Rhodium | ||||
---|---|---|---|---|
← Ruthenium | Palladium → | ||||
| ||||
Udseende af et simpelt stof | ||||
Rhodium prøver | ||||
Atom egenskaber | ||||
Navn, symbol, nummer | Rhodium / Rhodium (Rh), 45 | |||
Gruppe , punktum , blok |
9 (forældet 8), 5, d-element |
|||
Atommasse ( molær masse ) |
102.90550(2) [1] a. e. m. ( g / mol ) | |||
Elektronisk konfiguration | [Kr] 4d 8 5s 1 | |||
Atomradius | 134 kl | |||
Kemiske egenskaber | ||||
kovalent radius | 125 kl | |||
Ion radius | (+3e)68 kl | |||
Elektronegativitet | 2,28 (Pauling-skala) | |||
Elektrodepotentiale | +0,8v | |||
Oxidationstilstande | 0, +1, +2, +3, +4, +5 | |||
Ioniseringsenergi (første elektron) |
719,5 (7,46) kJ / mol ( eV ) | |||
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof | ||||
Tæthed ( i.a. ) | 12,41 g/cm³ | |||
Smeltetemperatur | 1963°C | |||
Kogetemperatur | 3727°C | |||
Oud. fusionsvarme | 21,8 kJ/mol | |||
Oud. fordampningsvarme | 494 kJ/mol | |||
Molær varmekapacitet | 24,95 [2] J/(K mol) | |||
Molært volumen | 8,3 cm³ / mol | |||
Krystalgitteret af et simpelt stof | ||||
Gitterstruktur |
Kubisk FCC |
|||
Gitterparametre | a=3,803 Å | |||
Debye temperatur | 480K _ | |||
Andre egenskaber | ||||
Varmeledningsevne | (300 K) 150 W/(m K) | |||
CAS nummer | 7440-16-6 |
45 | Rhodium |
Rh102,9055 | |
4d 8 5s 1 |
Rhodium ( kemisk symbol - Rh ; lat. Rh odium ) - et kemisk element i den 9. gruppe (ifølge den forældede klassificering - en sekundær undergruppe af den ottende gruppe, VIIIB), den femte periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 45.
Det simple stof rhodium er et solidt sølv - hvidt overgangsmetal . Ædelmetal af platingruppen .
Opdaget i England i 1803 af William Hyde Wollaston, mens han arbejdede med indfødt platin [3] . I 1804 rapporterede William Wollaston til Royal Society, at han havde opdaget nye hidtil ukendte metaller, palladium og rhodium , i platinmalm fra Sydamerika [4] . I et forsøg på at rense det "rå" platin isoleret fra malmen fra urenheder af guld og kviksølv , opløste han det i aqua regia og derefter udfældede det fra opløsningen med ammoniak . Den resterende opløsning havde en lyserød farvetone, som ikke kunne forklares ved tilstedeværelsen af dengang kendte urenheder. Tilsætningen af zink til denne opløsning førte til dannelsen af et sort bundfald, som omfattede andre metaller såsom kobber, bly, palladium og rhodium. Den fortyndede salpetersyre opløste alt undtagen palladium og rhodium.
Wollaston opdagede, at hvis du forsøger at opløse dette tørrede sediment igen med aqua regia, opløses kun en del af det. Efter at have fortyndet opløsningen med vand tilsatte Wollaston kaliumcyanid til den , hvilket førte til en rigelig udfældning af en allerede orange farve, som ved opvarmning først fik en grå farve og derefter smeltede sammen til en dråbe metal - palladium, som var lettere end kviksølv i vægtfylde [4] . (Se også historien om opdagelsen af palladium ).
Til den resterende uopløste del tilsatte Wollaston natriumchlorid. Efter vask med ethanol reagerede det pink-røde bundfald med zink, som fortrængte rhodium fra den ioniske forbindelse som det frie metal [5] .
Wollaston var den første, der begyndte at forske i rhodiums egenskaber - han bestemte dens massefylde og beskrev nogle legeringer og forbindelser. Mange fremragende kemikere i det 19. århundrede viede også deres arbejde til metallet, blandt dem Berzellius , Vauquelin og Claus , og af de senere Jergensen, Leydie og Wilm [6] .
Efter opdagelsen fandt rhodium kun mindre anvendelse - ved skiftet af det 19.-20. århundrede blev rhodiumholdige termoelementer brugt til at måle temperaturer op til 1800 ° C. Den første store anvendelse var galvanisering til dekorative formål og som anti-korrosionsbeskyttelse. Men den største efterspørgsel efter rhodium opstod efter introduktionen af en tre-vejs katalysator i 1976 af Volvo , hvor platin og rhodium sørger for nedbrydning af nitrogenoxider til inert molekylært nitrogen og oxygen, og platin og palladium binder det dannede frie oxygen. med kulbrinter af uforbrændt brændstof og kulilte [7] .
Wollaston foreslog navnet "Rhodium" som en hentydning til andre græske. ῥόδον - rose , da typiske rhodium (III) forbindelser har en dyb mørkerød farve . Det var rhodiumforbindelser, der farvede resten af opløsningen lyserød efter udfældning af platin fra den i Wollastons eksperimenter. En endnu mere mættet rød farve kan ses ved direkte at opløse metallet i aqua regia .
Rhodium er et meget sjældent og sporstof. Kun 103 Rh isotopen forekommer i naturen. Det gennemsnitlige indhold af rhodium i jordskorpen er 1⋅10 −7 vægtprocent, i stenmeteoritter 4,8⋅10 −5 %. Rhodiumindholdet er forhøjet i ultramafiske magmatiske bjergarter . Det har ikke sine egne mineraler. Findes i nogle af Sydamerikas gyldne sand. Det findes i nikkel- og platinmalm som en simpel forbindelse. Op til 43% af rhodium kommer fra mexicanske guldforekomster. Det findes også i en isomorf blanding af mineraler fra den osmiske iridiumgruppe (op til 3,3%), i kobber-nikkelmalme. En sjælden variant af osmisk iridium, rhodium nevyanskite , er det rigeste mineral i rhodium (op til 11,3%).
Mindre end 30 tons rhodium udvindes årligt i verden. I 2019 blev 757 tusind ounces (23.542,7 kg) udvundet [8] . Rhodiumforekomster er placeret på Sydafrikas territorium (det tegner sig for 60% af produktionen), Canada , Colombia , Rusland [8] [9] .
Den komplette elektroniske konfiguration af rhodiumatomet er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 8 5s 1
Rhodium er et hårdt , sølvgrå metal . Kemisk rent rhodium, opnået fra salte ved reduktion, har form af et lysegråt pulver eller svamp, som, når det er smeltet, danner et metal, der ligner aluminium i sin farve [2] [10] .
Meget fint rhodiumpulver er sort og kaldes rhodiumsort . Denne form opnås ved at reducere salte med hydrazin , formalin eller ammoniumformiat . Rhodiumsort minder i sine egenskaber om platinsort - det har stærke katalytiske egenskaber og er også i stand til aktivt at absorbere brint [11] .
Rhodium har en høj reflektans af elektromagnetiske stråler i den synlige del af spektret , derfor er det meget brugt til fremstilling af "overflade" spejle .
Alt naturligt rhodium består af isotopen 103 Rh. længst levede isotoper
Isotop | Halvt liv |
---|---|
101 Rh | 3,3 år |
102 Rh | 207 dage |
102m Rh | 2,9 år |
99 Rh | 16,1 dage |
Rhodium er et ædelmetal, der overgår platin i kemisk resistens i de fleste korrosive miljøer . Metallisk rhodium opløses i aqua regia , når det koges, i en KHSO 4 -smelte , i koncentreret svovlsyre, når det opvarmes, og også elektrokemisk , anodisk , i en blanding af hydrogenperoxid og svovlsyre.
