Rodio geschiedenis, eigenschappen, structuur, gebruik, risico's

Hij rhodium Het is een overgangsmetaal dat tot de Paladio -groep behoort en wiens chemisch symbool RH is. Het is nobel, inert in normale omstandigheden, terwijl het zeldzaam en duur is, omdat het het tweede minder overvloedige metaal is in de aardkorst. Er zijn ook geen mineralen die een winstgevende verkrijgmethode voor dit metaal vertegenwoordigen.

Hoewel het uiterlijk dat van een typisch zilverwitje is, delen de meeste van zijn verbindingen gemeen een roodachtige kleuring, naast hun oplossingen. Daarom kreeg dit metaal de naam 'Rhodon', wat in het Grieks roze betekent.

Metallic Rodio Pearl. Bron: Hi-Res Images ofChemical Elements [CC door 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)]

De legeringen zijn echter zilver, hoewel duur, omdat het wordt gemengd met platina, paladium en iridium. Het hoge nobele karakter maakt het een bijna immuunmetaal voor oxidaties, evenals volledig bestand tegen de aanval van sterke zuren en basen; Daarom helpen hun coatings metalen voorwerpen te beschermen, zoals juwelen.

Naast het siergebruik kan het rhodium ook de gereedschappen beschermen die worden gebruikt bij hoge temperaturen en op elektrische apparaten.

Het is in de volksmond meer bekend om giftige gassen van auto's te helpen afbreken (nee_X) Binnen katalytische converters. Het katalyseert ook de productie van organische verbindingen, zoals mentol en azijnzuur.

Interessant is dat het alleen in de natuur bestaat als de isotoop ¹⁰³RH, en de verbindingen zijn gemakkelijk om metaal te verminderen vanwege het nobele karakter. Van al zijn oxidatienummers de +3 (RH³⁺) is de meest stabiele en overvloedige, gevolgd door +1 en, in aanwezigheid van fluoride, +6 (RH⁶⁺)).

In uw metalen staat is het onschadelijk voor onze gezondheid, tenzij u uw deeltjes in de lucht inademt. Hun kleurrijke verbindingen of zouten worden echter als carcinogeen beschouwd, naast het sterk gefixeerd op de huid.

[TOC]

Geschiedenis

De ontdekking van de Rodio ging vergezeld van die van het paladium, beide metalen werden ontdekt door dezelfde wetenschapper: de Engelse chemicus William H. Wollaston, die in 1803 een platina -mineraal onderzocht, zogenaamd uit Peru.

Ik wist het dankzij Hippolyt-Victor Collet-Descots, Franse chemicus, die in platinamineralen roodachtige zouten waren waarvan de kleur waarschijnlijk te wijten was aan een onbekend metaalelement. Zo verteerde Wollaston zijn platinamineraal in koninklijk water en neutraliseer vervolgens de zuurgraad van het resulterende mengsel met NaOH.

Uit dit mengsel had Wollaston door neerslagreacties de metaalverbindingen scheiden; gescheiden platina als (NH₄))₂[PTCL₆], na het toevoegen van NH₄CL en andere metalen verminderden ze met metalen zink. Aan deze sponsachtige metalen probeerde ze op te lossen met HNO₃, Twee metalen en twee nieuwe chemische elementen achterlaten: Paladio en Rodio.

Toen hij echter koninklijk water toevoegde, merkte hij dat een metaal nauwelijks werd opgelost, terwijl hij een rood neerslag vormde met de NaCl: NA₃[Rhcl₆] · NH₂OF. Vanaf hier kwam zijn naam: de rode kleur van zijn verbindingen, aangewezen met het Griekse woord 'Rhodon'.

Dit zout verminderde het opnieuw met metalen zink, waardoor het sponsachtige omringde omringde. En sindsdien verschijnen de technieken voor het verkrijgen van verbeterde, evenals vraag en technologische toepassingen, eindelijk briljante stukjes rhodium.

Eigenschappen

Fysiek uiterlijk

Zilver wit metaal, zonder praktisch een laag oxide bij kamertemperatuur. Het is echter geen metaal te vervormbaar, wat betekent dat het bij het raken ervan zal barsten.

Kan u van dienst zijn: amorfe koolstof: wat is, typen, eigenschappen, gebruik

Molaire massa

102,905 g/mol

Smeltpunt

1964 ºC. Deze waarde is hoger dan die van de kobalt (1495 ºC), die een toename van de sterkste metallische link weerspiegelt door door de groep te dalen.

