rodiu Este un metal de tranziție care aparține grupului de paladiu și al cărui simbol chimic este Rh. Este nobil, inert în condiții normale, în timp ce este rar și costisitor, deoarece este al doilea metal cel mai puțin abundent din scoarța terestră. De asemenea, nu există minerale care să reprezinte o metodă profitabilă de obținere a acestui metal..
Deși aspectul său este acela al unui metal tipic alb-argintiu, majoritatea compușilor săi au în comun o colorație roșiatică, pe lângă faptul că soluțiile lor apar în tonuri roz. De aceea acestui metal i s-a dat numele de „rhodon”, care este în greacă roz..
Cu toate acestea, aliajele sale sunt atât argintii, cât și scumpe, deoarece sunt amestecate cu platină, paladiu și iridiu. Caracterul său nobil ridicat îl face un metal aproape imun la oxidare, precum și total rezistent la atacul acizilor și bazelor puternice; prin urmare, acoperirile lor ajută la protejarea obiectelor metalice, cum ar fi bijuteriile.
Pe lângă utilizarea sa ornamentală, rodiul poate proteja și uneltele utilizate la temperaturi ridicate și în dispozitivele electrice..
Este cunoscut popular pentru a ajuta la descompunerea gazelor toxice ale autovehiculelor (NOX) în interiorul convertoarelor catalitice. De asemenea, catalizează producția de compuși organici, cum ar fi mentolul și acidul acetic..
Interesant este că există doar în natură ca izotop 103Rh și compușii săi sunt ușor de redus la metal datorită caracterului său nobil. Dintre toate numerele sale de oxidare, +3 (Rh3+) este cel mai stabil și abundent, urmat de +1 și, în prezența fluorului, +6 (Rh6+).
În starea sa metalică, este inofensiv pentru sănătatea noastră, cu excepția cazului în care îi respirăm particulele dispersate în aer. Cu toate acestea, compușii sau sărurile sale colorate sunt considerați agenți cancerigeni, pe lângă faptul că sunt puternic atașați de piele.
Indice articol
Descoperirea rodiului a fost însoțită de cea a paladiului, ambele metale au fost descoperite de același om de știință: chimistul englez William H. Wollaston, care până în 1803 examinează un mineral de platină, presupus din Peru..
Știam de la chimistul francez Hippolyte-Victor Collet-Descotils că există săruri roșiatice în mineralele de platină, a căror culoare se datorează probabil unui element metalic necunoscut. Astfel, Wollaston și-a digerat minereul de platină în aqua regia, apoi a neutralizat aciditatea amestecului rezultat cu NaOH..
Din acest amestec, Wollaston trebuia, prin reacții de precipitare, să separe treptat compușii metalici; platină separată ca (NH4)Două[PtCl6], după adăugarea NH4Cl și alte metale le-au redus cu zinc metalic. El a încercat să dizolve aceste metale spongioase cu HNO3, lăsând două metale și două elemente chimice noi: paladiu și rodiu.
Cu toate acestea, când a adăugat aqua regia, a observat că un metal cu greu s-a dizolvat, în același timp că a format un precipitat roșu cu NaCl: Na3[RhCl6] NHDouăO. De aici provine numele său: culoarea roșie a compușilor săi, desemnată cu cuvântul grecesc „rhodon”.
Această sare a fost redusă cu zinc metalic, din nou, obținându-se astfel rodiu spongios. Și de atunci tehnicile de obținere s-au îmbunătățit, la fel și cererea și aplicațiile tehnologice, apărând în cele din urmă piese de rodiu strălucitoare..
Metal dur, alb-argintiu, practic fără strat de oxid la temperatura camerei. Cu toate acestea, nu este un metal foarte maleabil, ceea ce înseamnă că, atunci când este lovit, se va sparge.
102,905 g / mol
1964 ° C. Această valoare este mai mare decât cea a cobaltului (1495 ° C), care reflectă o creștere a rezistenței celei mai puternice legături metalice pe măsură ce coboară prin grup..
3695 ° C. Este unul dintre metalele cu cele mai mari puncte de topire.
-12,41 g / ml la temperatura camerei
-10,7 g / ml la punctul de topire, adică exact când se topește sau se topește
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2.28 pe scara Pauling
-Prima: 719,7 kJ / mol (Rh+ gazos)
-Al doilea: 1740 kJ / mol (RhDouă+ gazos)
-În al treilea rând: 2997 kJ / mol (Rh3+ gazos)
150 W / (m K)
43,3 nΩ · m la 0 ºC
6
Paramagnetic
Rodiul, deși este un metal nobil, nu înseamnă că este un element inert. Abia rugineste în condiții normale; dar când este încălzit la peste 600 ºC, suprafața sa începe să reacționeze cu oxigenul:
Rh (s) + ODouă(g) → RhDouăSAU3(s)
Iar rezultatul este că metalul își pierde strălucirea caracteristică de argint..
