Rodio historia, egenskaper, struktur, användningar, risker

han rodium Det är en övergångsmetall som tillhör Paladio -gruppen och vars kemiska symbol är RH. Det är ädelt, inert under normala förhållanden, medan det är sällsynt och dyrt, eftersom det är den näst mindre rikliga metallen i jordskorpan. Det finns inte heller några mineraler som representerar en lönsam att få metod för denna metall.

Även om dess utseende är det av en typisk silver vit metall, delar de flesta av dess föreningar i gemensamt en rödaktig färg, utöver deras lösningar look. Det var därför denna metall fick namnet 'Rhodon', som på grekiska betyder rosa.

Metallisk rodiopärla. Källa: Hi-reser Bilder av kemiska element [CC av 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)]

Emellertid är legeringar silver, medan de är dyra, eftersom det blandas med platina, paladium och iridium. Dess höga ädla karaktär gör det till en nästan immunmetall för oxidationer, liksom helt resistent mot attacken av starka syror och baser; Därför hjälper deras beläggningar att skydda metallföremål, till exempel juveler.

Utöver dess prydnadsanvändning kan rodiet också skydda de verktyg som används vid höga temperaturer och på elektriska enheter.

Det är populärt känt mer för att hjälpa till att bryta ner toxiska gaser från bilar (nej_x) Inom katalysatorer. Det katalyserar också produktionen av organiska föreningar, såsom mentol och ättiksyra.

Intressant nog finns det bara i naturen som isotopen ¹⁰³RH, och dess föreningar är lätta att minska metallen på grund av dess ädla karaktär. Av alla dess oxidationsnummer +3 (RH³⁺) är den mest stabila och rikliga, följt av +1 och i närvaro av fluor, +6 (RH⁶⁺).

I ditt metalliska tillstånd är det ofarligt för vår hälsa, såvida du inte andas dina partiklar i luften. Men deras färgglada föreningar eller salter betraktas som cancerframkallande, förutom att de är fixerade starkt till huden.

[TOC]

Historia

Upptäckten av Rodio åtföljdes av Paladium, båda metallerna upptäcktes av samma forskare: den engelska kemisten William H. Wollaston, som år 1803 undersökte ett platina mineral, förmodligen från Peru.

Jag visste tack vare Hippolyte-Victor Collet-Descots, fransk kemist, som i platina mineraler var rödaktiga salter vars färg troligen berodde på ett okänt metalliskt element. Således smälte Wollaston sitt platinamineral i kungligt vatten och neutraliserar sedan surheten i den resulterande blandningen med NaOH.

Från denna blandning hade Wollaston genom nederbördsreaktioner att separera metallföreningarna; Separerad platina som (NH₄)₂[PTCL₆], efter att ha lagt till NH₄Cl och andra metaller minskade dem med metallisk zink. Till dessa svampiga metaller försökte lösa dem med HNO₃, lämnar två metaller och två nya kemiska element: Paladio och Rodio.

Men när han tillsatte kungligt vatten märkte han att en metall knappt upplöstes, medan han bildade en röd fällning med NaCl: NA₃[Rhcl₆] · Nh₂ANTINGEN. Härifrån kom hans namn: den röda färgen på hans föreningar, avsedd med det grekiska ordet 'Rhodon'.

Detta salt reducerade det med metallisk zink, igen och fick därmed svampig omgiven. Och sedan dess har teknikerna för att få förbättrats, såväl som efterfrågan och tekniska tillämpningar, äntligen lysande bitar av rodium.

Egenskaper

Fysiskt utseende

Silver vit metall, utan praktiskt taget något skikt av oxid vid rumstemperatur. Det är emellertid inte en metall för formbar, vilket innebär att när du träffar den kommer den att spricka.

Kan tjäna dig: amorft kol: Vad är, typer, egenskaper, användningar

Molmassa

102,905 g/mol

Smältpunkt

1964 ºC. Detta värde är högre än koboltet (1495 ºC), vilket återspeglar en ökning av den starkaste metalllänken genom att gå ner genom gruppen.

