The rhodium Jedná se o přechodný kov, který patří do skupiny palladia a jehož chemickým symbolem je Rh. Je ušlechtilý, za normálních podmínek inertní, i když je vzácný a drahý, protože se jedná o druhý nejméně hojný kov v zemské kůře. Také neexistují žádné minerály, které by představovaly výnosnou metodu získávání tohoto kovu..
Ačkoli jeho vzhled je typický pro stříbřitě bílý kov, většina jeho sloučenin má společné červené načervenalé zabarvení, navíc k tomu, že jejich řešení vypadají růžově. Proto tento kov dostal název „rhodon“, což je pro růžovou řečtinu..
Jeho slitiny jsou však stříbrné i drahé, protože jsou smíchány s platinou, palladiem a iridiem. Díky svému vysokému ušlechtilému charakteru je kov téměř imunní vůči oxidaci a zároveň zcela odolný vůči působení silných kyselin a zásad; proto jejich povlaky pomáhají chránit kovové předměty, například šperky.
Kromě okrasného použití může rhodium chránit také nástroje používané při vysokých teplotách a v elektrických zařízeních..
To je populárně známé nejlépe pro pomoc při rozkladu toxických automobilových plynů (NOX) uvnitř katalyzátorů. Katalyzuje také produkci organických sloučenin, jako je mentol a kyselina octová..
Je zajímavé, že v přírodě existuje pouze jako izotop 103Rh a jeho sloučeniny se díky svému ušlechtilému charakteru snadno redukují na kov. Ze všech jeho oxidačních čísel je +3 (Rh3+) je nejstabilnější a nejhojnější, následuje +1 a v přítomnosti fluoridu +6 (Rh6+).
Ve svém kovovém stavu je neškodný pro naše zdraví, pokud nedýcháme jeho rozptýlené částice ve vzduchu. Jeho barevné sloučeniny nebo soli jsou však považovány za karcinogeny, kromě toho, že jsou silně spojeny s pokožkou.
Rejstřík článků
Objev rhodia doprovázel objev palladia, oba kovy objevil stejný vědec: anglický chemik William H. Wollaston, který do roku 1803 zkoumal platinový minerál, údajně z Peru..
Od francouzského chemika Hippolyte-Victor Collet-Descotils jsem věděl, že v platinových minerálech jsou červenavé soli, jejichž barva byla pravděpodobně způsobena neznámým kovovým prvkem. Wollaston tedy trávil svoji platinovou rudu v aqua regia a poté neutralizoval kyselost výsledné směsi pomocí NaOH..
Z této směsi musel Wollaston pomocí srážecích reakcí postupně oddělovat sloučeniny kovů; oddělená platina jako (NH4)dva[PtCl6], po přidání NH4Cl a další kovy je redukovaly kovovým zinkem. Pokusil se tyto houbovité kovy rozpustit pomocí HNO3, opouští dva kovy a dva nové chemické prvky: palladium a rhodium.
Když však přidal aqua regia, všiml si, že kov se téměř nerozpouští a zároveň vytváří červenou sraženinu s NaCl: Na3[RhCl6] NHdvaO. Odtud pochází jeho název: červená barva jeho sloučenin označená řeckým slovem „rhodon“.
Tato sůl byla znovu redukována kovovým zinkem, čímž bylo získáno houbovité rhodium. A od té doby se techniky získávání zlepšily, stejně jako poptávka a technologické aplikace, nakonec se objevily lesklé kousky rhodia..
Tvrdý, stříbřitě bílý kov s prakticky žádnou vrstvou oxidu při pokojové teplotě. Není to však příliš tvárný kov, což znamená, že při nárazu praskne.
102,905 g / mol
1964 ° C Tato hodnota je vyšší než hodnota kobaltu (1495 ° C), což odráží zvýšení pevnosti nejsilnější kovové vazby při sestupu skrz skupinu..
3695 ° C Je to jeden z kovů s nejvyššími teplotami tání.
-12,41 g / ml při teplotě místnosti
-10,7 g / ml v bodě tání, tj. Ve chvíli, kdy se roztaví nebo roztaje
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2,28 na Paulingově stupnici
-První: 719,7 kJ / mol (Rh+ plynný)
-Za druhé: 1740 kJ / mol (Rhdva+ plynný)
-Za třetí: 2997 kJ / mol (Rh3+ plynný)
150 W / (m K)
43,3 nΩ · m při 0 ° C
6
Paramagnetické
Rhodium, i když je to ušlechtilý kov, neznamená, že je inertním prvkem. Za normálních podmínek stěží rezaví; ale když se zahřeje nad 600 ° C, jeho povrch začne reagovat s kyslíkem:
Rh (s) + O.dva(g) → RhdvaNEBO3(s)
Výsledkem je, že kov ztrácí svůj charakteristický stříbrný lesk..
