РХОДИУМ: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, СТРУКТУРА, УПОТРЕБЕ, РИЗИЦИ - ХЕМИЈА - 2026

Родијума је транзиција металом припада групи паладијума и чија Хемијски симбол је Рх. Племенит је, инертан у нормалним условима, док је редак и скуп, јер је други најмање обилни метал у земљиној кори. Такође, не постоје минерали који представљају профитабилну методу добијања овог метала.

Иако је по свом изгледу типичан сребрнасто-бели метал, већина његових једињења има заједничко црвенкасто обојење, поред чињенице да њихова решења изгледају ружичасто. Због тога је овом металу добило име „родон“, што грчки значи ружичаста.

Метални родиум бисер. Извор: Хи-Рес слике хемијских елемената

Међутим, његове легуре су сребро, као и скупе, јер се мешају са платином, паладијом и иридијумом. Његов високи племенити карактер чини га металом готово имуним на оксидацију, као и потпуно отпоран на напад јаких киселина и база; стога њихови премази помажу у заштити металних предмета, попут накита.

Поред своје украсне употребе, родијум може заштитити и алате који се користе на високим температурама и у електричним уређајима.

Популарно је познато најбоље што помаже разградњу токсичних аутомобилских гасова (НО _к ) унутар каталитичких претварача. Такође катализује производњу органских једињења, попут ментола и сирћетне киселине.

Занимљиво је да у природи постоји само као изотоп ¹⁰³ Рх, а његова једињења се лако редукују до метала због свог племенитог карактера. Од свих његових бројева оксидације, +3 (Рх ³⁺ ) је најстабилније и најобилније, следи +1 и, у присуству флуора, +6 (Рх ⁶⁺ ).

У свом металном стању, то није штетно за наше здравље, осим ако се у њега удишу честице распршене у ваздуху. Међутим, његова обојена једињења или соли сматрају се канцерогенима, поред тога што се снажно причвршћују на кожу.

Историја

Откривање родијума пратило је паладијум, оба метала је открио исти научник: енглески хемичар Виллиам Х. Волластон, који је 1803. године испитивао минерал платине, наводно из Перуа.

Знао сам од француског хемичара Хипполите-Вицтор Цоллет-Десцотилс да постоје црвенкасте соли у минералима платине, чија је боја вероватно последица непознатог металног елемента. Тако је Волластон пробавио своју платинасту руду у акуа региа, а затим неутрализовао киселост добијене смеше са НаОХ.

Од ове смеше Волластон је помоћу реакција таложења одвојио метална једињења; Одвојио платину као (НХ ₄ ) ₂ , после додавања НХ ₄ Цл, и други метали се смањио са металним цинком. Покушао је да раствори ове сунђерасте метале са ХНО ₃ , остављајући два метала и два нова хемијска елемента: паладијум и родијум.

Међутим, када је додао акуа региа, приметио је да се метал тешко раствара, истовремено да формира црвени талог са НаЦл: На ₃ нХ ₂ О. По њему је и настало његово име: црвена боја његових једињења, означена са Грчка реч 'родон'.

Ова со је поново редукована металним цинком, чиме је добијен сунђерасти родијум. И од тада су се технике добијања побољшавале, као и потражња и технолошка примена, коначно појавивши сјајне комаде родијума.

Својства

Физичка присутност

Тврди, сребрно бијели метал, готово да нема оксидног слоја на собној температури. Међутим, то није врло пробирљив метал, што значи да када га ударите, пукнут ће.

Моларна маса

102.905 г / мол

Тачка топљења

1964 ° Ц. Ова вредност је већа од кобалта (1495 ºЦ), што одражава повећање снаге најјаче металне везе док се спушта кроз групу.

Тачка топљења

3695 ° Ц. То је један од метала са највишим талиштем.

Густина

-12.41 г / мЛ на собној температури

-10.7 г / мл у тренутку топљења, односно тачно када се истопи или топи

Топлина фузије

26,59 кЈ / мол

Топлина испаравања

493 кЈ / мол

Моларни топлотни капацитет

24,98 Ј / (мол К)

Електронегативност

2,28 по Паулинг скали

Енергије јонизације

-Прво: 719,7 кЈ / мол (Рх ⁺ гасовити)

-Секунда: 1740 кЈ / мол (Рх ²⁺ гасовити)

-Треће: 2997 кЈ / мол (Рх ³⁺ гасовити)

Топлотна проводљивост

150 В / (м К)

Електрична отпорност

43,3 нΩм на 0 ° Ц

Мохсова тврдоћа

6

Магнетни ред

Парамагнетиц

Хемијске реакције

Родијум, иако је племенити метал, не значи да је инертан елемент. Под нормалним условима тешко да хрђа; али када се загрева изнад 600 ° Ц, његова површина почиње да реагује са кисеоником:

Рх (с) + О ₂ (г) → Рх ₂ О ₃ (с)

А резултат је да метал губи свој карактеристичан сребрни сјај.