De asemenea, poate reacționa cu gazul fluor:
Rh (s) + FDouă(g) → RhF6(s)
RhF6 este negru. Dacă se încălzește, se poate transforma în RhF5, eliberând fluor în mediu. Când reacția de fluorurare are loc în condiții uscate, se favorizează formarea RhF3 (solid roșu) peste cel al RhF6. Alte halogenuri: RhCl3, RhBr3 și RhI3 sunt formate în mod similar.
Poate cel mai surprinzător lucru despre rodiul metalic este rezistența sa extremă la atacul substanțelor corozive: acizi puternici și baze puternice. Aqua regia, un amestec concentrat de acizi clorhidric și nitric, HCI-HNO3, se poate dizolva cu dificultate, rezultând o soluție roz.
Săruri topite, cum ar fi KHSO4, sunt mai eficiente în dizolvarea acestuia, deoarece conduc la formarea de complexe de rodiu solubile în apă.
Atomii de rodiu cristalizează în structura cubică centrată pe față, fcc. Atomii Rh rămân uniți datorită legăturii lor metalice, o forță responsabilă la scară macro de proprietățile fizice măsurabile ale metalului. În această legătură intervin electronii de valență, care sunt dați conform configurației electronice:
[Kr] 4d8 5s1
Prin urmare, este o anomalie sau o excepție, deoarece ar fi de așteptat să aibă doi electroni în orbitalul său 5s și șapte în orbitalul 4d (respectând diagrama Moeller).
Există un total de nouă electroni de valență care, împreună cu razele atomice, definesc cristalul fcc; structură care pare a fi foarte stabilă, deoarece se găsesc puține informații despre alte forme alotrope posibile sub diferite presiuni sau temperaturi.
Acești atomi Rh, sau mai bine zis boabele lor cristaline, pot interacționa în așa fel încât să creeze nanoparticule cu morfologii diferite..
Când aceste nanoparticule Rh cresc deasupra unui șablon (un agregat polimeric, de exemplu), dobândesc formele și dimensiunile suprafeței sale; astfel, sferele mezoporoase de rodiu au fost concepute pentru a înlocui metalul în anumite aplicații catalitice (care accelerează reacțiile chimice fără a fi consumate în proces).
Deoarece există nouă electroni de valență, este normal să presupunem că rodiul le poate „pierde pe toți” în interacțiunile sale dintr-un compus; adică presupunând existența cationului Rh9+, cu un număr de oxidare sau stare de 9+ sau (IX).
Numerele pozitive de oxidare găsite pentru rodiu în compușii săi variază de la +1 (Rh+) la +6 (Rh6+). Dintre toate, +1 și +3 sunt cele mai frecvente, împreună cu +2 și 0 (rodiu metalic, Rh0).
De exemplu, în RhDouăSAU3 numărul de oxidare al rodiului este +3, deoarece dacă presupune existența Rh3+ și un caracter ionic 100%, suma sarcinilor va fi egală cu zero (RhDouă3+SAU3Două-).
Un alt exemplu este reprezentat de RhF6, în care acum numărul său de oxidare este +6. Din nou, numai sarcina totală a compusului va rămâne neutră dacă se presupune existența Rh.6+ (Rh6+F6-).
Cu cât atomul cu care interacționează rodiul este mai electronegativ, cu atât este mai mare tendința acestuia de a arăta un număr de oxidare mai pozitiv; acesta este cazul RhF6.
În cazul Rh0, corespunde atomilor săi ai cristalului fcc coordonați cu molecule neutre; de exemplu, CO, Rh4(CO)12.
Spre deosebire de alte metale, nu există niciun mineral disponibil care să fie suficient de bogat în rodiu pentru a face economic să se obțină din acesta. De aceea este mai degrabă un produs secundar al producției industriale a altor metale; în special nobilii sau congenerii lor (elementele grupului de platină) și nichelul.
Majoritatea mineralelor utilizate ca materii prime provin din Africa de Sud, Canada și Rusia.
Procesul de producție este complex deoarece, chiar dacă este inert, rodiul se găsește în compania altor metale nobile, pe lângă faptul că are impurități greu de îndepărtat. Prin urmare, trebuie efectuate mai multe reacții chimice pentru a o separa de matricea mineralogică inițială..