Může také reagovat s plynným fluorem:
Rh (s) + Fdva(g) → RhF6(s)
RhF6 je to černé. Pokud se zahřeje, může se transformovat na RhF5, uvolňování fluoridu do životního prostředí. Když fluorační reakce probíhá za sucha, je upřednostňována tvorba RhF3 (červená pevná látka) nad hodnotou RhF6. Jiné halogenidy: RhCl3, RhBr3 a RhI3 jsou vytvořeny podobným způsobem.
Snad nejpřekvapivější věcí na kovovém rhodiu je jeho extrémní odolnost vůči agresivním látkám: silným kyselinám a silným zásadám. Aqua regia, koncentrovaná směs kyseliny chlorovodíkové a dusičné, HCl-HNO3, se může obtížně rozpustit, což má za následek narůžovělé řešení.
Roztavené soli, jako je KHSO4, jsou účinnější při jeho rozpouštění, protože vedou k tvorbě ve vodě rozpustných rhodiových komplexů.
Atomy rhodia krystalizují do kubické struktury zaměřené na obličej, fcc. Atomy Rh zůstávají sjednoceny díky své kovové vazbě, síle odpovědné v makro měřítku za měřitelné fyzikální vlastnosti kovu. V této vazbě zasahují valenční elektrony, které jsou dány podle elektronické konfigurace:
[Kr] 4d8 5 s1
Jedná se tedy o anomálii nebo výjimku, protože by se dalo očekávat, že budou mít dva elektrony na 5s orbitálu a sedm na 4d orbitálu (podle Moellerova diagramu).
Existuje celkem devět valenčních elektronů, které společně s atomovými poloměry definují krystal fcc; struktura, která se jeví jako velmi stabilní, protože je nalezeno málo informací o dalších možných alotropních formách při různých tlacích nebo teplotách.
Tyto atomy Rh, nebo spíše jejich krystalická zrna, mohou interagovat takovým způsobem, že vytvářejí nanočástice s různými morfologiemi..
Když tyto nanočástice Rh rostou na templátu (například polymerní agregát), získávají tvary a rozměry jeho povrchu; proto byly mezoporézní rhodiové koule navrženy tak, aby nahradily kov v určitých katalytických aplikacích (které urychlují chemické reakce, aniž by byly spotřebovány v procesu).
Protože existuje devět valenčních elektronů, je normální předpokládat, že rhodium může „ztratit všechny“ ve svých interakcích uvnitř sloučeniny; tj. za předpokladu existence kationtu Rh9+, s oxidačním číslem nebo stavem 9+ nebo (IX).
Pozitivní čísla oxidace zjištěná pro rhodium v jeho sloučeninách se pohybují od +1 (Rh+) až +6 (Rh6+). Ze všech jsou nejběžnější +1 a +3, spolu s +2 a 0 (kovové rhodium, Rh0).
Například v RhdvaNEBO3 oxidační číslo rhodia je +3, protože pokud předpokládá existenci Rh3+ a 100% iontový charakter, součet poplatků se bude rovnat nule (Rhdva3+NEBO3dva-).
Dalším příkladem je RhF6, ve kterém je nyní jeho oxidační číslo +6. Opět platí, že pouze celkový náboj sloučeniny zůstane neutrální, pokud se předpokládá existence Rh.6+ (Rh6+F6-).
Čím elektronegativnější je atom, se kterým rhodium interaguje, tím větší je jeho tendence vykazovat pozitivnější oxidační čísla; takový je případ RhF6.
V případě Rh0, odpovídá jeho atomům krystalu fcc koordinovaným s neutrálními molekulami; například CO, Rh4(CO)12.
Na rozdíl od jiných kovů není k dispozici žádný minerál, který by byl dostatečně bohatý na rhodium, aby bylo ekonomické z něj získávat. Proto je spíše vedlejším produktem průmyslové výroby jiných kovů; konkrétně ušlechtilý nebo jeho kongenery (prvky platinové skupiny) a nikl.
Většina minerálů používaných jako suroviny pochází z Jižní Afriky, Kanady a Ruska.
Výrobní proces je složitý, protože i když je inertní, rhodium se nachází ve společnosti jiných ušlechtilých kovů a kromě toho, že obsahuje nečistoty, které je obtížné odstranit. Proto musí být provedeno několik chemických reakcí, aby se oddělil od počáteční mineralogické matrice..
