Благородні метали

Благоро́дні мета́ли, шляхе́тні мета́ли — група хімічних елементів, які вирізняє висока хімічна стійкість, блиск, рідкісність і здатність зберігати свої властивості в агресивному середовищі.

Належать до групи металів кольорових, які умовно поділяють на дві підгрупи: дорогоцінні метали (золото Au, срібло Ag) і платинові метали (платина Pt, паладій Pd, родій Rh, іридій Ir, рутеній Ru, осмій Os).

Історична довідка

Благородні метали відомі людству з доісторичних епох. Золото (див. Аурум) і срібло (див. Аргентум) використовували ще у 4 тис. до н. е. в Месопотамії Давній та Єгипті Стародавньому як символи влади, краси й багатства. У Греції Давній та Римі Стародавньому вони стали основою грошової системи. Золото було добре відоме скіфам. Археологічні та геологічні джерела свідчать про можливе використання скіфами золота з природних розсипів, що існували в районі сучасного Донбасу. У Давній Русі основним засобом торгових взаємин служило срібло. Золото як елемент систематизував Р. Бойль у 17 ст. Срібло як елемент класифікував А. Лавуазьє у 18 ст.

Платину відкрили інки, втім Європа визнала її лише у 18 ст.: Антоніо де Уллоа (Antonio de Ulloa y de la Torre-Giralt; 1716–1795; Іспанія) у звіті 1748 про експедицію до Південної Америки описав платину як новий метал.

Паладій, родій, іридій і рутеній відкрили у 19 ст. під час досліджень платинових руд. Вільям Волластон (William Hyde Wollaston; 1766–1828; Велика Британія) 1803 виділив із платинових руд паладій; 1804 відкрив родій (аналізуючи залишки платинової руди після вилучення платини). Елементи іридій та осмій, відповідно у 1803 й 1804, відкрив Смітсон Теннант у залишковому осаді після розчинення платини царською водою (суміш концентрованих кислот нітратної (HNO3) і хлоридної (HCl) у пропорції 1:3).

Рутеній, який К.-Е. Клаус 1844 ізолював із платинових руд, названо на честь Русі (від латинізованої назви Ruthenia).

Фізичні властивості

Таблиця. Фізичні властивості благородних металів

Метал	Опис	Т пл., °C	Густина, г/см³	Електро-провідність	Унікальна властивість
Au	М’який, жовтий, блискучий	1064	19.32	Дуже висока	Біосумісність
Ag	Білий, блискучий, пластичний	962	10.49	Найвища серед металів	Антимікробна активність
Pt	Сірий, важкий, стійкий до корозії	1768	21.45	Висока	Пластичність
Pd	Світлий, м’який, пластичний	1554	12.02	Добра	Поглинання водню у великих об’ємах
Rh	Сріблястий, твердий, блискучий	1964	12.41	Добра	Висока дзеркальна здатність
Ir	Дуже твердий, важкий	2446	22.56	Середня	Найвища густина серед елементів
Ru	Твердий, крихкий, сірий	2334	12.37	Середня	Підвищення твердості сплавів
Os	Дуже твердий, синюватосріблястий, крихкий	3033	22.59	Низька	Найвища густина серед елементів; утворює токсичний леткий оксид OsO₄

Благородні метали не мають алотропних перетворень (крім родію), мають високу густину (осмій — найвищу серед усіх відомих металів), стійкі до дії хімічних реагентів, тугоплавкі (крім золота й срібла), пластичні (крім родію та осмію).

Хімічні властивості

Належать до перехідних елементів, які характеризують заповнені або майже заповнені d-оболонки (див. Орбіталь атомна). Електронні конфігурації атомів благородних металів:

Au — [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s;

Ag — [Kr] 4d¹⁰ 5s¹;

Pt — [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹;

Pd — [Kr] 4d¹⁰;

Rh — [Kr] 4d⁸ 5s¹;

Ir — [Xe] 4f¹⁰5d⁷6s²;

Ru — [Kr] 4d⁷5s¹;

Os — [Xe] 4f¹⁴5d⁶6s².

Ключову роль у формуванні властивостей благородних металів відіграють d-електрони, тоді як s-електрони зовнішнього рівня часто представлені одним або двома електронами. Висока енергія іонізації та розташування електронів з більшою густиною поблизу ядра сприяють стабільності атомів і низькій реакційній здатності, що є характерною ознакою благородних металів. S-електрони мають менший вплив на реактивність через релятивістське стискання орбіталей, що знижує їхню доступність. Внутрішні d- і f-електрони ефективно екранують s-електрони, що призводить до зниження їхньої участі в хімічних процесах і, відповідно, до зростання ролі d-електронів у формуванні хімічних властивостей металів.

Таблиця. Числа окиснення і типові сполуки благородних металів

Метал	Числа окиснення	Типові сполуки та приклади
Au	+1, +3	хлорид золота (I) AuCl, хлорид золота (III) AuCl₃
Ag	+1	нітрат срібла AgNO₃, хлорид срібла AgCl
Pt	+2, +4	PtCl₂, PtCl₄, комплекс цисплатин [Pt(NH₃)₂Cl₂]
Pd	+2, +4	PdCl₂, ацетат паладію Pd(OAc)₂
Rh	+3, +1	RhCl₃, карбонільні комплекси [Rh(CO)₂Cl]₂
Ir	+3, +4, +6	IrCl₃, IrO₂, IrF₆
Ru	+2, +3, +4, +6, +8	RuCl₃, оксид рутенію (VIII) RuO₄
Os	+2, +3, +4, +6, +8	оксид осмію (VIII) OsO₄, OsCl₃

Числа окиснення у металів платинової групи (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt) варіюються значно ширше, ніж у золота чи срібла. Осмій і рутеній здатні утворювати сполуки із найвищим числом окиснення +8 — це рідкісне явище в хімії неорганічній.

Ключова риса платинових металів — комплексоутворення: вони активно формують стабільні комплекси із лігандами (NH₃, Cl⁻, CN⁻ тощо). Золото (I) має тенденцію до димеризації (наприклад, [AuCl]₂), а золото (III) — до гідролізу у водних розчинах.

Загалом благородні метали інертні: не реагують з киснем (див. Оксиген), водою чи більшістю кислот у звичайних умовах, не окиснюються навіть у разі дуже тривалого контакту із повітрям, завдяки чому доносять до нас оригінальні артефакти минулих культур.

Стійкі до корозії: не утворюють оксидів або утворюють нестійкі оксиди.

Каталітично активні: метали платинової групи (Pt, Pd, Rh, Ru) — потужні каталізатори в органічному синтезі, гідруванні, окисненні.

Малорозчинні: більшість розчиняється лише в царській воді, винятками є срібло (розчиняється в HNO₃) та осмій (утворює OsO₄, добре розчиняється в неполярних органічних розчинниках, але обмежено розчинний у воді). Високі стандартні електродні потенціали роблять їх електрохімічно стійкими.

Таблиця. Основні хімічні властивості благородних металів

Метал	Стійкість до окиснення	Реакція з кислотами	Каталітична активність	Особливості
Au	Дуже висока	Розчиняється лише в царській воді	Низька	Не утворює оксидів у звичайних умовах
Ag	Висока	Розчиняється в HNO₃	Помірна	Утворює з киснем Ag₂O за нагрівання
Pt	Дуже висока	Розчиняється в царській воді	Висока	Стійкість до більшості кислот
Pd	Висока	Розчиняється в HNO₃	Висока	Активний каталізатор у гідруванні
Rh	Висока	Стійкий до кислот	Висока	Використовують в автомобільних каталізаторах
Ir	Надзвичайно висока	Практично не реагує	Висока	Один із найстійкіших металів до корозії
Os	Висока	Утворює леткий OsO₄	Висока	Осмієвий тетраоксид — токсичний
Ru	Висока	Реагує з концентрованими кислотами	Висока	Активний у хімічному синтезі

Основні хімічні реакції

Реакції з киснем (O₂).

Золото, платина, паладій практично не реагують з киснем навіть у разі нагрівання. Осмій, рутеній, іридій, родій можуть утворювати оксиди за високих температур:

Os + O₂ = OsO₄; Ru + O₂ = RuO₄.

Реакції з кислотами.

Золото і платина не реагують з окремими кислотами, але розчиняються в царській воді:

Au + HNO₃ + 4HCl = HAuCl₄ + NO + 2H₂O, Ag + 2HNO₃ = AgNO₃ + NO₂ + H₂O.

Паладій, родій, рутеній реагують із концентрованими кислотами за умов нагрівання. У реакціях з галогенами (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) утворюють галогеніди:

Pt + 2Cl₂ = PtCl₄, 2Au + 3Br₂ = 2AuBr₃.

Ці реакції часто використовують для очищення металів або синтезу комплексних сполук.

Благородні метали активно утворюють комплексні сполуки, особливо з лігандами типу амоніаку], ціанідів, хлоридів: [Pt(NH₃)₄]²⁺ — тетраамінплатина (II), [Au(CN) ₂]^- — діціаноаурат (I).

Платина, паладій, родій — активні каталізатори важливих реакцій в хімічній промисловості: гідрування, дегідрування, окиснення, крекінг, ізомеризація. Застосовують також як автомобільні каталізатори для нейтралізації CO, NO_х.

Паладій ефективно каталізує крос-сполучення:

Ar-Br + R-B(OH) ₂ = Ar-R[реакція Судзукі (див. А. Судзукі)].

