Rodio historie, egenskaper, struktur, bruk, risiko

Han Rhodium Det er et overgangsmetall som tilhører Paladio -gruppen og hvis kjemiske symbol er RH. Det er edelt, inert under normale forhold, selv om det er sjelden og dyrt, siden det er det andre mindre rike metallet i jordskorpen. Det er heller ingen mineraler som representerer en lønnsom oppnådd metode for dette metallet.

Selv om utseendet er det av et typisk sølvhvit metall, deler de fleste av forbindelsene en rødlig farge, i tillegg til at løsningene deres ser ut. Det er grunnen til at dette metallet fikk navnet 'Rhodon', som på gresk betyr rosa.

Metallisk Rodio Pearl. Kilde: Hi-res Images ofchemical Elements [CC av 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/3.0)]

Imidlertid er legeringene sølv, mens de er dyre, siden den er blandet med platina, paladium og iridium. Den høye edle karakteren gjør det til et nesten immunmetall mot oksidasjoner, så vel som helt motstandsdyktig mot angrepet av sterke syrer og baser; Derfor hjelper beleggene deres med å beskytte metallobjekter, for eksempel juveler.

I tillegg til prydbruk, kan rhodium også beskytte verktøyene som brukes ved høye temperaturer og på elektriske enheter.

Det er populært kjent mer å hjelpe til med å bryte opp giftige gasser fra biler (nei_x) Innen katalytiske omformere. Det katalyserer også produksjonen av organiske forbindelser, for eksempel mentol og eddiksyre.

Interessant er det bare i naturen som isotop ¹⁰³RH, og forbindelsene er enkle å redusere metall på grunn av dets edle karakter. Av alle oksidasjonstallene +3 (RH³⁺) er den mest stabile og rikelig, etterfulgt av +1 og i nærvær av fluor, +6 (RH⁶⁺).

I din metalliske tilstand er det ufarlig for helsen vår, med mindre du puster partiklene dine spredt i luften. Imidlertid anses deres fargerike forbindelser eller salter som kreftfremkallende, i tillegg til at de er sterkt festet til huden.

[TOC]

Historie

Oppdagelsen av Rodio ble ledsaget av paladiet, begge metaller ble oppdaget av samme forsker: Den engelske kjemikeren William H. Wollaston, som i 1803 undersøkte et platinamineral, visstnok fra Peru.

Jeg visste takket være Hippolyte-Victor Collet-Descots, fransk kjemiker, som i Platinum-mineraler var rødlige salter hvis farge sannsynligvis skyldtes et ukjent metallisk element. Dermed fordøyde Wollaston sitt platina -mineral i kongelig vann, og nøytraliserer deretter surheten i den resulterende blandingen med NaOH.

Fra denne blandingen hadde Wollaston gjennom nedbørreaksjoner skille metallforbindelsene; separert platina som (nh₄)₂[PTCL₆], etter å ha lagt til NH₄CL, og andre metaller reduserte dem med metallisk sink. Til disse svampete metallene prøvde å oppløse dem med HNO₃, Etterlater to metaller og to nye kjemiske elementer: Paladio og Rodio.

Da han tilsatte kongelig vann, la han imidlertid merke til at et metall knapt ble oppløst, mens han dannet et rødt bunnfall med NaCl: Na₃[RHCL₆] · NH₂ENTEN. Herfra kom navnet hans: den røde fargen på forbindelsene hans, utpekt med det greske ordet 'Rhodon'.

Dette saltet reduserte det med metallisk sink, igjen, og oppnådde dermed svampaktig omgitt. Og siden den gang teknikkene for å oppnå forbedret, så vel som etterspørsel og teknologiske anvendelser, til slutt strålende rhodiumstykker dukker opp.

Egenskaper

Fysisk utseende

Sølvhvit metall, uten praktisk talt noe lag med oksyd ved romtemperatur. Imidlertid er det ikke et metall for formbart, noe som betyr at når det treffer det, vil det sprekke.

Kan tjene deg: amorf karbon: hva er, typer, egenskaper, bruksområder

Molmasse

102.905 g/mol

Smeltepunkt

1964 ºC. Denne verdien er høyere enn for kobolt (1495 ºC), noe som gjenspeiler en økning i den sterkeste metalliske koblingen ved å gå ned gjennom gruppen.