Smältpunkt

3695 ºC. Det är en av metallerna med de högsta smältpunkterna.

Densitet

-12.41 g/ml vid rumstemperatur

-10,7 g/ml vid smältpunkten, det vill säga precis när det smälter eller smälter

Fusionsvärme

26,59 kJ/mol

Förångningsvärme

493 kJ/mol

Molvärmekapacitet

24,98 J/(mol · k)

Elektronnegativitet

2.28 på Pauling Scale

Joniseringsenergier

-Först: 719,7 kJ/mol (RH⁺ gasformig)

-Andra: 1740 kJ/mol (RH²⁺ gasformig)

-Tredje: 2997 kJ/mol (RH³⁺ gasformig)

Värmeledningsförmåga

150 W/(M · K)

Elektrisk resistans

43,3 nΩ · m till 0 ºC

Mohs hårdhet

6

Magnetisk ordning

Paramagnetisk

Kemiska reaktioner

Rhodium, även om det är en ädel metall, betyder inte att det är ett inert element. Det oxiderar knappt i normala förhållanden; Men när den värms över 600 ° C börjar ytan reagera med syre:

Rh (s) +o₂(g) → RH₂ANTINGEN₃(S)

Och resultatet är att metall förlorar sin karakteristiska silverljusstyrka.

Det kan också reagera med fluorgas:

Rh (s) +f₂(g) → RHF₆(S)

Rhf₆ är svart. Om detta värms upp kan det förvandlas till RHF₅, frigör fluor till miljön. När fluoreringsreaktionen utvecklas under torra förhållanden gynnas RHF₃ (rött fast ämne) ovanför det rhf₆. De andra halogenuros: rhcl₃, Rhbr₃ och Rhi₃ De bildas på liknande sätt.

Den kanske mest överraskande av den metalliska reden är dess extrema motstånd mot attacken av frätande ämnen: starka syror och baser. Regia Water, en koncentrerad blandning av hydroklor- och salpetersyror, HCl-HNO₃, Du kan lösa upp det med svårigheter, vilket orsakar en rosa färglösning.

Smälta salter, såsom Khso₄, De är mer effektiva för att lösa upp det, eftersom de leder till bildandet av kirurgi rodiumkomplex.

Elektronisk struktur och konfiguration

Rhodiumatomer kristalliseras i den kubiska strukturen centrerad på ansikten, FCC. RH -atomer förblir förenade tack vare deras metalliska länk, ansvarsfull kraft till makroskalan av de mesbara fysiska egenskaperna hos metall. I denna länk ingriper valenselektronerna, som ges enligt den elektroniska konfigurationen:

[KR] 4d⁸ 5S¹

Det är därför en anomali eller undantag, eftersom det förväntas ha två elektroner i sin 5 -tals orbital och sju i 4D -orbitalet (följer Moeller's Diagram).

Det är totalt nio elektroner i Valencia som tillsammans med atomradio definierar FCC -glaset; Struktur som tydligen är mycket stabil, eftersom lite information är av andra möjliga allotropiska former under olika tryck eller temperaturer.

Dessa RH -atomer, eller snarare deras kristallina korn, kan interagera på ett sådant sätt att de skapar nanopartiklar med olika morfologier.

När dessa RH -nanopartiklar växer över en mall (till exempel ett polymeraggregat) förvärvar de former och dimensioner på ytan; Således har Rhodio -mesoporösa sfärer utformats för att ersätta metall i vissa katalytiska tillämpningar (som påskyndar kemiska reaktioner utan att konsumeras i processen).

Oxidationsnummer

När det finns nio elektroner i Valencia är det normalt att anta att rodiet kan "förlora dem alla" i sina interaktioner inom en förening; det vill säga antagande av RH -katjonen⁹⁺, med en oxidationsstatus med 9+ O (ix).

