Rodium | ||||
---|---|---|---|---|
← Rutenium | Palladium → | ||||
| ||||
Utseendet av en enkel substans | ||||
Rodiumprover | ||||
Atomegenskaper | ||||
Namn, symbol, nummer | Rhodium / Rhodium (Rh), 45 | |||
Grupp , punkt , block |
9 (föråldrad 8), 5, d-element |
|||
Atommassa ( molmassa ) |
102.90550(2) [1] a. e. m. ( g / mol ) | |||
Elektronisk konfiguration | [Kr] 4d 8 5s 1 | |||
Atomradie | 134 pm | |||
Kemiska egenskaper | ||||
kovalent radie | 125 pm | |||
Jonradie | (+3e)68 pm | |||
Elektronnegativitet | 2,28 (Pauling-skala) | |||
Elektrodpotential | +0,8v | |||
Oxidationstillstånd | 0, +1, +2, +3, +4, +5 | |||
Joniseringsenergi (första elektron) |
719,5 (7,46) kJ / mol ( eV ) | |||
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne | ||||
Densitet (vid ej ) | 12,41 g/cm³ | |||
Smält temperatur | 1963°C | |||
Koktemperatur | 3727°C | |||
Oud. fusionsvärme | 21,8 kJ/mol | |||
Oud. avdunstningsvärme | 494 kJ/mol | |||
Molär värmekapacitet | 24,95 [2] J/(K mol) | |||
Molar volym | 8,3 cm³ / mol | |||
Kristallgittret av en enkel substans | ||||
Gallerstruktur |
Kubisk FCC |
|||
Gitterparametrar | a=3,803 Å | |||
Debye temperatur | 480K _ | |||
Andra egenskaper | ||||
Värmeledningsförmåga | (300 K) 150 W/(m K) | |||
CAS-nummer | 7440-16-6 |
45 | Rodium |
Rh102,9055 | |
4d 8 5s 1 |
Rhodium ( kemisk symbol - Rh ; lat. Rh odium ) - ett kemiskt element i den 9: e gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen - en sekundär undergrupp av den åttonde gruppen, VIIIB), den femte perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendelejev , med atomnummer 45.
Det enkla ämnet rodium är en solid silver - vit övergångsmetall . Ädelmetall från platinagruppen .
Upptäcktes i England 1803 av William Hyde Wollaston när han arbetade med inhemsk platina [3] . År 1804 rapporterade William Wollaston till Royal Society att han hade upptäckt nya tidigare okända metaller, palladium och rodium , i platinamalm från Sydamerika [4] . I ett försök att rena den "råa" platina som isolerats från malmen från föroreningar av guld och kvicksilver , löste han det i regenvatten och fällde sedan ut det från lösningen med ammoniak . Den återstående lösningen hade en rosa nyans, vilket inte kunde förklaras av närvaron av då kända föroreningar. Tillsatsen av zink till denna lösning ledde till bildandet av en svart fällning, som inkluderade andra metaller som koppar, bly, palladium och rodium. Den utspädda salpetersyran löste allt utom palladium och rodium.
Wollaston upptäckte att om man försöker lösa upp detta torkade sediment igen med aqua regia så löses bara en del av det. Efter att ha spätt ut lösningen med vatten tillsatte Wollaston kaliumcyanid till den , vilket ledde till en riklig utfällning av en redan orange färg, som vid upphettning först fick en grå färg och sedan smälte samman till en droppe metall - palladium, som var lättare än kvicksilver i specifik vikt [4] . (Se även historien om upptäckten av palladium ).
Till den återstående olösta delen tillsatte Wollaston natriumklorid. Efter tvättning med etanol reagerade den rosa-röda fällningen med zink, som undanträngde rodium från jonföreningen som den fria metallen [5] .
