RHODIUM: KASAYSAYAN, PAG-AARI, ISTRAKTURA, GINAGAMIT, PANGANIB - CHEMISTRY - 2025

Ang rhodium ay isang transition metal na kabilang sa pangkat ng palladium at ang simbolo ng kemikal ay Rh. Ito ay marangal, hindi gumagalaw sa ilalim ng normal na mga kondisyon, habang ito ay bihirang at mahal, dahil ito ang pangalawang hindi bababa sa masaganang metal sa crust ng lupa. Gayundin, walang mga mineral na kumakatawan sa isang kapaki-pakinabang na paraan ng pagkuha ng metal na ito.

Bagaman ang hitsura nito ay isang tipikal na puting metal na pilak, ang karamihan sa mga compound nito ay nagbabahagi ng isang mapula-pula na kulay sa karaniwan, bilang karagdagan sa katotohanan na ang kanilang mga solusyon ay lumilitaw na kulay rosas na tono. Iyon ang dahilan kung bakit ang metal na ito ay binigyan ng pangalang 'rhodon', na Greek para sa rosas.

Metallic rhodium perlas. Pinagmulan: Mga Larawan ng Hi-Res ng Mga Elemento ng Chemical

Gayunpaman, ang mga haluang metal nito ay pilak, pati na rin mahal, dahil ito ay halo-halong may platinum, palladium at iridium. Ang mataas na marangal na karakter ay ginagawang isang metal na halos immune sa oksihenasyon, pati na rin ang ganap na lumalaban sa pag-atake ng mga malakas na acid at base; samakatuwid, ang kanilang mga coatings ay tumutulong na protektahan ang mga bagay na metal, tulad ng alahas.

Bilang karagdagan sa pang-adorno na paggamit nito, ang rhodium ay maaari ring protektahan ang mga tool na ginagamit sa mataas na temperatura at sa mga de-koryenteng aparato.

Ito ay tanyag na kilala pinakamahusay para sa pagtulong upang masira ang mga nakakalason na gas gas (WALANG _x ) sa loob ng mga catalytic convert. Ito rin ang catalyzes ang paggawa ng mga organikong compound, tulad ng menthol at acetic acid.

Kapansin-pansin, umiiral lamang ito sa kalikasan bilang ang ¹⁰³ Rh isotope , at ang mga compound nito ay madaling mabawasan sa metal dahil sa marangal na karakter. Sa lahat ng mga numero ng oksihenasyon nito, +3 (Rh ³⁺ ) ang pinaka matatag at sagana, na sinusundan ng +1 at, sa pagkakaroon ng fluorine, +6 (Rh ⁶⁺ ).

Sa estado ng metalikong ito, hindi nakakapinsala sa ating kalusugan, maliban kung ang mga partikulo na nagkalat sa hangin ay humihinga. Gayunpaman, ang mga kulay na compound o asing-gamot ay itinuturing na mga carcinogens, bilang karagdagan sa pagiging mahigpit na nakakabit sa balat.

Kasaysayan

Ang pagtuklas ng rhodium ay sinamahan ng palladium, ang parehong mga metal ay natuklasan ng parehong siyentipiko: ang chemist ng Ingles na si William H. Wollaston, na noong 1803 ay sinusuri ang isang mineral na platinum, na nagmula sa Peru.

Alam ko mula kay Hippolyte-Victor Collet-Descotils, isang French chemist, na mayroong mga mapula-pula na asing-gamot sa mga platinum na mineral, ang kulay na marahil ay dahil sa isang hindi kilalang elemento ng metal. Kaya hinukay ni Wollaston ang kanyang platinum ore sa aqua regia, pagkatapos ay neutralisahin ang kaasiman ng nagresultang halo sa NaOH.

Mula sa halo na ito ay nagkaroon ng Wollaston, sa pamamagitan ng mga reaksyon ng pag-ulan, upang paghiwalayin ang mga metal na compound; Inihiwalay niya ang platinum bilang (NH ₄ ) ₂ , pagkatapos ng pagdaragdag ng NH ₄ Cl, at iba pang mga metal na binawasan niya ng metal metal. Sinubukan niyang matunaw ang mga spongy na metal na may HNO ₃ , naiwan ang dalawang metal at dalawang bagong elemento ng kemikal: palladium at rhodium.

Gayunpaman, nang magdagdag siya ng aqua regia, napansin niya na ang isang metal ay bahagya na natunaw, sa parehong oras na nabuo nito ang isang pulang pag-ayos sa NaCl: Na ₃ nH ₂ O. Ito ay kung saan nagmula ang pangalan nito: ang pulang kulay ng mga compound nito, na itinalaga sa Salitang Greek na 'rhodon'.

Ang asin na ito ay nabawasan na may metal na zinc, muli, sa gayon nakakakuha ng spongy rhodium. At mula noon ay napabuti ang pagkuha ng mga diskarte, tulad ng hiniling at mga teknolohikal na aplikasyon, sa wakas ay lumilitaw na makintab na mga piraso ng rhodium.

Ari-arian

Pisikal na hitsura

Matigas, pilak na puting metal na may halos walang layer ng oxide sa temperatura ng silid. Gayunpaman, hindi ito isang napaka-malleable metal, na nangangahulugang kapag na-hit mo ito, ito ay pumutok.

Mass ng Molar

102.905 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

1964 ° C. Ang halagang ito ay mas mataas kaysa sa kobalt (1495ºC), na sumasalamin sa pagtaas ng lakas ng pinakamalakas na bono ng metal habang bumababa ito sa pangkat.

Temperatura ng pagkatunaw

3695 ° C. Ito ay isa sa mga metal na may pinakamataas na puntos ng pagtunaw.

Density

-12.41 g / mL sa temperatura ng kuwarto

-10.7 g / mL sa natutunaw na punto, iyon ay, kapag natutunaw o natutunaw na

Init ng pagsasanib

26.59 kJ / mol

Init ng singaw

493 kJ / mol

Ang kapasidad ng init ng Molar

24.98 J / (mol K)

Elektronegorya

2.28 sa scale ng Pauling

Energies ng ionization

-Uhaw: 719.7 kJ / mol (Rh ⁺ gasgas)

-Second: 1740 kJ / mol (Rh ²⁺ gaseous)

-Third: 2997 kJ / mol (Rh ³⁺ gaseous)

Thermal conductivity

150 W / (m K)

Ang resistensya sa elektrikal

43.3 nΩm sa 0 ° C

Katigasan ng Mohs

6

Order ng magneto

Paramagnetic

Mga reaksyon ng kemikal

Ang Rhodium, kahit na ito ay isang marangal na metal, ay hindi nangangahulugang ito ay isang sangkap na hindi gumagalaw. Ito ay bahagya na nagtitiis sa ilalim ng normal na mga kondisyon; ngunit kapag pinainit sa itaas ng 600 ºC, ang ibabaw nito ay nagsisimula na gumanti sa oxygen:

Rh (s) + O ₂ (g) → Rh ₂ O ₃ (s)

At ang resulta ay nawalan ng metal ang katangian na pilak na ito.

Maaari rin itong umepekto sa fluorine gas:

Rh (s) + F ₂ (g) → RhF ₆ (s)

Itim ang kulay ng RhF ₆ . Kung pinainit, maaari itong magbago sa RhF ₅ , ilalabas ang fluoride sa kapaligiran. Kapag ang reaksyon ng fluorination ay isinasagawa sa ilalim ng mga tuyong kondisyon, ang pagbuo ng RhF ₃ (pulang solid) ay pinapaboran sa RhF ₆ . Ang iba pang mga halides: RhCl ₃ , RhBr ₃ at RhI ₃ ay nabuo sa isang katulad na paraan.

Marahil ang pinaka nakakagulat na bagay tungkol sa metalikong rhodium ay ang matinding paglaban nito sa pag-atake ng mga kinakaing unti-unting sangkap: malakas na mga acid at malakas na mga base. Ang Aqua regia, isang puro halo ng hydrochloric at nitric acid, HCl-HNO ₃ , ay maaaring matunaw ng kahirapan, na nagreresulta sa isang pinkish solution.

Ang mga natutunaw na asing-gamot, tulad ng KHSO ₄ , ay mas epektibo sa pagtunaw nito, dahil humantong sila sa pagbuo ng mga masalimuot na rhodium complexes ng tubig.