Smeltpunt

3695 ºC. Het is een van de metalen met de hoogste smeltpunten.

Dikte

-12.41 g/ml bij kamertemperatuur

-10.7 g/ml op het smeltpunt, dat wil zeggen, net wanneer het smelt of smelt

Fusiewarmte

26.59 kJ/mol

Verdampingswarmte

493 kJ/mol

Molaire warmtecapaciteit

24.98 J/(mol · k)

Elektronegativiteit

2.28 op Pauling Scale

Ionisatie -energieën

-Eerst: 719,7 kJ/mol (RH⁺ gasvormig)

-Ten tweede: 1740 kJ/mol (rh²⁺ gasvormig)

-Derde: 2997 kJ/mol (rh³⁺ gasvormig)

Warmtegeleiding

150 w/(m · k)

Elektrische weerstand

43.3 nω · m tot 0 ºC

Mohs hardheid

6

Magnetische volgorde

Paramagnetisch

Chemische reacties

Het rhodium, hoewel het een edelmetaal is, betekent niet dat het een inerte element is. Het oxideert nauwelijks in normale omstandigheden; Maar wanneer het boven 600 ° C wordt verwarmd, begint het oppervlak te reageren met zuurstof:

RH (S) +O₂(g) → Rh₂OF₃(S)

En het resultaat is dat metaal zijn karakteristieke zilverhelderheid verliest.

Het kan ook reageren met fluorgas:

Rh (s) +f₂(g) → rhf₆(S)

De RHF₆ is zwart. Als dit wordt verwarmd, kan het worden omgezet in de RHF₅, Fluoride vrijgeven aan het milieu. Wanneer de fluoratiereactie zich ontwikkelt in droge omstandigheden, wordt RHF -vorming begunstigd₃ (rode vaste stof) hierboven dat de RHF₆. De andere halogenuros: rhcl₃, Rhbr₃ en RHI₃ Ze worden op een vergelijkbare manier gevormd.

Misschien is de meest verrassende van de metalen reed de extreme weerstand tegen de aanval van corrosieve stoffen: sterke zuren en basen. Regia Water, een geconcentreerd mengsel van zoutzuur en salpeterzuren, HCl-HNO₃, U kunt het met moeilijkheid oplossen, wat een roze kleuroplossing veroorzaakt.

Gesmolten zouten, zoals KHSO₄, Ze zijn effectiever om het op te lossen, omdat ze leiden tot de vorming van chirurgie -rhodiumcomplexen.

Elektronische structuur en configuratie

Rhodium -atomen kristalliseren in de kubieke structuur gecentreerd op gezichten, fcc. RH -atomen blijven verenigd dankzij hun metalen link, verantwoordelijke kracht op macroschaal van de mesibele fysieke eigenschappen van metaal. In deze link komen de valentie -elektronen tussenbeide, die worden gegeven volgens de elektronische configuratie:

[KR] 4D⁸ 5s¹

Het is daarom een ​​afwijking of uitzondering, omdat er naar verwachting twee elektronen in zijn 5s orbitaal heeft, en zeven in de 4D -orbital (gehoorzamen aan het diagram van Moeller).

Het zijn in totaal negen elektronen van Valencia die, samen met atomaire radio's, het FCC -glas definiëren; structuur die blijkbaar zeer stabiel is, omdat weinig informatie van andere mogelijke allotrope vormen is onder verschillende druk of temperaturen.

Deze RH -atomen, of liever hun kristallijne korrels, kunnen op een zodanige manier interageren dat ze nanodeeltjes maken met verschillende morfologieën.

Wanneer deze RH -nanodeeltjes boven een sjabloon groeien (bijvoorbeeld een polymeer aggregaat), verwerven ze de vormen en afmetingen van hun oppervlak; Aldus zijn rhodio mesoporeuze bollen ontworpen om metaal te vervangen in bepaalde katalytische toepassingen (die chemische reacties versnellen zonder in het proces te consumeren).

Oxidatienummers

Wanneer er negen elektronen van Valencia zijn, is het normaal om aan te nemen dat het rhodium ze "allemaal kan verliezen" in hun interacties binnen een verbinding; dat wil zeggen, uitgaande van het bestaan ​​van het RH -kation⁹⁺, met een 9+ O (ix) oxidatiestatus.

Kan u van dienst zijn: gewaardeerde oplossingen

De positieve oxidatienummers die voor het rhodium in hun verbindingen worden gevonden, variëren van +1 (RH⁺) tot +6 (RH⁶⁺)). Van allemaal zijn de +1 en de +3 de meest voorkomende, samen met de +2 en 0 (metallic rodio, rh⁰)).

Bijvoorbeeld in de RH₂OF₃ Het oxidatienummer van het rhodium is +3, want als het het bestaan ​​van RH veronderstelt³⁺ en een 100% ionisch karakter, de som van de ladingen zal gelijk zijn aan nul (RH₂³⁺OF₃^2-)).

Een ander voorbeeld wordt weergegeven door de RHF₆, waarin nu het oxidatienummer +6 is. Nogmaals, alleen de totale last van de verbinding blijft neutraal als het bestaan ​​van de RH wordt aangenomen⁶⁺ (RH⁶⁺F₆^-)).

Hoe meer elektronegatief het atoom waarmee het rhodium interageert, hoe groter de neiging om positievere oxidatienummers te vertonen; Dat is het geval van RHF₆.

In het geval van RH⁰, komt overeen met zijn atomen van het FCC -kristal gecoördineerd met neutrale moleculen; Bijvoorbeeld CO, RH₄(CO)₁₂.

Hoe wordt Rhodium verkregen?

Ongemak

In tegenstelling tot andere metalen is er geen mineraal beschikbaar. Daarom is het eerder een secundair product van de industriële productie van andere metalen; Specifiek de edelen of hun leeftijdsgenoten (de elementen van de platinagroep), en het nikkel.

De meeste mineralen die als grondstof worden gebruikt, komen uit Zuid -Afrika, Canada en Rusland.

Het verkrijgproces is complex omdat, hoewel het inert is, het rhodium in het gezelschap van andere nobele metalen zit, naast moeilijke onzuiverheden om te elimineren. Daarom moeten verschillende chemische reacties worden uitgevoerd om het te scheiden van de initiële mineralogische matrix.

Proces

Zijn kleine chemische reactiviteit houdt hem onveranderlijk terwijl de eerste metalen worden geëxtraheerd; Totdat alleen de edelen overblijven (het goud eronder). Vervolgens worden deze nobele metalen behandeld en gesmolten in aanwezigheid van zouten, zoals Nahso₄, om ze in een vloeibaar mengsel van sulfaten te hebben; In dit geval, de RH₂(SW₄))₃.

Tot dit mengsel van sulfaten, waarvan door verschillende chemische reacties elk metaal gescheiden wordt neergeslagen_X.

De RH (oh)_X is redisuelve het toevoegen van hcl en dus vorm h₃Rhcl₆, die nog steeds opgelost is en een roze kleur vertoont. Dan h₃Rhcl₆ Reageren met NH₄CL en Nano₂ Neerslaan als (NH₄))₃[RH (nee₂))₆].

Nogmaals, de nieuwe vaste stof is redisuelve in meer HCl en het medium warmt op totdat een metalen rhodiumspons neerslaat terwijl onzuiverheden verbranding.

Toepassingen

Coatings

Kleine en zilveren dubbele bas gecoat met rhodium. Bron: Mauro Caleb (https: // www.Flickr.com/foto's/maurostscritor/8463024136)

Het nobele karakter wordt gebruikt om metalen stukken te bedekken met een voering van hetzelfde. Op deze manier zijn zilveren objecten gebaseerd op rhodium om het te beschermen tegen oxiderende en verduistering (vorm een ​​zwarte laag AU en AG₂S), naast het reflectiever worden (helder).

Dergelijke coatings worden gebruikt in sieradenkleding, reflectoren, optische instrumenten, elektrische contacten en X -Ray -filters bij diagnoses van borstkanker.

Legeringen

Het is niet alleen een edelmetaal, maar ook moeilijk. Deze hardheid kan het bijdragen aan de legeringen die het samenstelt, vooral wanneer ze omgaan met paladium, platina en iridium; waarvan, die van RH-PT zijn de bekendste. Evenzo verbetert de Rodio de weerstand van deze legeringen bij hoge temperaturen.

Kan u van dienst zijn: kopernitraat (ii)

Rodio-Platino-legeringen worden bijvoorbeeld gebruikt als materiaal om vaten te produceren die gesmolten glas kunnen vormen; bij de vervaardiging van thermocounts, in staat om hoge temperaturen te meten (meer dan 1000 ° C); Cruches, gesmate om vezels te reinigen, spoelen van inductieovens, turbinemotoren voor vliegtuig, bougies, enz.