Wollaston var den första som började undersöka rodiums egenskaper – han bestämde dess densitet och beskrev några legeringar och föreningar. Många framstående kemister från 1800-talet ägnade också sitt arbete åt metallen, bland dem Berzellius , Vauquelin och Claus , och av de senare Jergensen, Leydie och Wilm [6] .
Efter upptäckten fann rodium endast mindre användning - vid sekelskiftet 1800-1900 användes rodiuminnehållande termoelement för att mäta temperaturer upp till 1800 ° C. Den första stora applikationen var elektroplätering för dekorativa ändamål och som korrosionsskydd. Den största efterfrågan på rodium uppstod dock efter introduktionen av en trevägskatalysator 1976 av Volvo , där platina och rodium tillhandahåller nedbrytningen av kväveoxider till inert molekylärt kväve och syre, och platina och palladium binder det bildade fria syret. med kolväten av oförbränt bränsle och kolmonoxid [7] .
Wollaston föreslog namnet "Rhodium" som en anspelning på andra grekiska. ῥόδον - ros , eftersom typiska rodium (III) föreningar har en djupt mörkröd färg . Det var rodiumföreningar som färgade resten av lösningen rosa efter utfällning av platina från den i Wollastons experiment. En ännu mer mättad röd färg kan ses genom att direkt lösa upp metallen i aqua regia .
Rhodium är ett mycket sällsynt och spårämne. Endast 103 Rh-isotopen förekommer i naturen. Medelhalten av rodium i jordskorpan är 1⋅10 −7 viktprocent, i stenmeteoriter 4,8⋅10 −5 %. Rhodiumhalten är förhöjd i ultramafiska magmatiska bergarter . Den har inte sina egna mineraler. Finns i några av Sydamerikas gyllene sand. Det finns i nickel- och platinamalmer som en enkel förening. Upp till 43 % av rodium kommer från mexikanska guldfyndigheter. Det finns också i en isomorf blandning av mineraler från den osmiska iridiumgruppen (upp till 3,3%), i koppar-nickelmalmer. En sällsynt variant av osmiskt iridium, rhodium nevyanskite , är det rikaste mineralet i rodium (upp till 11,3%).
Mindre än 30 ton rodium bryts årligen i världen. Under 2019 bröts 757 tusen ounces (23 542,7 kg) [8] . Rodiumfyndigheter finns på Sydafrikas territorium (den står för 60% av produktionen), Kanada , Colombia , Ryssland [8] [9] .
Den fullständiga elektroniska konfigurationen av rodiumatomen är: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 8 5s 1
Rhodium är en hård , silvergrå metall . Kemiskt rent rodium, erhållet från salter genom reduktion, har formen av ett ljusgrått pulver eller svamp, som, när den smälts, bildar en metall som liknar aluminium i sin färg [2] [10] .
Mycket fint rhodiumpulver är svart och kallas rhodium black . Denna form erhålls genom att reducera salter med hydrazin , formalin eller ammoniumformiat . Rhodiumsvart liknar platinasvart i sina egenskaper - det har starka katalytiska egenskaper och är också kapabelt att aktivt absorbera väte [11] .
Rhodium har en hög reflektans av elektromagnetiska strålar i den synliga delen av spektrumet , därför används det ofta för tillverkning av "ytspeglar " .
Allt naturligt rodium består av isotopen 103 Rh. längst levande isotoper
Isotop | Halva livet |
---|---|
101 Rh | 3,3 år |
102 Rh | 207 dagar |
102m Rh | 2,9 år |
99 Rh | 16,1 dagar |
Rhodium är en ädelmetall som överträffar platina i kemisk beständighet i de flesta korrosiva miljöer . Metalliskt rodium löses i aqua regia när det kokas, i en KHSO 4 -smälta , i koncentrerad svavelsyra vid upphettning, och även elektrokemiskt , anodiskt , i en blandning av väteperoxid och svavelsyra.