Smeltepunkt

3695 ºC. Det er et av metallene med de høyeste smeltepunktene.

Tetthet

-12,41 g/ml ved romtemperatur

-10,7 g/ml ved smeltepunktet, det vil si akkurat når det smelter eller smelter

Fusjonsvarme

26,59 kJ/mol

Fordampningsvarme

493 kJ/mol

Molar varmekapasitet

24,98 J/(mol · k)

Elektronegativitet

2.28 på Pauling Scale

Ioniseringsenergier

-Først: 719,7 kJ/mol (RH⁺ gassform)

-Andre: 1740 kJ/mol (RH²⁺ gassform)

-Tredje: 2997 kJ/mol (RH³⁺ gassform)

Termisk ledningsevne

150 w/(m · k)

Elektrisk resistivitet

43.3 nΩ · m til 0 ºC

Mohs hardhet

6

Magnetisk ordre

Paramagnetisk

Kjemiske reaksjoner

Rhodium, selv om det er et edelt metall, betyr ikke at det er et inert element. Det oksiderer knapt under normale forhold; Men når den blir oppvarmet over 600 ° C, begynner overflaten å reagere med oksygen:

Rh (S) +O₂(g) → RH₂ENTEN₃(S)

Og resultatet er at metall mister sin karakteristiske sølvlysstyrke.

Den kan også reagere med fluorgass:

Rh (s) +f₂(g) → RHF₆(S)

RHF₆ er svart. Hvis dette blir oppvarmet, kan det transformeres til RHF₅, Slipper fluor til miljøet. Når flytende reaksjon utvikler seg under tørre forhold, er RHF -formasjonen foretrukket₃ (rødt faststoff) Over det RHF₆. Den andre halogenuros: rhcl₃, Rhbr₃ og Rhi₃ De er dannet på en lignende måte.

Kanskje den mest overraskende av metallisk red er dens ekstreme motstand mot angrepet av etsende stoffer: sterke syrer og baser. Regia-vann, en konsentrert blanding av hydrokloriske og salpetersyrer, HCl-HNO₃, Du kan oppløse det med vanskeligheter, noe som forårsaker en rosa fargeløsning.

Smeltede salter, for eksempel khso₄, De er mer effektive for å oppløse det, fordi de fører til dannelse av kirurgi rhodium -komplekser.

Elektronisk struktur og konfigurasjon

Rhodium -atomer krystalliserer i kubikkstrukturen sentrert på ansikter, FCC. RH -atomer forblir samlet takket være deres metalliske kobling, ansvarlig kraft til makroskala av de mesurable fysiske egenskapene til metall. I denne koblingen griper valenselektronene inn, som er gitt i henhold til den elektroniske konfigurasjonen:

[Kr] 4d⁸ 5s¹

Det er derfor en anomali eller unntak, siden det forventes å ha to elektroner i 5S -orbital, og syv i 4D -orbitalen (adlyder Moellers diagram).

Det er totalt ni elektroner i Valencia som sammen med atomradioer definerer FCC -glasset; Struktur som tilsynelatende er veldig stabil, ettersom lite informasjon er av andre mulige allotropiske former under forskjellige trykk eller temperaturer.

Disse RH -atomene, eller rettere sagt deres krystallinske korn, kan samhandle på en slik måte at de skaper nanopartikler med forskjellige morfologier.

Når disse RH -nanopartiklene vokser over en mal (for eksempel et polymeraggregat), skaffer de seg formene og dimensjonene på overflaten; Dermed er Rhodio mesoporøse kuler designet for å erstatte metall i visse katalytiske anvendelser (som akselererer kjemiske reaksjoner uten konsumert i prosessen).

Oksidasjonstall

Når det er ni elektroner i Valencia, er det normalt å anta at rhodium kan "miste dem alle" i interaksjonene sine i en forbindelse; det vil si, forutsatt at eksistensen av RH -kationen⁹⁺, med en 9+ O (IX) oksidasjonsstatus.