Katalysatoren

Een autosalytische omzetter. Bron: Ballista [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/]]

Rhodium kan reacties katalyseren als zuiver of gecoördineerd metaal met organische liganden (organen). Het type katalysator hangt af van de specifieke reactie die bedoeld is om te versnellen, naast andere factoren.

In zijn metalen vorm kan het bijvoorbeeld de vermindering van stikstofoxiden katalyseren, nee_X, Naar de milieugassen zuurstof en stikstof:

2 Nee_X → x o₂ + N₂

Deze reactie treedt voortdurend op: in de katalytische converters van voertuigen en motorfietsen. Dankzij deze reductie doen gassen dat niet_X Ze vervuilen steden niet in een slechtere mate. Voor dit doel zijn mesoporeuze nanodeeltjes van rhodium gebruikt, die de ontleding van gassen verder niet verbeteren_X.

De verbinding [rhcl (PPH₃))₃], bekend als Wilkinson -katalysator, wordt het gebruikt voor waterstof (toevoegen h₂) en hydroFormilar (voeg co en h toe₂) Alkenen, om te vormen tot respectievelijk even en aldehyden.

Rhodiumkatalysatoren zijn samengevat voor waterstof, carbonillary (toevoegen CO) en hydroformilar. Het resultaat is dat veel producten ervan afhankelijk zijn, zoals het geval is van Mentol, een essentiële chemische verbinding in het kauwrubber; Naast salpeterzuur, cyclohexaan, azijnzuur, organsilicios, onder andere.

Risico's

Het rhodium omdat het een edelmetaal was, zelfs als het in ons lichaam sluipde, konden de rh -atomen niet (voor zover u weet) worden gemetaboliseerd. Daarom vertegenwoordigen ze geen gezondheidsrisico; Tenzij ze te veel RH -atomen zijn die in de lucht zijn verspreid, die zich kunnen ophopen in de longen en botten.

In rhodium coatings processen op sieraden of zilveren juwelen worden sieraden zelfs blootgesteld aan deze "wolken" van atomen; reden waarom ze hebben geleden aan ongemak in hun ademhalingssysteem. Wat betreft het risico van zijn fijn verdeelde vaste stof, is dit niet eens ontvlambaar; behalve wanneer het brandt in aanwezigheid van van₂.

Rhodiumverbindingen worden geclassificeerd als giftige en carcinogenen, waarvan de kleuren de huid diep verven. Hier wordt een ander duidelijk verschil waargenomen in de manier waarop de eigenschappen van een metalen kation variëren in vergelijking met die van het geschikte metaal.

En ten slotte, in ecologische zaken, maakt de lage overvloed van het rhodium en het gebrek aan assimilatie door de planten het een onschadelijk element in geval van morsen of afval; Zolang het de metalen rhodium is.

Referenties

1. Lars Öhrström. (12 november 2008). Rhodium. Chemie in zijn element. Hersteld van: chemieworld.com
2. Wikipedia. (2019). Rhodium. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
3. Nationaal centrum voor biotechnologie -informatie. (2019). Rhodium. PubChem -database. CID = 23948. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
4. S. Baal. (1958). De structuur van Rhodium. Johnson Matthey Research Laboratories. Platinum Metals Rev., (2), 21, 61-63
5. Jiang, B. et al. (2017). Mesoporeuze metalen rhodium nanodeeltjes. Nat. Gemeente. 8, 15581 DOI: 10.1038/NCOMMS15581
6. Chelatie. (27 juni 2018). Rhodium blootstelling. Hersteld van: chelationcommunity.com
7. Belwentelijkheid. (25 juni 2019). Rhodium, een zeldzaam platinagroepmetaal en zijn toepassingen. Hersteld van: Thalance.com
8. Stanley E. Livingstone. (1973). De chemie van ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium en platina. S.EN. Livingstone. Pergamon Press.
9. Tokyo Institute of Technology. (21 juni 2017). Een op rhodium gebaseerde katalysator voor het maken van organosilicon met minder prijsmetaal. Hersteld van: Phys.borg
10. Pilgaard Michael. (10 mei 2017). Rhodium: chemische reacties. Hersteld van: PilgaAardelegs.com
11. Dr. Doug Stewart. (2019). Rhodium Element Feiten. Hersteld van: chemicool.com