Rhodium kännetecknas av hög kemikalieresistens. Det interagerar med icke-metaller endast vid en temperatur av röd värme . Finmalet rodium oxiderar endast långsamt vid temperaturer över 600 °C:
Vid upphettning reagerar rodium långsamt med koncentrerad svavelsyra , natriumhypokloritlösning och vätebromid . Under sintring reagerar den med smältor av kaliumvätesulfat KHSO 4 , natriumperoxid Na 2 O 2 och bariumperoxid BaO 2 :
Rodium reagerar långsamt med koncentrerad perklorsyra även vid rumstemperatur. Uppvärmning ökar hastigheten: 9HClO4+2Rh=2Rh(ClO4)3+3HClO3+3H2OI närvaro av alkalimetallklorider , när det är möjligt att bilda [RhX 6 ] 3−- komplex , interagerar rodium med klor , till exempel:
Vid exponering för vattenlösningar av salter och komplex av rodium (III) med alkali bildas en fällning av rodiumhydroxid Rh (OH) 3 :
Hydroxid och oxid av rodium (III) uppvisar grundläggande egenskaper och interagerar med syror för att bilda Rh (III)-komplex:
Rodium uppvisar det högsta oxidationstillståndet +6 i RhF 6 hexafluorid , som bildas genom direkt förbränning av rodium i fluor . Anslutningen är instabil. I frånvaro av vattenånga oxiderar hexafluorid fritt klor:
I de lägre oxidationstillstånden +1 och +2 bildar rodium komplexa föreningar .
Rodium utvinns från naturlig platina [9] . Rå inhemsk platina placeras i porslinsgrytor, varefter den behandlas med aqua regia när den värms upp under en dag. Rodium, nästan all platina, palladium , basmetaller ( järn , koppar och andra), delvis rutenium och iridium går i lösning, och osmiumiridium, kvarts, kromjärnmalm och andra föroreningar finns kvar i sedimentet. Ammoniumhexaklorplatinat (IV) (NH4 ) 2PtCl6 isoleras genom efterföljande tillsats till ammoniumkloridlösningen . Den återstående lösningen indunstas, upp till 6% rodium finns kvar i fällningen, palladium, rutenium, iridium, platina finns också (allt kan inte separeras med NH4Cl ) och basmetaller. Denna fällning löses i vatten och platina separeras igen på samma sätt. Lösningen i vilken rodium, rutenium och palladium blev kvar skickas för rening och separation.
Rodium utvinns på olika sätt. Det finns en metod som föreslagits av den sovjetiske vetenskapsmannen V. V. Lebedinsky 1932. Först behandlas lösningen med natriumnitrit NaNO2 . Basmetallhydroxider fälls sålunda ut och separeras från lösningen. Rodium lagras i lösning i form av Na 3 [Rh(NO 2 ) 6 ]. Därefter, genom inverkan av NH 4 Cl på lösningen i kyla, isoleras rodium i form av ett svårlösligt komplex (NH 4 ) 2 Na[Rh(NO 2 ) 6 ]. Men tillsammans med rodium fälls även iridium ut. De andra platinametallerna - rutenium, palladium och platinarester - förblir i lösning.
Fällningen behandlas med utspädd kaustiksoda, vilket gör att den kan lösas upp. Rodium fälls åter ut från den resulterande lösningen genom inverkan av ammoniak och NH4Cl . Utfällning sker på grund av bildningen av en svårlöslig komplex förening [Rh(NH 3 ) 3 (NO 2 ) 3 ]. Den separerade fällningen tvättas noggrant med ammoniumkloridlösning. Därefter behandlas fällningen med saltsyra och värms upp i den i flera timmar. Reaktionen sker:
med bildning av ljusgul rodiumtriamintriklorid. Fällningen tvättas noggrant med vatten, vilket bringar den i ett tillstånd som är lämpligt för isolering av rodiummetall. Den resulterande föreningen kalcineras i flera timmar vid 800–900°C. Resultatet av processen är en pulverprodukt av en blandning av rodium med dess oxider. Pulvret kyls, tvättas med utspädd aqua regia för att avlägsna den återstående obetydliga mängden basföroreningar, varefter det reduceras till metall vid hög temperatur i en vätemiljö .