Токсичність

Благородні метали за зростанням токсичності у чистому (елементарному) стані:

• іридій надзвичайно інертний, практично не вступає в біологічні реакції;

• родій стабільний, малотоксичний, рідко викликає алергії;

• платина інертна, може спричинити подразнення у разі тривалого контакту;

• золото біологічно стабільне, інколи викликає алергії;

• рутеній може подразнювати шкіру, особливо у вигляді пилу;

• паладій має вищу біоактивність, часто спричиняє контактні алергії;

• срібло здатне нагромаджуватись у тканинах, ризик аргірії, активне у наноформі (див Нано…).

Цей ряд є орієнтовним і базується на загальній біологічній інертності металів, здатності викликати алергії та нагромаджуватись в організмі.

Найбільш біосумісними металами є золото, платина, іридій, які широко використовують у медицині. Біосумісними з обмеженнями є срібло, паладій, рутеній, які мають корисні властивості, але потребують контролю через можливу токсичність.

Таблиця. Токсичність сполук благородних металів: механізми дії, біологічні наслідки

Метал	Типові токсичні форми	Механізм дії	Біологічні наслідки
Au	Ауротіолати (наприклад, натрій ауротіомалат)	Інгібування лізосомальних ферментів, модифікація білків через тіольні групи	Імуносупресія, нефротоксичність, дерматити
Ag	Іони Ag⁺, наночастинки	Зв’язування з білками (особливо SH-групами), генерація активних форм кисню (ROS)	Аргірія, цитотоксичність, окислювальний стрес
Pt	Цисплатин, карбоплатин	Зв’язування з ДНК → утворення міжниткових зшивок → апоптоз	Нефротоксичність, нейротоксичність,
Pd	Pd²⁺ комплекси	Заміщення Zn²⁺ у ферментах, порушення функцій білків	Алергічні реакції, цитотоксичність
Ru	Ru (II), Ru (III) комплекси	Взаємодія з ДНК, інгібування ферментів, ROS-генерація	Протиракова активність, гепатотоксичність
Ir	Ir-комплекси (рідко використовують)	Можлива взаємодія з білками, низька реактивність	Дані обмежені, токсичність низька
Rh	Rh-комплекси	Слабка біоактивність, можливе зв’язування з білками	Дані недостатні, вважається малотоксичним
Os	Осмій (VIII) оксид (OsO₄)	Окиснення біомолекул, особливо ліпідів і білків; утворення реактивних форм кисню	Нейротоксичність, подразнення слизових оболонок, ураження легенів

Йони металів часто діють через зв’язування з білками, особливо з цистеїновими залишками, що порушує структуру та функцію ферментів.

Наночастинки срібла мають здатність проникати в клітини, викликаючи оксидативний стрес, що може призвести до апоптозу або некрозу.

Поширення благородних металів в Україні

Значні ресурси благородних металів, зокрема золота, срібла та металів платинової групи (ПГМ), є на території України, де вони трапляються переважно у вигляді рудних проявів золота, срібла та платиноїдів. Золото є найпоширенішим серед них, із підтверджених запасів у Закарпатті (Мужіївське родовище), Кіровоградській та Донецькій областях. Срібло зазвичай супроводжує золотоносні та поліметалічні руди, зокрема в Мужіївському родовищі та на Донбасі. Платиноїди (Pt, Pd, Rh) виявлені в породах Приазовського масиву і півдня Українського щита, однієї з найстаріших геологічних структур Європи, що зберігає величезний потенціал запасів, які поки що не набули промислового значення.

Промисловий видобуток золота в Україні обмежений: Мужіївське родовище — єдине, де здійснювався видобуток. Срібло вилучають як побічний продукт із поліметалічних руд. Платиноїди — на стадії геологорозвідки. Загалом, геологічні умови країни сприяють наявності благородних металів, але їхнє освоєння надалі фрагментарне.

Застосування благородних металів і їхніх сполук

Благородні метали мають надзвичайно широке застосування завдяки унікальним фізико-хімічним властивостям — хімічній інертності, високій електропровідності, термостійкості та естетичному вигляду. Галузі застосування:

• електроніка й електротехніка — срібло, золото, платина і паладій в мікросхемах, контактних групах, припоях, термопарах, конденсаторах, де їхня висока електропровідність і корозійна стійкість забезпечують надійність пристроїв;

• хімічна промисловість — платина, паладій, родій, рутеній як ефективні каталізатори в процесах гідрування, окиснення, крекінгу, в реакторах, лабораторному обладнанні, яке контактує з агресивними середовищами;

• медицина — срібло в антисептичних засобах, іридій і паладій в стоматології та хірургічних інструментах;

• автомобільна промисловість — платиноїди (Pt, Pd, Rh) є ключовими компонентами каталізаторів, що знижують викиди шкідливих речовин з двигунів внутрішнього згоряння;

• космічна техніка — іридій, платина та осмій в деталях, що працюють за високих температур і в агресивному середовищі, у соплах, термодатчиках, двигунах;

• банківська сфера — золото, срібло та платина є традиційними інструментами збереження вартості, як резервні активи, інвестиційні метали, у вигляді злитків і монет;

• ювелірна справа — золото, срібло, платина, паладій і родій для виготовлення прикрас, медалей, монет тощо, стійкість до окиснення забезпечує довговічність виробів.

