Det rhodium Det er et overgangsmetal, der hører til palladiumgruppen, og hvis kemiske symbol er Rh. Det er ædelt, inaktivt under normale forhold, mens det er sjældent og dyrt, da det er det næstmest rigelige metal i jordskorpen. Der er heller ingen mineraler, der repræsenterer en rentabel metode til at opnå dette metal..
Selvom dets udseende er som et typisk sølvhvidt metal, deler de fleste af dets forbindelser en rødlig farve til fælles ud over det faktum, at deres opløsninger fremstår lyserøde toner. Derfor fik dette metal navnet 'rhodon', som er græsk for lyserød..
Imidlertid er dets legeringer sølv såvel som dyre, da den blandes med platin, palladium og iridium. Dens høje ædle karakter gør det til et metal, der næsten er immun over for oxidation, såvel som helt modstandsdygtigt over for angreb fra stærke syrer og baser; derfor hjælper deres belægning med at beskytte metalgenstande, såsom smykker.
Ud over dets dekorative anvendelse kan rhodium også beskytte værktøjer, der bruges ved høje temperaturer og i elektriske apparater..
Det er populært kendt bedst for at hjælpe med at nedbryde giftige bilgasser (NOx) inde i katalysatorerne. Det katalyserer også produktionen af organiske forbindelser, såsom menthol og eddikesyre..
Interessant nok eksisterer den kun i naturen som isotopen 103Rh og dets forbindelser er lette at reducere til metal på grund af dets ædle karakter. Af alle dets oxidationsnumre er +3 (Rh3+) er den mest stabile og rigelige efterfulgt af +1 og i nærværelse af fluor +6 (Rh6+).
I sin metalliske tilstand er det uskadeligt for vores helbred, medmindre vi indånder dets spredte partikler i luften. Imidlertid betragtes dets farvede forbindelser eller salte som kræftfremkaldende stoffer, ud over at de er stærkt bundet til huden.
Artikelindeks
Opdagelsen af rhodium blev ledsaget af palladium, begge metaller blev opdaget af den samme videnskabsmand: den engelske kemiker William H. Wollaston, der i 1803 undersøgte et platinmineral, angiveligt fra Peru..
Jeg vidste fra den franske kemiker Hippolyte-Victor Collet-Descotils, at der var rødlige salte i platinmineraler, hvis farve sandsynligvis skyldtes et ukendt metallisk element. Således fordøjede Wollaston sin platinmalm i aqua regia og neutraliserede derefter surheden af den resulterende blanding med NaOH..
Fra denne blanding måtte Wollaston gradvist adskille metalliske forbindelser ved hjælp af udfældningsreaktioner; adskilt platin som (NH4)to[PtCl6] efter tilsætning af NH4Cl og andre metaller reducerede dem med metalzink. Han forsøgte at opløse disse svampede metaller med HNO3, efterlader to metaller og to nye kemiske grundstoffer: palladium og rhodium.
Da han tilføjede aqua regia, bemærkede han imidlertid, at et metal næppe opløste, samtidig med at det dannede et rødt bundfald med NaCl: Na3[RhCl6] NHtoO. Det er her navnet stammer fra: forbindelsernes røde farve, betegnet med det græske ord 'rhodon'.
Dette salt blev igen reduceret med metallisk zink og opnåede således svampet rodium. Og siden da blev de opnåede teknikker forbedret, ligesom efterspørgslen og teknologiske applikationer, der endelig syntes skinnende rhodiumstykker..
Hårdt, sølvfarvet hvidt metal med stort set intet oxidlag ved stuetemperatur. Det er dog ikke et meget formbart metal, hvilket betyder, at når det rammes, knækker det.
102,905 g / mol
1964 ° C. Denne værdi er højere end den for kobolt (1495 ºC), hvilket afspejler en stigning i styrken af den stærkeste metalliske binding, når den falder ned gennem gruppen..
3695 ° C Det er et af metallerne med de højeste smeltepunkter.
-12,41 g / ml ved stuetemperatur
-10,7 g / ml ved smeltepunktet, dvs. når det smelter eller smelter
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2.28 på Pauling-skala
-Først: 719,7 kJ / mol (Rh+ gasformig)
-Andet: 1740 kJ / mol (Rhto+ gasformig)
-Tredje: 2997 kJ / mol (Rh3+ gasformig)
150 W / (m K)
43,3 nΩ · m ved 0 ºC
6
Paramagnetisk
Rhodium, selvom det er et ædelt metal, betyder ikke, at det er et inaktivt element. Det ryster næppe under normale forhold; men når den opvarmes over 600 ºC, begynder dens overflade at reagere med ilt:
Rh (s) + Oto(g) → RhtoELLER3(s)
Og resultatet er, at metallet mister sin karakteristiske sølvglans..