Rhodium er kendetegnet ved høj kemisk resistens. Det interagerer kun med ikke-metaller ved en temperatur med rød varme . Finmalet rhodium oxiderer kun langsomt ved temperaturer over 600 °C:
Når det opvarmes, reagerer rhodium langsomt med koncentreret svovlsyre , natriumhypochloritopløsning og hydrogenbromid . Under sintring reagerer det med smelter af kaliumhydrogensulfat KHSO 4 , natriumperoxid Na 2 O 2 og bariumperoxid BaO 2 :
Rhodium reagerer langsomt med koncentreret perchlorsyre selv ved stuetemperatur. Opvarmning øger hastigheden: 9HClO4+2Rh=2Rh(ClO4)3+3HClO3+3H2OI nærvær af alkalimetalchlorider , når det er muligt at danne [RhX 6 ] 3− komplekser , interagerer rhodium med klor , for eksempel:
Når det udsættes for vandige opløsninger af salte og komplekser af rhodium (III) med alkalier, dannes et bundfald af rhodiumhydroxid Rh (OH) 3 :
Hydroxid og oxid af rhodium (III) udviser grundlæggende egenskaber og interagerer med syrer for at danne Rh (III) komplekser:
Rhodium udviser den højeste oxidationstilstand +6 i RhF 6 hexafluorid , som dannes ved direkte forbrænding af rhodium i fluor . Forbindelsen er ustabil. I mangel af vanddamp oxiderer hexafluorid frit klor:
I de lavere oxidationstilstande +1 og +2 danner rhodium komplekse forbindelser .
Rhodium udvindes fra naturligt platin [9] . Rå naturligt platin anbringes i porcelænskedler, hvorefter det behandles med aqua regia, når det opvarmes i en dag. Rhodium, næsten alt platin, palladium , uædle metaller ( jern , kobber og andre), delvist ruthenium og iridium går i opløsning, og osmium iridium, kvarts, kromjernmalm og andre urenheder forbliver i bundfaldet. Ammoniumhexachlorplatinat (IV) (NH4 ) 2PtCl6 isoleres ved efterfølgende tilsætning til ammoniumchloridopløsningen . Den resterende opløsning fordampes, op til 6% rhodium er tilbage i bundfaldet, palladium, ruthenium, iridium, platin er også til stede (det kan ikke adskilles alt med NH 4 Cl) og uædle metaller. Dette bundfald opløses i vand, og platinet separeres igen på samme måde. Opløsningen, hvori rhodium, ruthenium og palladium forblev, sendes til oprensning og adskillelse.
Rhodium udvindes på forskellige måder. Der er en metode foreslået af den sovjetiske videnskabsmand V. V. Lebedinsky i 1932. Først behandles opløsningen med natriumnitrit NaN02 . Uædle metalhydroxider udfældes således og separeres fra opløsningen. Rhodium opbevares i opløsning i form af Na 3 [Rh(NO 2 ) 6 ]. Derefter isoleres rhodium ved påvirkning af NH 4 Cl på opløsningen i kulden i form af et dårligt opløseligt kompleks (NH 4 ) 2 Na[Rh(NO 2 ) 6 ]. Men sammen med rhodium udfælder iridium også. De andre platinmetaller - ruthenium, palladium og platinrester - forbliver i opløsning.
Bundfaldet behandles med fortyndet kaustisk soda, som gør det muligt at opløse det. Rhodium udfældes igen fra den resulterende opløsning ved indvirkning af ammoniak og NH4Cl . Udfældning sker på grund af dannelsen af en dårligt opløselig kompleks forbindelse [Rh(NH 3 ) 3 (NO 2 ) 3 ]. Det udskilte bundfald vaskes grundigt med ammoniumchloridopløsning. Derefter behandles bundfaldet med saltsyre og opvarmes i det i flere timer. Reaktionen finder sted:
med dannelse af lysegult rhodiumtriamintrichlorid. Bundfaldet vaskes grundigt med vand, hvilket bringer det i en tilstand, der er egnet til isolering af rhodiummetal. Den resulterende forbindelse kalcineres i flere timer ved 800-900°C. Resultatet af processen er et pulverprodukt af en blanding af rhodium med dets oxider. Pulveret afkøles, vaskes med fortyndet aqua regia for at fjerne den resterende ubetydelige mængde af basisurenheder, hvorefter det reduceres til metal ved høj temperatur i et brintmiljø .