Kan tjene deg: verdsatte løsninger

De positive oksidasjonstallene som er funnet for rhodium i forbindelsene deres varierer fra +1 (RH⁺) til +6 (RH⁶⁺). Av dem alle er +1 og +3 de vanligste, sammen med +2 og 0 (Metallic Rodio, RH⁰).

For eksempel i RH₂ENTEN₃ Oksidasjonsnummeret til rhodium er +3, siden hvis det antar eksistensen av RH³⁺ og en 100% ionisk karakter, vil summen av kostnadene være lik null (RH₂³⁺ENTEN₃^2-).

Et annet eksempel er representert av RHF₆, der det nå er oksidasjonsnummeret +6. Igjen vil bare den totale belastningen av forbindelsen forbli nøytral hvis eksistensen av RH antas⁶⁺ (Rh⁶⁺F₆^-).

Jo mer elektronegativ atomet som rhodiet samvirker, desto større er dets tendens til å vise mer positive oksidasjonstall; Slik er tilfellet med RHF₆.

I tilfelle av RH⁰, tilsvarer atomene i FCC -krystallen koordinert med nøytrale molekyler; For eksempel CO, RH₄(CO)₁₂.

Hvordan oppnås rhodium?

Ulemper

I motsetning til andre metaller, er ingen mineral tilgjengelig tilstrekkelig. Derfor er det snarere et sekundært produkt av den industrielle produksjonen av andre metaller; Spesielt adelsmennene eller deres jevnaldrende (elementene i platina -gruppen), og nikkel.

De fleste mineraler som brukes som råstoff kommer fra Sør -Afrika, Canada og Russland.

Innhentingsprosessen er kompleks fordi, selv om den er inert, er rhodium i selskap med andre edle metaller, i tillegg til å ha vanskelige urenheter for å eliminere. Derfor må flere kjemiske reaksjoner utføres for å skille den fra den innledende mineralogiske matrisen.

Prosess

Hans lille kjemiske reaktivitet holder ham uforanderlig mens de første metallene blir trukket ut; Inntil bare adelsmennene gjenstår (gullet blant dem). Deretter blir disse edle metaller behandlet og smeltet i nærvær av salter, for eksempel Nahso₄, å ha dem i en flytende blanding av sulfater; I dette tilfellet RH₂(SW₄)₃.

Til denne blandingen av sulfater, hvorav ved forskjellige kjemiske reaksjoner hvert metall blir utfelt separat_x.

RH (OH)_x er Redisuelve til å legge HCl og dermed form H₃Rhcl₆, som fremdeles er oppløst og viser en rosa farge. Deretter h₃Rhcl₆ Reagerer med NH₄Cl og Nano₂ Å presipitere som (nh₄)₃[RH (nei₂)₆].

Igjen er det nye faststoffet redisuelve i mer HCl og mediet varmes opp til en metallisk rhodiumsvamp utfellinger mens urenheter forbrenningen.

applikasjoner

Belegg

Liten og sølv kontrabass belagt med rhodium. Kilde: Mauro Caleb (https: // www.Flickr.com/bilder/mauroestscritor/8463024136)

Den edle karakteren brukes til å dekke metallstykker med et slimhinne av det samme. På denne måten er sølvobjekter basert på rhodium for å beskytte det mot oksiderende og skjule (dann et svart lag Au og AG₂S), i tillegg til å bli mer reflekterende (lys).

Slike belegg brukes i smykkeplagg, reflekser, optiske instrumenter, elektriske kontakter og røntgenfilter i brystkreftdiagnoser.

Legeringer

Ikke bare er det et edelt metall, men også vanskelig. Denne hardheten kan bidra til legeringene den komponerer, spesielt når de takler Paladium, Platinum og Iridium; av dem, de av Rh-Pt er de mest kjente. På samme måte forbedrer Rodio motstanden til disse legeringene ved høye temperaturer.

Kan tjene deg: Kobbernitrat (ii)

For eksempel brukes Rodio-Platino-legeringer som materiale for å produsere kar som kan forme smeltet glass; i fremstilling av termocounts, som er i stand til å måle høye temperaturer (mer enn 1000 ° C); Cruches, graner for å rengjøre fibre, induksjonsovnspoler, flyturbinmotorer, tennplugger, etc.