Istraktura at pagsasaayos ng elektronik

Ang mga rhodium atoms ay nag-crystallize sa istraktura ng cubic na nakasentro sa mukha, fcc. Ang mga atom ng Rh ay nananatiling nagkakaisa salamat sa kanilang metallic bond, isang puwersa na responsable sa isang scale ng macro para sa nasusukat na pisikal na katangian ng metal. Sa bond na ito ang mga electron valence ay namagitan, na ibinibigay ayon sa elektronikong pagsasaayos:

4d ⁸ 5s ¹

Sa gayon ito ay isang anomalya o pagbubukod, dahil inaasahan na magkaroon ng dalawang elektron sa orbital ng 5s, at pitong sa 4d orbital (pagsunod sa diagram ng Moeller).

Mayroong isang kabuuang siyam na mga valence electrons na, kasama ang atomic radii, ay tinukoy ang fcc crystal; ang istraktura na tila matatag, dahil ang maliit na impormasyon ay matatagpuan sa iba pang posibleng mga allotropic form sa ilalim ng iba't ibang mga presyon o temperatura.

Ang mga Rh atom na ito, o sa halip ang kanilang mga mala-kristal na butil, ay maaaring makipag-ugnay sa paraang lumikha ng mga nanoparticle na may iba't ibang mga morpolohiya.

Kapag ang mga Rh nanoparticle ay lumalaki sa tuktok ng isang template (isang polymeric na pinagsama, halimbawa), nakukuha nila ang mga hugis at sukat ng ibabaw nito; sa gayon, ang mesoporous rhodium spheres ay idinisenyo upang matustusan ang metal sa ilang mga aplikasyon ng catalytic (na mapabilis ang mga reaksyon ng kemikal nang hindi natupok sa proseso).

Mga numero ng oksihenasyon

Dahil mayroong siyam na valons electrons, normal na ipalagay na ang rhodium ay maaaring "mawala ang lahat ng mga ito" sa mga pakikipag-ugnay nito sa loob ng isang compound; iyon ay, sa pag-aakalang ang pagkakaroon ng Rh ⁹⁺ cation , na may bilang na oksihenasyon o estado ng 9+ o (IX).

Ang positibo at natagpuan na mga numero ng oksihenasyon para sa rhodium sa mga compound nito mula sa +1 (Rh ⁺ ) hanggang +6 (Rh ⁶⁺ ). Sa lahat ng mga ito, ang +1 at +3 ang pinakakaraniwan, kasama ang +2 at 0 (metalikong rhodium, Rh ⁰ ).

Halimbawa, sa Rh ₂ O ₃ ang bilang ng oksihenasyon ng rhodium ay +3, dahil kung ipalagay mo ang pagkakaroon ng Rh ³⁺ at isang 100% ionic character, ang kabuuan ng mga singil ay magiging katumbas ng zero (Rh ₂ ³⁺ O ₃ ^2- ).

Ang isa pang halimbawa ay kinakatawan ng RhF ₆ , kung saan ngayon ang numero ng oksihenasyon nito ay +6. Muli, ang kabuuang singil ng compound ay mananatiling neutral kung ang pagkakaroon ng Rh ⁶⁺ (Rh ⁶⁺ F ₆ ^- ) ay ipinapalagay .

Ang mas electronegative ang atom na kung saan nakikipag-ugnay ang rhodium, mas malaki ang tendensya nito na magpakita ng mas positibong mga numero ng oksihenasyon; ganyan ang kaso ng RhF ₆ .

Sa kaso ng Rh ⁰ , tumutugma ito sa mga atomo nito ng crystal fcc na coordinated na may neutral na mga molekula; halimbawa, CO, Rh ₄ (CO) ₁₂ .

Paano nakuha ang rhodium?

Mga drawback

Hindi tulad ng iba pang mga metal, walang magagamit na mineral na sapat na mayaman sa rhodium upang maging matipid upang makuha mula dito. Iyon ang dahilan kung bakit ito ay isang pangalawang produkto ng pang-industriya na produksyon ng iba pang mga metal; partikular ang mga marangal o ang kanilang mga congeners (ang mga elemento ng platinum group), at nikelado.

Karamihan sa mga mineral na ginamit bilang hilaw na materyales ay nagmula sa South Africa, Canada at Russia.