På grund af den meget begrænsede mængde ekstraheret naturligt rhodium overvejes muligheden for at isolere dens stabile isotop fra fissionsfragmenter af nukleart brændsel (uran, plutonium, thorium), blandt hvilke rhodium gradvist akkumuleres i betydelige mængder - op til 130-180 gram pr. ton fragmenter. I betragtning af den udviklede atomkraftindustri i de største industrilande kan mængden af produktion af reaktorrhodium være flere gange højere end produktionen fra malme. Det kan være nødvendigt at undersøge reaktordriftsformer, hvor mængden af rhodium i procent af massen af fragmenter er højere, og dermed kan atomindustrien blive hovedleverandør af rhodium til verdensmarkedet.
Rhodium bruges i katalysatorer - op til 81% af al dens produktion er rettet mod dette område. Hovedanvendelsesområder:
På grund af sin høje modstand mod elektrisk erosion bruges rhodium og dets legeringer som materiale til kontakter: reed-kontakter , stik , glidende kontakter .
For at opnå slidbestandige og korrosionsbestandige belægninger anvendes galvaniske rhodiumbelægningselektrolytter ( hovedsageligt sulfat , sulfamat og fosfat ).
Den kølige hvide glans af rhodium i indstillingen passer godt sammen med diamanter , cubic zirkoner og andre sten. Sølvtøj er også rhodineret for at forhindre anløbning. Påføringen af rhodiumbelægning på smykket reducerer slid og øger hårdheden af produktets overflade, hvilket beskytter det mod ridser.
I 2009 producerede en af de amerikanske private mønter verdens første rhodiummønt. På grund af det ekstremt høje smeltepunkt for rhodium var det nødvendigt at udvikle en særlig proces til fremstilling af mønter, da de førstnævnte ikke passede. De udstedte mønter er ikke et betalingsmiddel og bruges udelukkende som investeringsobjekt [12] .
I 2014 udstedte National Bank of Rwanda en 10 rwandisk franc rhodiummønt som lovligt betalingsmiddel [13] .
Rhodiumdetektorer bruges i atomreaktorer til at måle neutronfluxen.
Rhodium er underlagt de største prisudsving på alle ædle metaller - prisen har ændret sig hundredvis af gange i løbet af det sidste halve århundrede. I februar 2006 ramte rhodiumpriserne rekordhøje 3.500 $ pr. troy ounce [14] . I januar 2008 satte rhodiumpriserne en ny rekord på $7.000 pr. ounce. Efter at have nået et højdepunkt på 10.100 $ pr. ounce, faldt prisen på rhodium til 900 $ i slutningen af november 2008 på grund af bilkrisen. Den 19. november 2009 steg prisen på metallet til $2.600 pr. ounce.
I september 2015 er gennemsnitsprisen for rhodium $756,67 per ounce [15] .
De seneste års laveste pris for rhodium blev observeret i august 2016 og beløb sig til $625 per ounce, hvorefter prisen på metallet har været støt stigende. Prisen på en ounce i slutningen af januar 2020 nåede $10.165 [16] , den 20. februar 2021 overvandt prisen $20.000, og i slutningen af marts 2021 nåede prisen rekord på $30.000 [17] , hvorefter den begyndte. at afslå.
Rhodiumforbindelser er ret sjældne i hverdagen, og deres virkninger på den menneskelige krop er ikke fuldt ud forstået. Generelt er de meget giftige og kræftfremkaldende . Anvendelsen af rhodiumchlorid 12,6 mg/kg rottevægt er en dødelig dosis for halvdelen af gruppen ( LD 50 ). Rhodiumsalte kan stærkt plette menneskelig hud.
Ordbøger og encyklopædier |
| |||
---|---|---|---|---|
|
_ | Rhodiumforbindelser|
---|---|
|
Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Elektrokemisk aktivitet serie af 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 , |