf dem die Unternehmen des Bergbaus ihre Edelmetalle als Rohstoffe anbieten, und dem Sekundärmarkt, auf dem die weiterverarbeiteten Edelmetalle gehandelt werden.