Katalysatorer

En bil katalysator. Kilde: Ballista [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/]]

Rhodium kan katalysere reaksjoner enten som rent eller koordinert metall med organiske ligander (organer). Typen katalysator avhenger av den spesifikke reaksjonen som er ment å akselerere, i tillegg til andre faktorer.

I sin metalliske form kan det for eksempel katalysere reduksjonen av nitrogenoksider, nei_x, Til miljøsgassene oksygen og nitrogen:

2 nei_x → x o₂ + N₂

Denne reaksjonen forekommer stadig daglig: i de katalytiske omformere av kjøretøyer og motorsykler. Takket være denne reduksjonen gjør det ikke gasser_x De forurenser ikke byer i en dårligere grad. For dette formålet har mesoporøse nanopartikler av rhodium blitt brukt, noe som ytterligere forbedrer nedbrytningen av gasser ikke_x.

Forbindelsen [RHCL (PPH₃)₃], kjent som Wilkinson Catalyst, brukes den til hydrogenar (tilsett h₂) og hydroformilar (legg til CO og h₂) Alkener, for å danne seg til og aldehyder henholdsvis.

Rhodium -katalysatorer er oppsummert for hydrogenar, karbonillær (add co) og hydroformilar. Resultatet er at mange produkter er avhengige av dem, som tilfellet er mentol, en essensiell kjemisk forbindelse i tyggegummien; I tillegg til salpetersyre, sykloheksan, eddiksyre, organis.

Risiko

Rhodium for å være et edelt metall, selv om det snek seg inn i kroppen vår, kunne RH -atomer ikke (så vidt du vet) metaboliseres. Derfor representerer de ingen helserisiko; Med mindre de er for mange RH -atomer spredt i luften, noe som kan ende opp med å samle seg i lungene og beinene.

Faktisk, i rhodium beleggprosesser på smykker eller sølv juveler, blir smykker utsatt for disse "skyene" av atomer; grunn til at de har lidd av ubehag i luftveiene. Når det gjelder risikoen for det findelte faststoffet, er dette ikke engang brannfarlig; Bortsett fra når det brenner i nærvær av av₂.

Rhodiumforbindelser er klassifisert som giftige og kreftfremkallende stoffer, hvis farger gjør huden dypt fargestoff. Her observeres en annen klar forskjell i hvordan egenskapene til en metallisk kation varierer sammenlignet med metallets passende.

Og til slutt, i økologiske forhold, gjør den lave forekomsten av rhodium og dens mangel på assimilering av plantene det til et ufarlig element i tilfelle søl eller avfall; Så lenge det er det metalliske rhodium.

Referanser

1. Lars Öhrström. (12. november 2008). Rhodium. Kjemi i elementet. Gjenopprettet fra: Chemistryworld.com
2. Wikipedia. (2019). Rhodium. Hentet fra: i.Wikipedia.org
3. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2019). Rhodium. PubChem -database. CID = 23948. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
4. S. BALE. (1958). Rhodiumstrukturen. Johnson Matthey forskningslaboratorier. Platinum Metals Rev., (2), 21, 61-63
5. Jiang, f. et al. (2017). Mesoporøse metalliske rhodium nanopartikler. Nat. Kommune. 8, 15581 doi: 10.1038/NCOMMS15581
6. Chelation. (27. juni 2018). Rhodiumeksponering. Gjenopprettet fra: ChelationCommunity.com
7. Bell Terence. (25. juni 2019). Rhodium, et sjeldent metall i platinogruppen, og dens applikasjoner. Gjenopprettet fra: TheBalance.com
8. Stanley e. Livingstone. (1973). Kjemien til Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium og Platinum. S.OG. Livingstone. Pergamon Press.
9. Tokyo Institute of Technology. (21. juni 2017). En rhodiumbasert katalysator for å lage organosilicon ved hjelp av mindre Priceus metall. Gjenopprettet fra: Phys.org
10. Pilgaard Michael. (10. mai 2017). Rhodium: Kjemiske reaksjoner. Gjenopprettet fra: Pilgaardelegs.com
11. Dr. Doug Stewart. (2019). Rhodium element fakta. Gjenopprettet fra: Chemicool.com