Rodio -Geschichte, Eigenschaften, Struktur, Verwendung, Risiken

Er Rhodium Es ist ein Übergangsmetall, das zur Paladio -Gruppe gehört und dessen chemisches Symbol RH ist. Es ist edel, trägt unter normalen Bedingungen, obwohl es selten und teuer ist, da es das zweite weniger häufig vorkommende Metall in der Erdkruste ist. Es gibt auch keine Mineralien, die eine profitable Erhaltungsmethode für dieses Metall darstellen.

Obwohl sein Erscheinungsbild das eines typischen silbernen Weißmetalls ist, haben die meisten seiner Verbindungen neben ihren Lösungen gemeinsam eine rötliche Färbung, zusätzlich zu ihren Lösungen. Deshalb erhielt dieses Metall den Namen "Rhodon", was auf Griechisch rosa bedeutet.

Metallic Rodio Pearl. Quelle: Hi-Res-Bilder von chemischen Elementen [CC von 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/bis/3.0)]]

Die Legierungen sind jedoch silber, obwohl es teuer ist, da es mit Platin, Paladium und Iridium gemischt wird. Sein hoher edler Charakter macht es zu einem fast immunen Metal für Oxidationen sowie völlig widerstandsfähig gegen den Angriff starker Säuren und Basen; Daher schützen ihre Beschichtungen Metallgegenstände wie Juwelen.

Zusätzlich zu seinem Ziergebrauch kann das Rhodium auch die Werkzeuge bei hohen Temperaturen und auf elektrischen Geräten schützen.

Es ist im Volksmund mehr bekannt, um giftige Gase von Autos abzubauen (nein_X) Innerhalb von katalytischen Konvertern. Es katalysiert auch die Produktion organischer Verbindungen wie Mentol und Essigsäure.

Interessanterweise existiert es nur in der Natur als Isotop ¹⁰³RH und seine Verbindungen sind aufgrund seines edlen Charakters leicht zu reduzieren Metall. Von all seinen Oxidationszahlen die +3 (rh Rh³⁺) ist die stabilste und reichlichste, gefolgt von +1 und in Gegenwart von Fluorid +6 (RH⁶⁺).

In Ihrem metallischen Zustand ist es für unsere Gesundheit harmlos, es sei denn, Sie atmen Ihre Partikel in der Luft. Ihre farbenfrohen Verbindungen oder Salze werden jedoch als krebserregend angesehen, sondern auch stark an der Haut fixiert.

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Geschichte

Die Entdeckung des Rodio wurde von der des Paladiums begleitet, beide Metalle wurden vom selben Wissenschaftler entdeckt: dem englischen Chemiker William H. Wollaston, der 1803 ein Platinmineral untersuchte, angeblich aus Peru.

Ich wusste dank Hippolyte-Victor-Collet-Descots, französischer Chemiker, der in Platin-Mineralien rötliche Salze waren, deren Farbe wahrscheinlich auf ein unbekanntes metallisches Element zurückzuführen war. So verdaute Wollaston sein Platinmineral im königlichen Wasser und neutralisiert dann die Säure der resultierenden Mischung mit NaOH.

Aus dieser Mischung hatte Wollaston durch Niederschlagsreaktionen die Metallverbindungen trennen; getrennter Platin als (NH₄)₂[Ptcl₆], nachdem NH hinzugefügt wurde₄CL und andere Metalle reduzierten sie mit metallischem Zink. Zu diesen schwammigen Metallen versuchten sie, sie mit HNO aufzulösen₃, Verlassen Sie zwei Metalle und zwei neue chemische Elemente: Paladio und Rodio.

Als er jedoch königliches Wasser hinzufügte, bemerkte er, dass ein Metall kaum aufgelöst wurde, während er einen roten Niederschlag mit dem NaCl: na bildete₃[RHCL₆] · Nh₂ENTWEDER. Von hier kam sein Name: Die rote Farbe seiner Verbindungen, bezeichnet mit dem griechischen Wort 'Rhodon'.

Dieses Salz reduzierte es wieder mit metallischem Zink, wodurch schwammig umgeben wurde. Und seitdem erscheinen die Techniken zur Verbesserung der Verbesserung sowie der Nachfrage und technologischen Anwendungen, endlich brillante Rhodium -Stücke.