Reactivitatea sa chimică scăzută îl menține neschimbat în timp ce primele metale sunt extrase; până când rămân doar nobilii (aurul dintre ei). Aceste metale nobile sunt apoi tratate și topite în prezența sărurilor, cum ar fi NaHSO.4, să le aibă într-un amestec lichid de sulfați; în acest caz, RhDouă(SW4)3.
La acest amestec de sulfați, din care fiecare metal este precipitat separat prin diferite reacții chimice, se adaugă NaOH pentru a forma hidroxid de rodiu, Rh (OH)X.
Rh (OH)X se rezolvă adăugând HCI și formând astfel H3RhCl6, care este încă dizolvat și prezintă o culoare roz. După, H3RhCl6 reacționează cu NH4Cl și NaNODouă a precipita ca (NH4)3[Rh (NRDouă)6].
Din nou, noul solid este redizolvat în mai mult HCI și mediul este încălzit până când precipită un burete metalic de rodiu în timp ce impuritățile sunt arse..
Caracterul său nobil este folosit pentru a acoperi piesele metalice cu o acoperire a acestora. În acest fel, obiectele de argint sunt placate cu rodiu pentru a-l proteja de oxidare și întunecare (formând un strat negru de AgO și AgDouăS), plus că devin mai reflectorizante (strălucitoare).
Astfel de acoperiri sunt utilizate pe articole de îmbrăcăminte pentru bijuterii, reflectoare, instrumente optice, contacte electrice și filtre cu raze X în diagnosticarea cancerului de sân..
Nu este doar un metal nobil, ci și unul dur. Această duritate poate fi contribuită la aliajele pe care le compune, mai ales când vine vorba de paladiu, platină și iridiu; dintre care cele din Rh-Pt sunt cele mai cunoscute. De asemenea, rodiul îmbunătățește rezistența acestor aliaje la temperaturi ridicate.
De exemplu, aliajele de rodiu-platină sunt utilizate ca material pentru a face ochelari care pot modela sticla topită; la fabricarea de termocupluri, capabile să măsoare temperaturi ridicate (peste 1000 ° C); creuzete, bucșe pentru curățarea fibrelor de sticlă, bobine de cuptor cu inducție, motoare cu turbină de aeronave, bujii etc..
Rodiul poate cataliza reacțiile fie ca un metal pur, fie coordonat cu liganzi organici (organorodii). Tipul de catalizator depinde de reacția specifică care trebuie accelerată, precum și de alți factori..
De exemplu, în forma sa metalică poate cataliza reducerea oxizilor de azot, NOX, la gazele ambientale oxigen și azot:
2 NUX → x ODouă + NDouă
Această reacție are loc zilnic în mod constant: la convertoarele catalitice ale vehiculelor și motocicletelor. Datorită acestei reduceri, gazele NUX nu poluează orașele într-un grad mai rău. În acest scop, au fost utilizate nanoparticule mezoporoase de rodiu, care îmbunătățesc în continuare descompunerea gazelor NO.X.
Compusul [RhCl (PPh3)3], cunoscut sub numele de catalizator Wilkinson, este utilizat pentru hidrogenare (se adaugă HDouă) și hidroformilat (adăugați CO și HDouă) alchene, pentru a forma alcani și, respectiv, aldehide.
Catalizatorii de rodiu sunt utilizați pe scurt pentru hidrogenare, carbonilat (adăugați CO) și hidroformilat. Rezultatul este că multe produse sunt dependente de acestea, cum ar fi mentolul, un compus chimic esențial în guma de mestecat; pe lângă acidul azotic, ciclohexanul, acidul acetic, organosiliciul, printre altele.
Rodiul, fiind un metal nobil, chiar dacă s-a infiltrat în corpul nostru, atomii săi Rh nu ar putea (din câte știe) să fie metabolizați. Prin urmare, acestea nu prezintă niciun risc pentru sănătate; cu excepția cazului în care există prea mulți atomi de Rh împrăștiați în aer, care ar putea ajunge să se acumuleze în plămâni și oase.
De fapt, în procesele de placare cu rodiu pe bijuterii sau bijuterii din argint, bijutierii sunt expuși acestor „pufuri” de atomi; motiv pentru care au suferit de disconfort la nivelul sistemului respirator. În ceea ce privește riscul solidului său fin divizat, nici măcar nu este inflamabil; cu excepția cazului în care arde în prezența OFDouă.
Compușii din rodiu sunt clasificați ca toxici și cancerigeni, ale căror culori pătează profund pielea. Aici vedem o altă diferență clară în modul în care proprietățile unui cation metalic variază în comparație cu cea a metalului din.
Și, în cele din urmă, în materie ecologică, abundența redusă de rodiu și lipsa sa de asimilare de către plante îl face un element inofensiv în caz de deversări sau deșeuri; atâta timp cât este rodiu metalic.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.