Сполуки благородних металів застосовують:

• платинові та паладієві комплекси, рутеній (IV) оксид (RuO_₂) як каталізатори;

• родій (III) хлорид як реагент у гідроформілюванні;

• хлорид паладію (PdCl₂) — реагент для виявлення CO;

• солі AgNO ₃, AgCl — для якісного визначення галогенід-іонів у хімії аналітичній;

• AgBr, AgCl, AgI — у світлочутливих матеріалах для фотоплівок і фотопаперу;

• Pt входить до складу цисплатину (cis-[Pt(NH)₃)) ₂Cl₂]) — протипухлинного препарату;
• солі Ag є антисептиками;

• тіолати Au (ауранофін) є препаратами для лікування ревматоїдного артриту;

• комплекси родію та іридію використовують у надстійких покриттях;

• солі платини — для електрохімічного нанесення платинових покриттів;

• наночастинки Ag та Au ⁰ — в біосенсорах, експрес-тестах, засобах доставки ліків.

Сполуки родію практично не використовують в біологічних системах.

Застосування осмію через високу леткість, реактивність, крихкість, а також токсичність сполук потребує суворих заходів безпеки. Метал рідко використовують у чистому вигляді, але він входить до сплавів для пер, електродів, контактів. Осмій тетраоксид OsO₄ використовують в електронній мікроскопії.

Важливо

За досягнення, пов’язані з каталізаторами на основі благородних металів, були присуджені ряд Нобелівських премій з хімії, які отримали:

• Ернст Отто Фішер і Джефрі Вілкінсон (1973) за фундаментальні дослідження в галузі органометалічної хімії, що були основою для створення багатьох каталізаторів на основі перехідних металів, зокрема діциклопентадієнілродію;

• Рьодзі Нойорі, Баррі Шарплесс і Вільям Ноулз (2001) за розвиток асиметричного каталізу — ключової технології для асиметричного синтезу хіральних молекул із застосуванням родію, рутенію та паладію;

• Ів Шовен, Роберт Граббс і Річард Шрок (2005) за визначний внесок у розвиток методу метатезису в синтезі органічному, де було створено стабільні та зручні в застосуванні рутенієві каталізатори, які стали промисловим стандартом;

• Річард Гек, Ей-Ічі Негіші та Акіра Судзукі (2010) за розробку паладієвих каталізаторів для реакцій крос-сполучення (cross-coupling reactions).

Література

1. Greenwood N. N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements. 2nd ed. Oxford : Butterworth-Heinemann, 1997. 1341 p.
2. Cotton F. A., Wilkinson G. Advanced Inorganic Chemistry. 6th ed. New York : Wiley-Interscience, 1999. 1352 p.
3. Bond G. C. Catalysis by Noble Metals. London : Springer, 2006. 312 p.
4. Бондарчук Ю. В. Хімія загальна та неорганічна : посіб. для студентів хіміко-біологічних спеціальностей вищих навчальних закладів. Херсон : Олді-Плюс, 2006. 332 с.
5. Опейда Й., Швайка О. Глосарій термінів з хімії. Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України; Донецький національний університет. Донецьк : Вебер, 2008. 758 с.
6. Маняк М. О., Бредихін В. М., Гольцова М. В. та ін. Металургія кольорових металів. Ч. 4 : Металургія благородних металів. / За ред. І. Ф. Червоного. Запоріжжя : Запорізька державна інженерська академія, 2009. 545 с.
7. Назимок М. М., Боровиков О. Я., Сергеєв В. В. Благородні метали : навч. посіб. для студентів негеологічних спеціальностей вищих навчальних закладів. Київ : Воля, 2011. 299 с.
8. Housecroft C. E., Sharpe A. G. Inorganic Chemistry. 4th ed. Harlow : Pearson Education, 2012. 1280 p.
9. Левітін Є. Я., Бризицька А. М., Клюєва Р. Г. Загальна та неорганічна хімія : підручник. 3-тє вид. Харків : Національний фармацевтичний університет, 2017. 336 с.
10. Brown T. L., LeMay H. E., Bursten B. E. et al. Chemistry: The Central Science. Hoboken : Pearson, 2023. 1083 p.

Автор ВУЕ

Й. О. Опейда

Покликання на цю статтю: Опейда Й. О. Благородні метали // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Благородні метали (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 24.10.2025