På grund av den mycket begränsade volymen extraherat naturligt rodium övervägs möjligheten att isolera dess stabila isotop från klyvningsfragment av kärnbränsle (uran, plutonium, torium), bland vilka rodium gradvis ackumuleras i betydande mängder - upp till 130-180 gram per ton fragment. Med tanke på den utvecklade kärnkraftsindustrin i de största industriländerna kan produktionsvolymen av reaktorrhodium vara flera gånger högre än dess produktion från malmer. Det kan vara nödvändigt att undersöka reaktordriftssätt där mängden rodium i procent av massan av fragment är högre, och därmed kan kärnkraftsindustrin bli huvudleverantören av rodium till världsmarknaden.
Rodium används i katalysatorer - upp till 81% av all produktion är riktad till detta område. Huvudsakliga användningsområden:
På grund av sin höga motståndskraft mot elektrisk erosion används rodium och dess legeringar som material för kontakter: reed switchar , kontakter , glidkontakter .
För att erhålla slitstarka och korrosionsbeständiga beläggningar används galvaniska rodiumpläteringelektrolyter (främst sulfat , sulfamat och fosfat ).
Den svala vita glansen av rodium i inställningen passar bra med diamanter , cubic zirkoner och andra stenar. Silverföremål är också rodiumpläterat för att förhindra matning. Appliceringen av rodiumplätering på smyckena minskar slitage och ökar hårdheten på produktens yta, vilket skyddar den från repor.
2009 producerade ett av USA :s privata myntverk världens första rodiummynt. På grund av den extremt höga smältpunkten för rodium var det nödvändigt att utveckla en speciell process för tillverkning av mynt, eftersom de förra inte passade. De utgivna mynten är inte ett betalningsmedel och används enbart som investeringsobjekt [12] .
År 2014 utfärdade Rwandas centralbank ett rodiummynt på 10 rwandiska franc som lagligt betalningsmedel [13] .
Rodiumdetektorer används i kärnreaktorer för att mäta neutronflödet.
Rhodium är föremål för de största prisfluktuationerna av alla ädla metaller - dess pris har förändrats hundratals gånger under det senaste halvseklet. I februari 2006 slog rodiumpriserna rekord på $3 500 per troy ounce [14] . I januari 2008 satte rodiumpriserna ett nytt rekord på 7 000 dollar per uns. Efter att ha nått en topp på 10 100 dollar per uns sjönk priset på rodium till 900 dollar i slutet av november 2008 på grund av bilkrisen. Den 19 november 2009 steg metallpriset till 2 600 dollar per uns.
I september 2015 är det genomsnittliga priset för rodium $756,67 per uns [15] .
Det lägsta priset på rodium de senaste åren observerades i augusti 2016 och uppgick till 625 dollar per uns, varefter priset på metallen har ökat stadigt. Priset på ett uns i slutet av januari 2020 nådde 10 165 dollar [16] , den 20 februari 2021 övervann priset 20 000 dollar och i slutet av mars 2021 nådde priset rekord på 30 000 dollar [17] , varefter det började att neka.
Rhodiumföreningar är ganska sällsynta i vardagen och deras effekter på människokroppen är inte helt klarlagda. I allmänhet är de mycket giftiga och cancerframkallande . Användningen av rodiumklorid 12,6 mg/kg råttvikt är en dödlig dos för hälften av gruppen ( LD 50 ). Rodiumsalter kan kraftigt fläcka mänsklig hud.
Ordböcker och uppslagsverk |
| |||
---|---|---|---|---|
|
_ | Rodiumföreningar|
---|---|
|
Periodiskt system av kemiska element av D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Elektrokemisk aktivitet serie av metaller | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |