De rhodium Het is een overgangsmetaal dat tot de palladiumgroep behoort en waarvan het chemische symbool Rh is. Het is nobel, inert onder normale omstandigheden, terwijl het zeldzaam en duur is, aangezien het het op een na minst voorkomende metaal in de aardkorst is. Er zijn ook geen mineralen die een winstgevende methode vertegenwoordigen om dit metaal te verkrijgen..
Hoewel het eruit ziet als een typisch zilverachtig wit metaal, hebben de meeste van de verbindingen een roodachtige kleur gemeen, naast het feit dat hun oplossingen roze-achtige tinten hebben. Daarom kreeg dit metaal de naam 'rhodon', wat Grieks is voor roze..
De legeringen zijn echter zowel zilver als duur, omdat het wordt gemengd met platina, palladium en iridium. Door zijn hoge nobele karakter is het een metaal dat bijna immuun is voor oxidatie en ook volledig bestand is tegen aantasting door sterke zuren en basen; daarom helpen hun coatings metalen voorwerpen, zoals sieraden, te beschermen.
Naast het decoratieve gebruik kan rhodium ook gereedschappen beschermen die worden gebruikt bij hoge temperaturen en in elektrische apparaten..
Het is in de volksmond vooral bekend omdat het helpt bij het afbreken van giftige autogassen (NOX) in de katalysatoren. Het katalyseert ook de productie van organische verbindingen, zoals menthol en azijnzuur..
Interessant genoeg bestaat het alleen in de natuur als de isotoop 103Rh, en zijn verbindingen zijn gemakkelijk te reduceren tot metaal vanwege zijn nobele karakter. Van al zijn oxidatienummers is de +3 (Rh3+) is de meest stabiele en overvloedige, gevolgd door +1 en, in aanwezigheid van fluoride, +6 (Rh6+.
In zijn metaalachtige toestand is het onschadelijk voor onze gezondheid, tenzij we de verspreide deeltjes in de lucht inademen. De gekleurde verbindingen of zouten worden echter als kankerverwekkend beschouwd en zijn bovendien sterk gehecht aan de huid.
Artikel index
De ontdekking van rhodium ging gepaard met die van palladium, beide metalen werden ontdekt door dezelfde wetenschapper: de Engelse chemicus William H. Wollaston, die tegen 1803 een platina-mineraal onderzocht, zogenaamd uit Peru..
Ik wist van de Franse chemicus Hippolyte-Victor Collet-Descotils dat er roodachtige zouten in platinamineralen zaten, waarvan de kleur waarschijnlijk te wijten was aan een onbekend metallisch element. Zo verteerde Wollaston zijn platina-erts in aqua regia en neutraliseerde vervolgens de zuurgraad van het resulterende mengsel met NaOH..
Uit dit mengsel moest Wollaston door middel van neerslagreacties geleidelijk de metaalverbindingen scheiden; gescheiden platina als (NH4twee[PtCl6], na toevoeging van NH4Cl en andere metalen reduceerden ze met metallisch zink. Hij probeerde deze sponsachtige metalen op te lossen met HNO3, waardoor er twee metalen en twee nieuwe chemische elementen overblijven: palladium en rhodium.
Toen hij echter aqua regia toevoegde, merkte hij dat een metaal nauwelijks oploste, terwijl het tegelijkertijd een rood neerslag vormde met het NaCl: Na3[RhCl6] NHtweeO. Hier komt de naam vandaan: de rode kleur van de verbindingen, aangeduid met het Griekse woord 'rhodon'.
Dit zout werd opnieuw gereduceerd met metallisch zink, waardoor sponsachtig rhodium werd verkregen. En sindsdien zijn de verkrijgingstechnieken verbeterd, evenals de vraag en technologische toepassingen, en zijn er eindelijk glanzende rhodiumstukken verschenen..
Hard, zilverachtig wit metaal met vrijwel geen oxidelaag bij kamertemperatuur. Het is echter geen erg buigzaam metaal, wat betekent dat het zal barsten wanneer het wordt geraakt.
102,905 g / mol
1964 ° C. Deze waarde is hoger dan die van kobalt (1495 ºC), wat een toename weerspiegelt in de sterkte van de sterkste metaalbinding wanneer deze door de groep zakt..
3695 ° C. Het is een van de metalen met de hoogste smeltpunten.
-12,41 g / ml bij kamertemperatuur
-10,7 g / ml op het smeltpunt, dat wil zeggen, net wanneer het smelt of smelt
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2,28 op de schaal van Pauling
-Ten eerste: 719,7 kJ / mol (Rh+ gasvormig)
-Ten tweede: 1740 kJ / mol (Rhtwee+ gasvormig)
-Ten derde: 2997 kJ / mol (Rh3+ gasvormig)
150 W / (m · K)
43,3 nΩ · m bij 0 ºC
6
Paramagnetisch
Rhodium, hoewel het een edelmetaal is, betekent niet dat het een inert element is. Het roest nauwelijks onder normale omstandigheden; maar wanneer het wordt verwarmd tot boven 600 ºC, begint het oppervlak te reageren met zuurstof:
Rh (s) + Otwee(g) → RhtweeOF3(s)
En het resultaat is dat het metaal zijn karakteristieke zilveren glans verliest..
Het kan ook reageren met fluorgas:
Rh (s) + Ftwee(g) → RhF6(s)
De RhF6 het is zwart. Als het opwarmt, kan het in RhF veranderen5, fluoride afgeven aan het milieu. Wanneer de fluoreringsreactie plaatsvindt in droge omstandigheden, wordt de vorming van RhF bevorderd3 (rode vaste stof) boven die van RhF6. Andere halogeniden: RhCl3, RhBr3 en RhI3 worden op een vergelijkbare manier gevormd.
Misschien wel het meest verrassende aan metallisch rhodium is de extreme weerstand tegen aantasting door corrosieve stoffen: sterke zuren en sterke basen. Aqua regia, een geconcentreerd mengsel van zoutzuur en salpeterzuur, HCl-HNO3, kan moeilijk oplossen, wat resulteert in een roze oplossing.
Gesmolten zouten, zoals KHSO4, zijn effectiever in het oplossen ervan, omdat ze leiden tot de vorming van in water oplosbare rhodiumcomplexen.
De rhodiumatomen kristalliseren in de vlakgecentreerde kubische structuur, fcc. De Rh-atomen blijven verenigd dankzij hun metaalbinding, een kracht die op macroschaal verantwoordelijk is voor de meetbare fysische eigenschappen van het metaal. In deze binding grijpen de valentie-elektronen in, die worden gegeven volgens de elektronische configuratie:
[Kr] 4d8 5s1
Het is daarom een anomalie of uitzondering, aangezien verwacht wordt dat het twee elektronen heeft in zijn 5s-orbitaal en zeven in de 4d-orbitaal (gehoorzaam aan het Moeller-diagram).
Er zijn in totaal negen valentie-elektronen die samen met de atoomstralen de kristal-fcc bepalen; structuur die erg stabiel lijkt te zijn, aangezien er weinig informatie wordt gevonden over andere mogelijke allotrope vormen onder verschillende drukken of temperaturen.
Deze Rh-atomen, of liever hun kristallijne korrels, kunnen op zo'n manier met elkaar in wisselwerking staan dat ze nanodeeltjes met verschillende morfologieën creëren..
Wanneer deze Rh-nanodeeltjes op een sjabloon groeien (bijvoorbeeld een polymeer aggregaat), krijgen ze de vorm en afmetingen van het oppervlak; dus zijn mesoporeuze rhodiumbollen ontworpen om het metaal te vervangen in bepaalde katalytische toepassingen (die chemische reacties versnellen zonder tijdens het proces te worden verbruikt).
Aangezien er negen valentie-elektronen zijn, is het normaal om aan te nemen dat rhodium ze 'allemaal kan verliezen' in zijn interacties binnen een verbinding; dat wil zeggen, uitgaande van het bestaan van het Rh-kation9+, met een oxidatiegetal of -toestand van 9+ of (IX).
De positieve oxidatiegetallen gevonden voor rhodium in zijn verbindingen variëren van +1 (Rh+) tot +6 (Rh6+Van allemaal zijn +1 en +3 de meest voorkomende, samen met +2 en 0 (metallic rhodium, Rh0.
Bijvoorbeeld in de RhtweeOF3 het oxidatiegetal van rhodium is +3, want als het het bestaan van Rh veronderstelt3+ en een 100% ionisch karakter, zal de som van de ladingen gelijk zijn aan nul (Rhtwee3+OF3twee-.
Een ander voorbeeld is de RhF6, waarin nu zijn oxidatiegetal +6 is. Nogmaals, alleen de totale lading van de verbinding zal neutraal blijven als het bestaan van Rh wordt aangenomen.6+ (Rh6+F.6-.
Hoe elektronegatiever het atoom waarmee rhodium interageert, des te groter de neiging om meer positieve oxidatiegetallen te vertonen; dat is het geval bij RhF6.
In het geval van Rh0, komt overeen met zijn atomen van het kristal fcc gecoördineerd met neutrale moleculen; bijvoorbeeld CO, Rh4(CO)12.
In tegenstelling tot andere metalen is er geen mineraal beschikbaar dat rijk genoeg is aan rhodium om het economisch te verkrijgen. Daarom is het eerder een bijproduct van de industriële productie van andere metalen; specifiek de edelen of hun soortgenoten (de elementen van de platinagroep) en nikkel.
De meeste mineralen die als grondstof worden gebruikt, zijn afkomstig uit Zuid-Afrika, Canada en Rusland.
Het productieproces is complex omdat rhodium, hoewel het inert is, wordt aangetroffen in het gezelschap van andere edelmetalen, naast onzuiverheden die moeilijk te verwijderen zijn. Daarom moeten verschillende chemische reacties worden uitgevoerd om het te scheiden van de oorspronkelijke mineralogische matrix..
Zijn lage chemische reactiviteit houdt het onveranderd terwijl de eerste metalen worden gewonnen; totdat alleen de edelen overblijven (het goud onder hen). Deze edelmetalen worden vervolgens behandeld en gesmolten in aanwezigheid van zouten, zoals NaHSO.4, om ze in een vloeibaar mengsel van sulfaten te hebben; in dit geval is de Rhtwee(ZW43.
Aan dit mengsel van sulfaten, waaruit elk metaal afzonderlijk wordt neergeslagen door verschillende chemische reacties, wordt NaOH toegevoegd om rhodiumhydroxide te vormen, Rh (OH)X.
De Rh (OH)X lost het toevoegen van HCl opnieuw op en vormt zo H3RhCl6, die nog steeds is opgelost en een roze kleur vertoont. Nadat H3RhCl6 reageert met NH4Cl en NaNOtwee neerslaan als (NH43[Rh (NOtwee6.
Nogmaals, de nieuwe vaste stof wordt opnieuw opgelost in meer HCl en het medium wordt verwarmd totdat een metalen rhodiumspons neerslaat terwijl de onzuiverheden worden verbrand..
Zijn nobele karakter wordt gebruikt om metalen stukken te bedekken met een coating van hetzelfde. Op deze manier worden zilveren voorwerpen geplateerd met rhodium om het te beschermen tegen oxidatie en verdonkering (vorming van een zwarte laag van AgO en AgtweeS), plus ze worden meer reflecterend (glanzend).
Dergelijke coatings worden gebruikt op sieradenkledingstukken, reflectoren, optische instrumenten, elektrische contacten en röntgenfilters bij de diagnostiek van borstkanker..
Het is niet alleen een edel metaal, maar ook een harde. Deze hardheid kan worden bijgedragen aan de legeringen die het vormt, vooral als het gaat om palladium, platina en iridium; waarvan die van Rh-Pt de bekendste zijn. Rhodium verbetert ook de weerstand van deze legeringen tegen hoge temperaturen.
Rhodium-platina-legeringen worden bijvoorbeeld gebruikt als materiaal om glas te maken dat gesmolten glas kan vormen; bij de vervaardiging van thermokoppels, geschikt voor het meten van hoge temperaturen (meer dan 1000 ºC); smeltkroezen, bussen voor het reinigen van glasvezels, inductieovenspoelen, vliegtuigturbinemotoren, bougies, enz..
Rhodium kan reacties katalyseren als een puur metaal of gecoördineerd met organische liganden (organorodiums). Het type katalysator hangt af van de specifieke reactie die moet worden versneld, evenals van andere factoren..
In zijn metallische vorm kan het bijvoorbeeld de reductie van stikstofoxiden, NO, katalyserenX, naar omgevingsgassen zuurstof en stikstof:
2 NEEX → x Otwee + Ntwee
Deze reactie vindt dagelijks constant plaats: in de katalysatoren van voertuigen en motorfietsen. Dankzij deze reductie zijn de gassen NOX ze vervuilen de steden niet in ergere mate. Hiervoor zijn mesoporeuze rhodiumnanodeeltjes gebruikt, die de afbraak van NO-gassen verder verbeteren.X.
De verbinding [RhCl (PPh33], bekend als Wilkinson-katalysator, wordt gebruikt om te hydrogeneren (voeg Htwee) en hydroformylaat (voeg CO en H toetwee) alkenen, om respectievelijk alkanen en aldehyden te vormen.
Rhodiumkatalysatoren worden kort gebruikt om te hydrogeneren, carbonyleren (CO toevoegen) en hydroformyleren. Het resultaat is dat veel producten hiervan afhankelijk zijn, zoals menthol, een essentiële chemische verbinding in kauwgom; naast salpeterzuur, cyclohexaan, azijnzuur, organosilicium, onder anderen.
Omdat rhodium een edelmetaal is, konden de Rh-atomen, zelfs als het in ons lichaam sijpelde, (voor zover het weet) niet worden gemetaboliseerd. Daarom vormen ze geen enkel gezondheidsrisico; tenzij er te veel Rh-atomen in de lucht zijn verspreid, die zich kunnen ophopen in de longen en botten.
In feite worden juweliers bij het rhodiumplateren van sieraden of zilveren sieraden blootgesteld aan deze "trekjes" van atomen; reden waarom ze last hebben gehad van ongemak in hun ademhalingssysteem. Wat betreft het risico van zijn fijn verdeelde vaste stof, het is zelfs niet ontvlambaar; behalve bij verbranding in aanwezigheid van OFtwee.
Rhodiumverbindingen zijn geclassificeerd als giftig en kankerverwekkend, waarvan de kleuren de huid diep bevlekken. Hier zien we nog een duidelijk verschil in hoe de eigenschappen van een metallisch kation variëren in vergelijking met die van het metaal van.
En tot slot, in ecologische zaken, maakt de schaarse overvloed aan rhodium en het gebrek aan assimilatie door planten het een onschadelijk element in geval van morsen of afval; zolang het metallisch rhodium is.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.