Det kan også reagere med fluorgas:
Rh (s) + Fto(g) → RhF6(s)
RhF6 den er sort. Hvis det varmer op, kan det omdannes til RhF5, frigivelse af fluor i miljøet. Når fluoreringsreaktionen finder sted under tørre forhold, foretrækkes dannelsen af RhF3 (rødt fast stof) over RhF6. Andre halogenider: RhCl3, RhBr3 og RhI3 er dannet på en lignende måde.
Den mest overraskende ting ved metallisk rodium er måske den ekstreme modstandsdygtighed over for ætsende stoffer: stærke syrer og stærke baser. Aqua regia, en koncentreret blanding af saltsyre og salpetersyre, HCl-HNO3, kan opløses med besvær, hvilket resulterer i en lyserød opløsning.
Smeltede salte, såsom KHSO4, er mere effektive til at opløse det, da de fører til dannelsen af vandopløselige rhodiumkomplekser.
Rhodiumatomer krystalliserer i den ansigtscentrerede kubiske struktur, fcc. Rh-atomerne forbliver forenede takket være deres metalliske binding, en kraft, der er ansvarlig i makroskala for de målbare fysiske egenskaber af metallet. I denne binding griber valenselektronerne ind, som er givet i henhold til den elektroniske konfiguration:
[Kr] 4d8 5s1
Det er derfor en anomali eller undtagelse, da det forventes at have to elektroner i sin 5s orbital og syv i 4d orbitalen (adlydende Moeller-diagrammet).
Der er i alt ni valenselektroner, der sammen med atomradierne definerer krystalfcc; struktur, der ser ud til at være meget stabil, da der kun findes lidt information om andre mulige allotropiske former under forskellige tryk eller temperaturer.
Disse Rh-atomer, eller rettere deres krystallinske korn, kan interagere på en sådan måde, at de skaber nanopartikler med forskellige morfologier..
Når disse Rh-nanopartikler vokser oven på en skabelon (f.eks. Et polymert aggregat), får de formene og dimensionerne på dens overflade; således er mesoporøse rhodiumkugler designet til at fortrænge metallet i visse katalytiske anvendelser (som fremskynder kemiske reaktioner uden at blive forbrugt i processen).
Da der er ni valenselektroner, er det normalt at antage, at rhodium kan "miste dem alle" i dets interaktioner inden i en forbindelse; antager eksistensen af Rh-kationen9+, med et oxidationsnummer eller -tilstand på 9+ eller (IX).
De positive oxidationsnumre, der findes for rhodium i dets forbindelser, varierer fra +1 (Rh+) til +6 (Rh6+). Af dem alle er +1 og +3 de mest almindelige sammen med +2 og 0 (metallisk rhodium, Rh0).
For eksempel i RhtoELLER3 oxidationsnummeret af rhodium er +3, da hvis det antager eksistensen af Rh3+ og en 100% ionisk karakter, vil summen af ladningerne være lig med nul (Rhto3+ELLER3to-).
Et andet eksempel er repræsenteret af RhF6, hvor dens oxidationsnummer nu er +6. Igen forbliver kun den samlede ladning af forbindelsen neutral, hvis der antages Rh.6+ (Rh6+F6-).
Jo mere elektronegativt det atom, hvormed rhodium interagerer, jo større er dets tendens til at vise mere positive oxidationstal; sådan er tilfældet med RhF6.
I tilfælde af Rh0, svarer til dets atomer af krystalfcc koordineret med neutrale molekyler; for eksempel CO, Rh4(CO)12.
I modsætning til andre metaller er der ikke noget mineral tilgængeligt, der er rig nok på rhodium til at gøre det økonomisk at få fra det. Derfor er det snarere et biprodukt fra den industrielle produktion af andre metaller; specifikt de ædle eller deres kongenere (elementerne i platinagruppen) og nikkel.
De fleste mineraler, der anvendes som råmaterialer, kommer fra Sydafrika, Canada og Rusland.
Produktionsprocessen er kompleks, fordi selvom den er inaktiv, findes rodium i selskab med andre ædle metaller ud over at have urenheder, som er vanskelige at fjerne. Derfor skal der udføres flere kemiske reaktioner for at adskille den fra den indledende mineralogiske matrix..