Такође може да реагује са гасом флуора:

Рх (с) + Ф ₂ (г) → РХФ ₆ (с)

РхФ ₆ је црне боје. Ако се загрева, може се трансформисати у РхФ ₅ , испуштајући флуор у околину. Када се реакција Флуоровање изведена под сувим условима, формирање РХФ ₃ (црвени чврстом) је омиљена над одлуком РХФ ₆ . Остали халогениди: РхЦл ₃ , РхБр ₃ и РХИ ₃ се формирају на сличан начин.

Можда највише изненађује метални родијум његова екстремна отпорност на напад корозивних материја: јаких киселина и јаких база. Акуа региа, концентрована смеша хлороводоничне и азотне киселине, ХЦл-ХНО ₃ , може се растварати са потешкоћама, што резултира ружичастим раствором.

Стаљене соли, попут КХСО ₄ , су ефикасније у њиховом растварању, јер доводе до стварања у води растворљивих комплекса родијума.

Структура и електронска конфигурација

Атоми родијума кристализирају се у кубичној структури усредсређеној на лице, фцц. Рх атоми остају уједињени захваљујући својој металној вези, сили која је одговорна на макро скали за мерљива физичка својства метала. У овој вези интервенишу валентни електрони који су дати у складу са електронском конфигурацијом:

4д ⁸ 5с ¹

То је, дакле, аномалија или изузетак, јер би се могло очекивати да у њеној орбити 5с има два електрона и седам у 4д орбитали (поштујући Моеллеров дијаграм).

Постоји укупно девет валентних електрона који заједно са атомским радијусима дефинишу фцц кристал; структура која се чини врло стабилном, јер се налази мало информација о другим могућим алотропним облицима под различитим притисцима или температурама.

Ови Рх атоми, тачније њихова кристална зрна, могу узајамно деловати на начин да створе наночестице са различитим морфологијама.

Када ове Рх наночестице нарасту на врху шаблона (на пример полимерни агрегат), они добијају облике и димензије његове површине; према томе, мезопорозне родијске сфере дизајниране су тако да истискују метал у одређеним каталитичким применама (које убрзавају хемијске реакције, а да се при томе не потроше).

Оксидациони бројеви

Пошто постоји девет валентних електрона, нормално је претпоставити да родијум може „изгубити све“ у својим интеракцијама унутар једињења; то јест, под претпоставком постојања Рх ⁹⁺ катиона , са оксидационим бројем или стањем 9+ или (ИКС).

Позитивни и пронађени оксидациони бројеви родијума у ​​његовим једињењима су од +1 (Рх ⁺ ) до +6 (Рх ⁶⁺ ). Од свих њих, +1 и +3 су најчешћи, заједно са +2 и 0 (метални родијум, Рх ⁰ ).

На пример, у Рх ₂ О ₃ оксидација број родијума је +3, јер ако претпоставите постојање Рх ³⁺ и 100% јонски карактер, збир оптужби ће бити једнака нули (Рх ₂ ³⁺ Или ₃ ^2- ).

Други пример је представљен са РхФ ₆ , у коме је сада његов оксидациони број +6. Опет, само укупан набој једињења ће остати неутралан ако је постојање Рх ⁶⁺ (Рх ⁶⁺ Ф ₆ ^- ) се претпоставља .

Што је атом електронегативнији с којим родиј комуницира, то је већа његова тенденција да показује више позитивних оксидационих бројева; такав је случај РхФ ₆ .

У случају Рх ⁰ , одговара његовим атомима кристалног фцц координираног са неутралним молекулама; на пример ЦО, Рх ₄ (ЦО) ₁₂ .

Како се добија родијум?

Недостаци

За разлику од других метала, не постоји минерал који је довољно богат родијумом да би се из њега могло добити економично. Зато је то више секундарни производ индустријске производње других метала; посебно племенитих или њихових конгенера (елементи платинске групе) и никла.

Већина минерала који се користе као сировине долази из Јужне Африке, Канаде и Русије.

Процес производње је сложен јер, иако је инертан, родијум је у друштву других племенитих метала, осим што има нечистоће које је тешко уклонити. Због тога се мора извести неколико хемијских реакција да би се одвојило од почетне минералошке матрице.

Процес

Ниска хемијска реактивност одржава је непромењеном док се први метали ваде; док не остану само племићи (злато међу њима). Затим се ови племенити метали третирају и топе у присуству соли, као што је НаХСО ₄ , да би се добили у течној мешавини сулфата; у овом случају Рх ₂ (СО ₄ ) ₃ .

Овој мешавини сулфата, из којих се сваки метал одвојено таложи, кроз различите хемијске реакције, додаје се НаОХ, тако да _{се формира} родијум хидроксид, Рх (ОХ) _к .

РХ (ОХ) _к је поново растворен додавањем ХЦИ да се формира Х ₃ РхЦл ₆ , која је још увек растворено и показује розе боју. Затим Х ₃ РхЦл ₆ реагује са НХ ₄ Цл и нано _2. да се таложи у (НХ ₄ ) ₃ .

Опет, нова чврста супстанца се поново раствара у више ХЦл и медијум се загрева све док се не појави талог металног родијума док се нечистоће сагоревају.