Eigenschaften

Aussehen

Silber weißes Metall, ohne praktisch eine Oxidschicht bei Raumtemperatur. Es ist jedoch kein zu formbares Metall, was bedeutet, dass es beim Schlagen knackt wird.

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Molmasse

102,905 g/mol

Schmelzpunkt

1964 ºC. Dieser Wert ist höher als der des Kobalts (1495 ºC), was eine Erhöhung der stärksten metallischen Verbindung widerspiegelt, indem durch die Gruppe herabsteigt.

Schmelzpunkt

3695 ºC. Es ist eines der Metalle mit den höchsten Schmelzpunkten.

Dichte

-12,41 g/ml bei Raumtemperatur

-10,7 g/ml am Schmelzpunkt, dh, genau dann, wenn es schmilzt oder schmilzt

Fusionshitze

26,59 kJ/mol

Verdampfungswärme

493 kJ/mol

Molarenwärmekapazität

24,98 j/(mol · k)

Elektronegativität

2.28 auf Pauling Scale

Ionisationsenergien

-Erstens: 719.7 kJ/mol (RH⁺ gasförmig)

-Zweitens: 1740 kJ/mol (RH²⁺ gasförmig)

-Dritter: 2997 KJ/Mol (RH³⁺ gasförmig)

Wärmeleitfähigkeit

150 w/(m · k)

Elektrischer widerstand

43,3 nω · m bis 0 ºC

Mohs Härte

6

Magnetische Ordnung

Paramagnetisch

Chemische Reaktionen

Das Rhodium, obwohl es ein edles Metall ist, bedeutet nicht, dass es sich um ein träge Element handelt. Es oxidiert kaum unter normalen Bedingungen; Aber wenn es über 600 ° C erhitzt wird, beginnt seine Oberfläche mit Sauerstoff zu reagieren:

Rh (s) +o₂(g) → rh₂ENTWEDER₃(S)

Und das Ergebnis ist, dass Metall seine charakteristische silberne Helligkeit verliert.

Es kann auch mit Fluorgas reagieren:

Rh (s) +f₂(g) → RHF₆(S)

Der RHF₆ ist schwarz. Wenn dies erhitzt wird, kann es in den RHF umgewandelt werden₅, Fluorid zur Umwelt freisetzen. Wenn sich die Fluorationsreaktion unter trockenen Bedingungen entwickelt, wird die RHF -Bildung bevorzugt₃ (roter Feststoff) oben, als der RHF₆. Die anderen Halogenuros: RHCL₃, RHBR₃ und Rhi₃ Sie werden auf ähnliche Weise gebildet.

Die vielleicht überraschendste der metallischen Rode ist sein extremer Widerstand gegen den Angriff von korrosiven Substanzen: starke Säuren und Basen. Regia Water, ein konzentriertes Gemisch aus Salzsäuren und HCL-HNO₃, Sie können es mit Schwierigkeiten auflösen, was eine rosa Färbungslösung verursacht.

Geschmolzene Salze wie KHSO₄, Sie sind wirksamer, um es aufzulösen, weil sie zur Bildung von Rhodiumkomplexen der Operation führen.

Elektronische Struktur und Konfiguration

Rhodiumatome kristallisieren in der Kubikstruktur auf Gesichtern, FCC. RH -Atome bleiben dank ihrer metallischen Verbindung, der verantwortungsbewussten Kraft der makroigen makropysikalischen Eigenschaften von Metall, vereint. In dieser Verbindung greifen die Valenzelektronen ein, die gemäß der elektronischen Konfiguration angegeben sind:

[Kr] 4d⁸ 5s¹

Es ist daher eine Anomalie oder Ausnahme, da erwartet wird, dass es zwei Elektronen im 5S -Orbital und sieben im 4D -Orbital (dem MOCER -Diagramm befolgt) aufweist.

Es sind insgesamt neun Elektronen Valencia, die zusammen mit Atomradios das FCC -Glas definieren; Struktur, die anscheinend sehr stabil ist, da nur geringe Informationen von anderen möglichen allotropen Formen unter verschiedenen Drücken oder Temperaturen sind.

Diese RH -Atome oder eher ihre kristallinen Körner können so interagieren, dass sie Nanopartikel mit unterschiedlichen Morphologien erzeugen.