Ang proseso ng produksiyon ay kumplikado dahil, kahit na ito ay hindi gumagalaw, ang rhodium ay matatagpuan sa kumpanya ng iba pang mga marangal na metal, bilang karagdagan sa pagkakaroon ng mga impurities na mahirap tanggalin. Samakatuwid, ang ilang mga reaksyon ng kemikal ay dapat isagawa upang paghiwalayin ito mula sa paunang mineralogical matrix.

Proseso

Ang mababang kemikal na pagiging aktibo ay nagpapanatili ng hindi nagbabago habang ang unang mga metal ay nakuha; hanggang sa ang mga maharlika lamang ang mananatili (ang ginto kasama nila). Pagkatapos, ang mga marangal na metal na ito ay ginagamot at natutunaw sa pagkakaroon ng mga asing-gamot, tulad ng NaHSO ₄ , upang magkaroon sila ng isang likidong halo ng mga sulpate; sa kasong ito, Rh ₂ (KAYA ₄ ) ₃ .

Sa halo na ito ng mga sulpate, mula sa kung saan ang bawat metal ay nakahiwalay nang magkakahiwalay sa pamamagitan ng iba't ibang mga reaksyon ng kemikal, ang NaOH ay idinagdag upang bumuo ng rhodium hydroxide, Rh (OH) _x .

Ang Rh (OH) _x ay redissolved sa pamamagitan ng pagdaragdag ng HCl upang mabuo ang H ₃ RhCl ₆ , na natutunaw pa rin at nagpapakita ng isang kulay rosas. Pagkatapos ang reaksyon ng H ₃ RhCl ₆ sa NH ₄ Cl at NaNO ₂ upang umunlad bilang (NH ₄ ) ₃ .

Muli, ang bagong solid ay nai-redissolved sa higit pang HCl at ang daluyan ay pinainit hanggang sa isang span ng metallic rhodium na nag-uusig habang ang mga dumi ay sumunog.

Aplikasyon

Mga Coatings

Maliit, pilak na plated, rhodium-plated double bass. Pinagmulan: Mauro Cateb (https://www.flickr.com/photos/mauroescritor/8463024136)

Ang marangal na karakter ay ginagamit upang masakop ang mga piraso ng metal na may isang patong na pareho. Sa ganitong paraan, ang mga bagay na pilak ay pinahiran ng rhodium upang maprotektahan ito mula sa pag-oxidizing at darkening (na bumubuo ng isang itim na layer ng AgO at Ag ₂ S), pati na rin ang nagiging mas mapanimdim (makintab).

Ang ganitong mga coatings ay ginagamit sa mga kasuotan ng alahas, salamin, optical instrumento, de-koryenteng contact, at X-ray filter sa mga diagnostic sa kanser sa suso.

Mga Alloys

Ito ay hindi lamang isang marangal na metal kundi isang mahirap din. Ang tigas na ito ay maaaring maiambag sa mga haluang metal na binubuo nito, lalo na pagdating sa palladium, platinum at iridium; kung saan, ang mga taga-Rh-Pt ang pinakamahusay na kilala. Gayundin, pinapabuti ng rhodium ang paglaban ng mga haluang metal na ito sa mataas na temperatura.

Halimbawa, ang mga rhodium-platinum na haluang metal ay ginagamit bilang isang materyal upang makagawa ng mga baso na maaaring hugis ng tinunaw na baso; sa paggawa ng mga thermocouples, na may kakayahang masukat ang mataas na temperatura (higit sa 1000 ºC); mga crucibles, bushings para sa paglilinis ng fiberglass, mga induction ng pugon sa pugon, mga sasakyang panghimpapawid na turbine, spark plugs, atbp.

Mga katalista

Catalytic converter ng isang kotse. Pinagmulan: Ballista

Ang Rhodium ay maaaring mag-catalyze ng mga reaksyon alinman bilang isang purong metal o coordinated na may mga organikong ligand (organorodium). Ang uri ng katalista ay nakasalalay sa tiyak na reaksyon na mapabilis, pati na rin ang iba pang mga kadahilanan.