Kan tjäna dig: värderade lösningar

De positiva oxidationsnumren som hittades för rodiet i deras föreningar varierar från +1 (RH⁺) till +6 (RH⁶⁺). Av dem alla är +1 och +3 de vanligaste tillsammans med +2 och 0 (Metallic Rodio, RH⁰).

Till exempel i RH₂ANTINGEN₃ Rhodiums oxidationsnummer är +3, eftersom om det antar förekomsten av RH³⁺ och en 100% jonisk karaktär, summan av laddningarna kommer att vara lika med noll (RH₂³⁺ANTINGEN₃^2-).

Ett annat exempel representeras av RHF₆, där dess oxidationsnummer nu är +6. Återigen kommer bara den totala bördan för föreningen att förbli neutral om RH: s existens antas⁶⁺ (Rh⁶⁺F₆^-).

Ju mer elektronegativ atom med vilken rodium interagerar, desto större är dess tendens att visa mer positiva oxidationsnummer; Så är fallet med RHF₆.

När det gäller RH⁰, motsvarar dess atomer i FCC -kristallen koordinerad med neutrala molekyler; Till exempel CO, RH₄(Co)₁₂.

Hur erhålls rodium?

Besvär

Till skillnad från andra metaller är inget mineral tillgängligt tillräckligt. Det är därför det är snarare en sekundär produkt av den industriella produktionen av andra metaller; specifikt adelsmännen eller deras kamrater (elementen i platina -gruppen) och nickelen.

De flesta mineraler som används som råmaterial kommer från Sydafrika, Kanada och Ryssland.

Erhållningsprocessen är komplex eftersom, även om den är inert, är rodiet i sällskap med andra ädla metaller, förutom att de har svåra föroreningar att eliminera. Därför måste flera kemiska reaktioner genomföras för att separera den från den initiala mineralogiska matrisen.

Bearbeta

Hans lilla kemiska reaktivitet håller honom oföränderlig medan de första metallerna extraheras; Tills bara adelsmännen återstår (guldet bland dem). Sedan behandlas och smälts dessa ädla metaller i närvaro av salter, till exempel nahso₄, att ha dem i en flytande blandning av sulfater; I det här fallet₂(SW₄)₃.

Till denna blandning av sulfater, varav genom olika kemiska reaktioner varje metall fälls ut separat_x.

RH (oh)_x är redisuelve till att lägga till HCl och därmed bilda H₃Rhcl₆, som fortfarande är upplöst och visar en rosa färg. Sedan h₃Rhcl₆ Reagera med NH₄Cl och nano₂ Att fälla ut som (nh₄)₃[RH (nej₂)₆].

Återigen är det nya fasta ämnet redisuelve i mer HCl och mediet värmer upp tills en metallisk rodiumsvamp fälls ut medan föroreningar föroreningar.

Ansökningar

Beläggningar

Liten och silver kontrabass belagd med rodium. Källa: Mauro Caleb (https: // www.Flickr.com/foton/MauroestsCritor/8463024136)

Dess ädla karaktär används för att täcka metallbitar med ett foder av samma. På detta sätt är silverföremål baserade på rodium för att skydda det från att oxidera och dölja (bilda ett svart skikt av Au och Ag₂S), förutom att bli mer reflekterande (ljus).

Sådana beläggningar används i smyckesplagg, reflektorer, optiska instrument, elektriska kontakter och röntgenfilter i bröstcancerdiagnoser.

Legeringar

Det är inte bara en ädel metall utan också hårt. Denna hårdhet kan bidra till de legeringar som den komponerar, särskilt när de hanterar paladium, platina och iridium; varav RH-PT är de mest kända. På samma sätt förbättrar Rodio motståndet hos dessa legeringar vid höga temperaturer.

Kan tjäna dig: kopparnitrat (ii)

Till exempel används Rodio-Platino-legeringar som material för att tillverka kärl som kan forma smält glas; vid tillverkning av termokoner, som kan mäta höga temperaturer (mer än 1000 ° C); Cruches, gran till rena fibrer, induktionsugarspolar, flygplan turbinmotorer, tändstift, etc.