Wenn diese rh -Nanopartikel über einer Vorlage wachsen (z. B. ein polymeres Aggregat), erwerben sie die Formen und Abmessungen ihrer Oberfläche; Somit wurden Rhodio -mesoporöse Kugeln zum Ersetzen von Metall in bestimmten katalytischen Anwendungen ausgelegt (die chemische Reaktionen beschleunigen, ohne dabei konsumiert zu werden).

Oxidationszahlen

Wenn es neun Elektronen Valencia gibt, ist es normal anzunehmen, dass das Rhodium sie in ihren Wechselwirkungen innerhalb einer Verbindung "alle" verlieren kann. das heißt unter der Annahme der Existenz des Rhkation⁹⁺, mit einem Oxidationsstatus von 9+ O (IX).

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Die für das Rhodium in ihren Verbindungen gefundenen positiven Oxidationszahlen variieren von +1 (RH⁺) bis +6 (rh⁶⁺). Von allen von ihnen sind +1 und die +3 zusammen mit dem +2 und 0 (Metallic Rodio, RH⁰).

Zum Beispiel in der relativ₂ENTWEDER₃ Die Oxidationszahl des Rhodiums beträgt +3³⁺ und ein 100% ionischer Charakter, die Summe der Ladungen ist gleich Null (RH₂³⁺ENTWEDER₃^2-).

Ein weiteres Beispiel wird durch die RHF dargestellt₆, in dem jetzt seine Oxidationszahl +6 beträgt. Auch hier bleibt nur die Gesamtbelastung der Verbindung neutral, wenn die Existenz der RH angenommen wird⁶⁺ (RH⁶⁺F₆^-).

Je elektronegativer das Atom, mit dem das Rhodium interagiert, desto größer ist seine Tendenz, positivere Oxidationszahlen zu zeigen. Dies ist der Fall von RHF₆.

Im Fall von relat⁰, entspricht seinen Atomen des FCC -Kristalls, das mit neutralen Molekülen koordiniert ist; Zum Beispiel CO, RH₄(CO)₁₂.

Wie wird Rhodium erhalten??

Unannehmlichkeiten

Im Gegensatz zu anderen Metallen ist kein Mineral verfügbar. Deshalb ist es eher ein sekundäres Produkt der industriellen Produktion anderer Metalle; Speziell die Adligen oder ihre Kollegen (die Elemente der Platingruppe) und der Nickel.

Die meisten als Rohstoff verwendeten Mineralien kommen aus Südafrika, Kanada und Russland.

Der Erhaltungsprozess ist komplex, da das Rhodium, obwohl es inert ist, in der Gesellschaft anderer edler Metalle befindet, zusätzlich zu schwierigen Verunreinigungen, um zu beseitigen. Daher müssen mehrere chemische Reaktionen durchgeführt werden, um sie von der anfänglichen mineralogischen Matrix zu trennen.

Verfahren

Seine kleine chemische Reaktivität hält ihn unveränderlich, während die ersten Metalle extrahiert werden. Bis nur die Adligen bleiben (das Gold unter ihnen). Dann werden diese edlen Metalle in Gegenwart von Salzen wie Nahso behandelt und geschmolzen₄, sie in einer flüssigen Mischung aus Sulfaten zu haben; In diesem Fall die RH₂(SW₄)₃.

Zu diesem Gemisch von Sulfaten, von denen jedes Metall durch unterschiedliche chemische Reaktionen getrennt ausgefällt wird_X.

Die relativ (oh)_X wird wieder auf HCL hinzufügt und somit H bilden H₃Rhcl₆, Das ist immer noch aufgelöst und zeigt eine rosa Farbe. Dann h₃Rhcl₆ Reagieren Sie mit NH₄CL und Nano₂ Als (nh₄)₃[RH (nein₂)₆].

Auch hier wird der neue Feststoff in mehr HCl wiederverwendet, und das Medium erwärmt sich, bis ein metallischer Rhodiumschwamm während der Verbrennung von Verunreinigungen ausfällt.