Jeho nízká chemická reaktivita ji udržuje nezměněnou při těžbě prvních kovů; dokud nezůstanou jen šlechtici (zlato mezi nimi). Tyto ušlechtilé kovy se poté zpracují a roztaví v přítomnosti solí, jako je NaHSO.4, mít je v kapalné směsi síranů; v tomto případě Rhdva(SW4)3.
K této směsi síranů, ze kterých se každý kov vysráží odděleně různými chemickými reakcemi, se přidá NaOH za vzniku hydroxidu rhodia, Rh (OH)X.
Rh (OH)X se znovu rozpustí přidáním HCl a tím vytvořením H3RhCl6, který je stále rozpuštěn a vykazuje růžovou barvu. Poté, H3RhCl6 reaguje s NH4Cl a NaNOdva vysrážet jako (NH4)3[Rh (NEdva)6].
Nová pevná látka se znovu rozpustí ve více HC1 a médium se zahřívá, dokud se nevysráží kovová rhodiová houba, zatímco se spalují nečistoty..
Jeho ušlechtilý charakter se používá k zakrytí kovových kousků stejným povlakem. Tímto způsobem jsou stříbrné předměty pokoveny rhodiem, aby byly chráněny před oxidací a ztmavnutím (tvoří černou vrstvu AgO a AgdvaS), navíc jsou více reflexní (lesklé).
Takové povlaky se používají v klenotnických oděvech, reflektorech, optických přístrojích, elektrických kontaktech a rentgenových filtrech v diagnostice rakoviny prsu..
Je to nejen ušlechtilý kov, ale také tvrdý. Touto tvrdostí lze přispět ke slitinám, z nichž se skládá, zejména pokud jde o palladium, platinu a iridium; z nichž ty z Rh-Pt jsou nejznámější. Rhodium také zlepšuje odolnost těchto slitin proti vysokým teplotám.
Například slitiny rhodia a platiny se používají jako materiál pro výrobu sklenic, které mohou tvarovat roztavené sklo; při výrobě termočlánků schopných měřit vysoké teploty (více než 1 000 ° C); kelímky, pouzdra pro čištění skleněných vláken, indukční cívky pecí, letecké turbínové motory, zapalovací svíčky atd..
Rhodium může katalyzovat reakce buď jako čistý kov, nebo koordinované s organickými ligandy (organorodiums). Typ katalyzátoru závisí na konkrétní reakci, která má být urychlena, a na dalších faktorech..
Například ve své kovové formě může katalyzovat redukci oxidů dusíku, NOX, na okolní plyny kyslík a dusík:
2 NEX → x O.dva + Ndva
K této reakci dochází neustále každý den: v katalyzátorech vozidel a motocyklů. Díky této redukci plyny NOX neznečišťují města v horší míře. Za tímto účelem byly použity mezoporézní rhodiové nanočástice, které dále zlepšují rozklad NO plynů.X.
Sloučenina [RhCl (PPh3)3], známý jako Wilkinsonův katalyzátor, se používá k hydrogenaci (přidejte Hdva) a hydroformylát (přidejte CO a Hdva) alkeny, za vzniku alkanů, respektive aldehydů.
Rhodiové katalyzátory se krátce používají k hydrogenaci, karbonylátu (přidání CO) a hydroformylátu. Výsledkem je, že na nich závisí mnoho produktů, například mentol, základní chemická sloučenina ve žvýkačkách; kromě kyseliny dusičné, cyklohexanu, kyseliny octové, organokřemíku a dalších.
Rhodium jako ušlechtilý kov, i když proniklo do našeho těla, jeho atomy Rh nemohly být (pokud ví) metabolizovány. Proto nepředstavují žádné zdravotní riziko; pokud ve vzduchu není rozptýleno příliš mnoho atomů Rh, které by se nakonec mohly hromadit v plicích a kostech.
Ve skutečnosti jsou v procesech pokovování rhodiem na špercích nebo stříbrných špercích klenotníci vystaveni těmto „obláčkům“ atomů; důvod, pro který trpí nepohodlí v dýchacím systému. Pokud jde o riziko jeho jemně rozemleté pevné látky, není ani hořlavý; kromě případů, kdy hoří za přítomnosti OFdva.
Sloučeniny rhodia jsou klasifikovány jako toxické a karcinogenní, jejichž barvy hluboce zabarvují pokožku. Zde vidíme další jasný rozdíl v tom, jak se vlastnosti kovového kationtu liší ve srovnání s vlastnostmi kovu z.
A konečně, v ekologických záležitostech, nedostatek rhodia a jeho nedostatečná asimilace rostlinami z něj činí neškodný prvek v případě úniku nebo odpadu; pokud je to kovové rhodium.
Zatím žádné komentáře