Katalysatorer

En bilkatalysator. Källa: Ballista [CC BY-SA 3.0 (http: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/]]

Rhodium kan katalysera reaktioner antingen som ren eller koordinerad metall med organiska ligander (organ). Typen av katalysator beror på den specifika reaktionen som är avsedd att accelerera, utöver andra faktorer.

I sin metalliska form kan den till exempel katalysera minskningen av kväveoxider, nej_x, Till miljögaserna syre och kväve:

2 Nej_x → x o₂ + N₂

Denna reaktion inträffar ständigt dagligen: i de katalytiska omvandlare av fordon och motorcyklar. Tack vare denna minskning gör det inte gaser_x De förorenar inte städer i sämre grad. För detta ändamål har mesoporösa nanopartiklar av rodium använts, vilket ytterligare förbättrar nedbrytningen av gaser_x.

Föreningen [rhcl (pph₃)₃], känd som Wilkinson Catalyst, den används för vätear (lägg till h₂) och hydroformar (lägg till CO och H₂) Alkener, att forma till jämn respektive aldehyder.

Rhodiumkatalysatorer sammanfattas för vätear, karbonillär (tillägg av CO) och hydroformilar. Resultatet är att många produkter är beroende av dem, som är fallet med mentol, en väsentlig kemisk förening i tugggummi; Förutom salpetersyra, cyklohexan, ättiksyra, organsilicios, bland andra.

Risker

Rhodium för att vara en ädel metall, även om den smygde in i vår kropp, kunde dess RH -atomer inte (så vitt du vet) för att metaboliseras. Därför representerar de inte någon hälsorisk; Såvida de inte är för många RH -atomer spridda i luften, vilket kan hamna i lungorna och benen.

I rodiumbeläggningsprocesser på smycken eller silverjuvel utsätts faktiskt för dessa "moln" av atomer; Anledning till varför de har drabbats av obehag i andningsorganen. När det gäller risken för dess fint uppdelade fasta ämnen är detta inte ens brandfarligt; förutom när det brinner i närvaro av₂.

Rhodiumföreningar klassificeras som toxiska och cancerframkallande ämnen, vars färger gör huden djupt färgämne. Här observeras en annan tydlig skillnad i hur egenskaperna hos en metallkatjon varierar jämfört med den för metallen lämplig.

Och slutligen, i ekologiska frågor, gör det låga överflödet av rodium och dess brist på assimilering av växterna det till ett ofarligt element vid spill eller avfall; Så länge det är det metalliska rodiet.

Referenser

1. Lars Öhrström. (12 november 2008). Rodium. Kemi i sitt element. Återhämtat sig från: Chemistryworld.com
2. Wikipedia. (2019). Rodium. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2019). Rodium. Pubchemdatabas. CID = 23948. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov
4. S. Bal. (1958). Rhodiums struktur. Johnson Matthey Research Laboratories. Platinum Metals Rev., (2), 21, 61-63
5. Jiang, f. et al. (2017). Mesoporös metalliska rodiumnanopartiklar. Nat. Kommunikation. 8, 15581 DOI: 10.1038/ncomms15581
6. Kelering. (27 juni 2018). Rodiumexponering. Återhämtat sig från: Chelation Community.com
7. Klocka. (25 juni 2019). Rhodium, en sällsynt platina -gruppmetall och dess tillämpningar. Återhämtat sig från: TheBalance.com
8. Stanley e. Levestone. (1973). Kemin i rutenium, rodium, palladium, osmium, iridium och platina. S.OCH. Levestone. Pergamonpress.
9. Tokyo Institute of Technology. (21 juni 2017). En rodiumbaserad katalysator för att tillverka organosilikon med mindre prissättningsmetall. Återhämtat sig från: phys.org
10. Pilgaard Michael. (10 maj 2017). Rhodium: kemiska reaktioner. Återhämtat sig från: pilgaardelegs.com
11. Doktor. Doug Stewart. (2019). Rhodiumelement fakta. Återhämtat sig från: Chemicool.com