Anwendungen

Beschichtungen

Klein- und Silber -Doppelbarsch mit Rhodium. Quelle: Mauro Caleb (https: // www.Flickr.com/fotos/mauroestscritor/8463024136)

Sein edler Charakter wird verwendet, um Metallstücke mit einer Auskleidung derselben abzudecken. Auf diese Weise basieren Silberobjekte auf Rhodium, um es vor Oxidations- und Verschlucken zu schützen (bilden eine schwarze Schicht von Au und Ag₂S), nicht nur reflektierter (hell).

Solche Beschichtungen werden in Schmuckbekleidungen, Reflektoren, optischen Instrumenten, elektrischen Kontakten und X -Strahlfiltern in Brustkrebsdiagnosen verwendet.

Legierungen

Es ist nicht nur ein edler Metall, sondern auch hart. Diese Härte kann sie zu den Legierungen beitragen, die sie komponiert, insbesondere wenn sie sich mit Paladium, Platin und Iridium befassen. von denen sind die von Rh-PT die bekanntesten. Ebenso verbessert der Rodio den Widerstand dieser Legierungen bei hohen Temperaturen.

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Beispielsweise werden Rodio-Platino-Legierungen als Material zur Herstellung von Gefäßen verwendet, die geschmolzenes Glas formen können. bei der Herstellung von Thermounten, die hohe Temperaturen messen können (mehr als 1000 ° C); Crubeles, Floces zu reinigen Fasern, Induktionsöfenspulen, Flugzeugturbinenmotoren, Zündkerzen usw.

Katalysatoren

Ein Autokatalysator. Quelle: Ballista [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/]]

Rhodium kann Reaktionen entweder als reines oder koordiniertes Metall mit organischen Liganden (Organe) katalysieren können. Die Art des Katalysators hängt von der spezifischen Reaktion ab, die zusätzlich zu anderen Faktoren beschleunigen soll.

Zum Beispiel kann es in seiner metallischen Form die Reduktion von Stickoxiden katalysieren, nein_X, An die Umweltgase Sauerstoff und Stickstoff:

2 Nr_X → x o₂ + N₂

Diese Reaktion tritt ständig täglich auf: in den Katalysatoren von Fahrzeugen und Motorrädern. Dank dieser Reduzierung sind Gase nicht_X Sie kontaminieren die Städte nicht in schlechterem Maße. Zu diesem Zweck wurden mesoporöse Nanopartikel von Rhodium verwendet, die die Zersetzung von Gasen nicht weiter verbessern_X.

Die Verbindung [RHCL (PPH)₃)₃], bekannt als Wilkinson -Katalysator, es wird für Wasserstoff verwendet (add h₂) und hydroForMilar (add co und h₂) Alkene, um zu gleichmäßig und Aldehyde zu bilden.

Rhodiumkatalysatoren sind für Wasserstoff, Karbonillär (add CO) und Hydroforilar zusammengefasst. Das Ergebnis ist, dass viele Produkte wie bei Mentol, einer wesentlichen chemischen Verbindung im Kaugummi, von ihnen abhängig sind. Zusätzlich zu Salpetersäure, Cyclohexan, Essigsäure und Organsilicios.

Risiken

Das Rhodium für ein edles Metall, auch wenn es sich in unseren Körper schlich, konnten seine Rh -Atome (soweit Sie wissen) nicht metabolisiert werden. Daher stellen sie kein Gesundheitsrisiko dar; Es sei denn, es sind zu viele Rhatome in der Luft verteilt, was sich in Lunge und Knochen ansammeln könnte.

Tatsächlich sind Schmuck in Rhodiumbeschichtungen auf Schmuck- oder Silberjuwelen diesen "Wolken" von Atomen ausgesetzt. Grund, warum sie unter Beschwerden in ihrem Atmungssystem gelitten haben. In Bezug auf das Risiko seines fein geteilten Feststoffs ist dies nicht einmal entflammbar; außer wenn es in Gegenwart von von brennt₂.

Rhodiumverbindungen sind als giftig und karzinogen eingestuft, deren Farben die Haut tief färben. Hier wird ein weiterer klarer Unterschied darin beobachtet, wie die Eigenschaften eines metallischen Kationen im Vergleich zu dem der angemessenen Metall variieren.

Und schließlich macht es in ökologischen Angelegenheiten die geringe Häufigkeit des Rhodiums und sein Mangel an Assimilation durch die Pflanzen zu einem harmlosen Element bei Verschüttungen oder Abfällen; Solange es das metallische Rhodium ist.

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