Апликације

Премази

Мали, сребрни, родирани контрабас. Извор: Мауро Цатеб (хттпс://ввв.флицкр.цом/пхотос/мауроесцритор/8463024136)

Његов племенити карактер користи се за покривање металних комада превлаком од исте. На овај начин, сребрни предмети су обложени родијумом како би се заштитио од оксидације и потамњења (формирајући црни слој АгО и Аг ₂ С), као и постали рефлекснији (сјајни).

Такви премази се користе у одећи од накита, рефлекторима, оптичким инструментима, електричним контактима и рендгенским филтерима у дијагностици карцинома дојке.

Легуре

То је не само племенити метал, већ и тврд. Овој тврдоћи могу допринети легуре које чине, посебно када је реч о паладијуму, платини и иридијуму; од којих су најпознатија она из Рх-Пт-а. Такође, родијум побољшава отпорност ових легура на високе температуре.

На пример, легуре родијум-платине користе се као материјал за прављење чаша које могу обликовати стаљено стакло; у производњи термопарова, способних за мерење високих температура (више од 1000 ºЦ); лонци, чахуре за чишћење стаклопластике, индукционе завојнице пећи, авиони турбина, свећице итд.

Катализатори

Каталитички претварач аутомобила. Извор: Баллиста

Родијум може катализирати реакције или као чисти метал или координисан са органским лигандима (органородијуми). Врста катализатора зависи од специфичне реакције коју треба убрзати, као и од других фактора.

На пример, у свом металном облику може да катализује редукцију азотних оксида, НО _к , у околне гасове кисеоник и азот:

2 НО _к → к О ₂ + Н ₂

Ова реакција се свакодневно дешава стално: у каталитичким претварачима возила и мотоцикала. Захваљујући овом смањењу, гасови НО _к не загађују градове у још већој мери. У ту сврху коришћени су мезопорозни наночестице родијума који даље побољшавају распадање НО _к гасова .

Једињење, познато као Вилкинсон-овим катализатором, се користи за Хидрогенизовати (адд Х ₂ ) и хидроформилате (додати ЦО и Х ₂ ) алкена да формирају алкана и алдехиди, респективно.

Родијевски катализатори се накратко користе за хидрогенацију, карбонилацију (додавање ЦО) и хидроформилат. Резултат тога је да многи производи зависе од њих, као што је случај са ментолом, есенцијалним хемијским спојем у жвакаћим гумама; поред азотне киселине, између осталих, циклохексан, сирћетна киселина, органосилијум.

Ризици

Родијум, као племенити метал, чак и ако упада у наше тело, његови Рх атоми се не могу (колико зна) метаболизирати. Стога не представљају никакав здравствени ризик; Осим ако се у ваздуху не распрши превише Рх атома, што би могло завршити накупљањем у плућима и костима.

У ствари, у поступцима наношења родијума на накит или сребрни накит драгуљи су изложени тим „налетима“ атома; разлог због којег су патили од нелагоде у респираторном систему. Што се тиче ризика његове фино раздељене чврсте материје, она није ни запаљива; осим када гори у присуству ОФ ₂ .

Родиум једињења су класификована као токсична и канцерогена, чије боје дубоко обоје кожу. Ево још једне јасне разлике у томе како својства металног катиона варирају у поређењу са металом из њега.

И на крају, у еколошким питањима, оскудно обиље родија и његово помањкање асимилације од биљака, чине га безопасним елементом у случају изливања или отпада; све док је то метални родијум.

Референце

1. Ларс Охрстром. (12. новембар 2008). Рходиум. Хемија у њеном елементу. Опоравак од: цхемистриворлд.цом
2. Википедиа. (2019). Рходиум. Опоравак од: ен.википедиа.орг
3. Национални центар за информације о биотехнологији. (2019). Рходиум. ПубЦхем база података. ЦИД = 23948. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов
4. С. Бејл. (1958). Структура родија. Јохнсон Маттхеи Ресеарцх Лабораториес. Платинум Металс Рев., (2), 21, 61-63
5. Јианг, Б. и др. (2017). Месопорозни метални наночестице родијума. Нат Цоммун. 8, 15581 дои: 10.1038 / нцоммс15581
6. Цхелатион. (27. јуна 2018.). Излагање родија. Опоравак од: цхелатионцоммунити.цом
7. Белл Теренце. (25. јун 2019.). Рходиум, ретки метал платинасте групе и његове примене. Опоравак од: тхебаланце.цом
8. Станлеи Е. Ливингстоне. (1973). Хемија рутенијума, родијума, паладија, осмијума, иридијума и платине. СЕ Ливингстоне. Пергамон Пресс.
9. Токијски технолошки институт. (21. јун 2017.). Родијумски катализатор за прављење органосиликона користећи мање племените метале. Опоравак од: пхис.орг
10. Пилгаард Мицхаел. (10. маја 2017.). Родијум: хемијске реакције. Опоравак од: пилгаарделементс.цом
11. Др Доуг Стеварт. (2019). Чињенице елемента родија. Опоравак од: цхемицоол.цом