Dens lave kemiske reaktivitet holder den uændret, mens de første metaller ekstraheres; indtil kun adelen er tilbage (guldet blandt dem). Disse ædle metaller behandles derefter og smeltes i nærværelse af salte, såsom NaHSO.4, at have dem i en flydende blanding af sulfater; i dette tilfælde Rhto(SW4)3.
Til denne blanding af sulfater, hvorfra hvert metal udfældes separat gennem forskellige kemiske reaktioner, tilsættes NaOH til dannelse af rhodiumhydroxid, Rh (OH)x.
Rh (OH)x genopløser tilsætning af HC1 og derved dannes H3RhCl6, som stadig er opløst og viser en lyserød farve. Efter, H3RhCl6 reagerer med NH4Cl og NaNOto at udfælde som (NH4)3[Rh (NOto)6].
Igen opløses det nye faste stof i mere HCI, og mediet opvarmes, indtil en metallisk rhodium-svamp udfældes, mens urenhederne forbrændes..
Dens ædle karakter bruges til at dække metalstykker med en belægning af den samme. På denne måde er sølvgenstande belagt med rhodium for at beskytte det mod oxidering og mørkning (danner et sort lag af AgO og AgtoS), plus de bliver mere reflekterende (skinnende).
Sådanne belægninger anvendes på smykkerbeklædning, reflektorer, optiske instrumenter, elektriske kontakter og røntgenfiltre i diagnosticering af brystkræft..
Det er ikke kun et ædelt metal, men også et hårdt. Denne hårdhed kan bidrage til de legeringer, den udgør, især når det kommer til palladium, platin og iridium; hvoraf de fra Rh-Pt er de mest kendte. Rhodium forbedrer også disse legeringers modstand mod høje temperaturer.
For eksempel anvendes rhodium-platinlegeringer som et materiale til fremstilling af briller, der kan forme smeltet glas; ved fremstilling af termoelementer, der er i stand til at måle høje temperaturer (mere end 1000 ºC) digler, bøsninger til rengøring af glasfibre, induktionsovnspoler, flymotormotorer, tændrør osv..
Rhodium kan katalysere reaktioner enten som et rent metal eller koordineret med organiske ligander (organorium). Katalysatortypen afhænger af den specifikke reaktion, der skal accelereres, samt andre faktorer..
For eksempel kan den i sin metalliske form katalysere reduktionen af nitrogenoxider, NOx, til omgivende gasser ilt og kvælstof:
2 NEJx → x Oto + Nto
Denne reaktion forekommer konstant dagligt: i katalysatorer til køretøjer og motorcykler. Takket være denne reduktion er gassen NOx de forurener ikke byer i værre grad. Til dette formål er der anvendt mesoporøse rhodium-nanopartikler, som yderligere forbedrer nedbrydningen af NO-gasser.x.
Forbindelsen [RhCl (PPh3)3], kendt som en Wilkinson-katalysator, anvendes til at hydrogenere (tilsæt Hto) og hydroformylat (tilsæt CO og H.to) alkener til dannelse af henholdsvis alkaner og aldehyder.
Rhodiumkatalysatorer anvendes kortvarigt til at hydrogenere, carbonylere (tilsætte CO) og hydroformylat. Resultatet er, at mange produkter er afhængige af dem, såsom menthol, en essentiel kemisk forbindelse i tyggegummi; ud over salpetersyre, cyclohexan, eddikesyre, organosilicium, blandt andre.
Rhodium, der er et ædelt metal, selvom det siver ind i vores krop, kunne dets Rh-atomer ikke (så vidt det ved) metaboliseres. Derfor udgør de ingen sundhedsrisiko; medmindre der er for mange Rh-atomer spredt i luften, som kan ende med at akkumuleres i lunger og knogler.
Faktisk er juvelerer i rhodiumpletteringsprocesserne på smykker eller sølvsmykker udsat for disse "puffs" af atomer; grund til, at de har lidt af ubehag i luftvejene. Med hensyn til risikoen for det findelte faste stof er det ikke engang brandfarligt; undtagen når man brænder i nærvær af OFto.
Rhodiumforbindelser er klassificeret som giftige og kræftfremkaldende, hvis farver dybt pletter huden. Her ser vi en anden klar forskel i, hvordan egenskaberne ved en metallisk kation varierer i forhold til metallet fra.
Og endelig, i økologiske forhold, gør den knappe overflod af rhodium og dets mangel på assimilering af planter det til et harmløst element i tilfælde af spild eller affald; så længe det er metallisk rodium.
Endnu ingen kommentarer