Halimbawa, sa anyo ng metal na ito ay maaaring mapalaki ang pagbawas ng mga nitrogen oxides, WALANG _x , sa ambient gas na oxygen at nitrogen:

2 HINDI _x → x O ₂ + N ₂

Ang reaksyon na ito ay nangyayari nang regular sa pang-araw-araw na batayan: sa catalytic converters ng mga sasakyan at motorsiklo. Salamat sa pagbawas na ito, WALANG _x gas ay hindi marumi ang mga lungsod sa isang mas masahol na antas. Para sa layuning ito, ginamit ang mesoporous rhodium nanoparticles, na higit na nagpapabuti sa pagkabulok ng WALANG mga gas na _x .

Ang tambalan, na kilala bilang isang Wilkinson catalyst, ay ginagamit upang hydrogenate (magdagdag ng H ₂ ) at hydroformylate (magdagdag ng CO at H ₂ ) alkena upang mabuo ang mga alkanes at aldehydes, ayon sa pagkakabanggit.

Ang mga catalyst ng Rhodium ay madaling gamitin upang hydrogenate, carbonylate (magdagdag ng CO), at hydroformylate. Ang resulta ay maraming mga produkto ang nakasalalay sa kanila, tulad ng kaso sa menthol, isang mahalagang tambalang kemikal sa chewing gum; bilang karagdagan sa nitric acid, cyclohexane, acetic acid, organosilicon, bukod sa iba pa.

Mga panganib

Ang Rhodium, bilang isang marangal na metal, kahit na tumulo ito sa ating katawan, ang mga Rh atoms nito ay hindi (ayon sa alam nito) ay nasusukat. Samakatuwid, wala silang anumang panganib sa kalusugan; Maliban kung napakaraming mga atomo ng Rh na nagkakalat sa hangin, na maaaring magtapos ng pag-iipon sa mga baga at buto.

Sa katunayan, sa mga proseso ng rhodium plating sa alahas o pilak na alahas na alahas ay nakalantad sa mga "puffs" ng mga atoms; dahilan kung saan sila ay nagdusa mula sa kakulangan sa ginhawa sa kanilang sistema ng paghinga. Tungkol sa peligro ng pinong hinati nitong solid, hindi man ito nasusunog; maliban kung nasusunog sa presensya ng OF ₂ .

Ang mga compound ng Rhodium ay inuri bilang nakakalason at carcinogenic, na ang mga kulay ay malalim na dumumi sa balat. Narito ang isa pang malinaw na pagkakaiba sa kung paano nag-iiba ang mga katangian ng isang metal cation kumpara sa metal mula dito.

At sa wakas, sa mga bagay sa ekolohikal, ang mahirap na kasaganaan ng rhodium at ang kawalan ng assimilation ng mga halaman ay ginagawang hindi nakakapinsalang elemento sa kaso ng mga spills o basura; basta ito ay metalikong rhodium.

Mga Sanggunian

1. Mga Lars Öhrström. (Nobyembre 12, 2008). Rhodium. Chemistry sa elemento nito. Nabawi mula sa: chemistryworld.com
2. Wikipedia. (2019). Rhodium. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. National Center para sa Impormasyon sa Biotechnology. (2019). Rhodium. PubChem Database. CID = 23948. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Bale. (1958). Ang Istraktura ng Rhodium. Johnson Matthey Research Laboratories. Mga Platinum Metals Rev., (2), 21, 61-63
5. Jiang, B. et al. (2017). Ang Mesoporous metallic rhodium nanoparticles. Komunikasyon. 8, 15581 doi: 10.1038 / ncomms15581
6. Kaligayahan. (Hunyo 27, 2018). Paglalahad ng Rhodium. Nabawi mula sa: chelationcommunity.com
7. Bell Terence. (Hunyo 25, 2019). Rhodium, isang Rare Platinum Group Metal, at ang mga Aplikasyon nito. Nabawi mula sa: thebalance.com
8. Stanley E. Livingstone. (1973). Ang Chemistry ng Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium at platinum. SE Livingstone. Pergamon Press.
9. Tokyo Institute of Technology. (Hunyo 21, 2017). Isang katalista na batay sa rhodium para sa paggawa ng organosilicon gamit ang mas kaunting mahalagang metal. Nabawi mula sa: phys.org
10. Pilgaard Michael. (Mayo 10, 2017). Rhodium: mga reaksyon ng kemikal. Nabawi mula sa: pilgaardelements.com
11. Doug Stewart. (2019). Mga Sangkap ng Rhodium Elemento. Nabawi mula sa: chemicool.com