Plik rod Jest to metal przejściowy należący do grupy palladu, którego symbol chemiczny to Rh. Jest szlachetny, obojętny w normalnych warunkach, podczas gdy jest rzadki i drogi, ponieważ jest drugim najmniej występującym metalem w skorupie ziemskiej. Nie ma też minerałów, które stanowiłyby opłacalną metodę pozyskiwania tego metalu..
Chociaż jego wygląd jest podobny do typowego srebrzystobiałego metalu, większość jego związków ma wspólne zabarwienie czerwonawe, a ich roztwory mają różowawy odcień. Dlatego metal ten otrzymał nazwę „rodon”, która po grecku oznacza róż..
Jednak jego stopy są srebrne, a także drogie, ponieważ miesza się je z platyną, palladem i irydem. Jego wysoki szlachetny charakter sprawia, że jest metalem prawie odpornym na utlenianie, a także całkowicie odpornym na atak silnych kwasów i zasad; dlatego ich powłoki pomagają chronić metalowe przedmioty, takie jak biżuteria.
Oprócz zastosowania ozdobnego rod może również chronić narzędzia używane w wysokich temperaturach oraz w urządzeniach elektrycznych..
Powszechnie wiadomo, że pomaga w rozkładaniu toksycznych gazów samochodowych (NOx) wewnątrz katalizatorów. Katalizuje również produkcję związków organicznych, takich jak mentol i kwas octowy..
Co ciekawe, istnieje tylko w przyrodzie jako izotop 103Rh i jego związki są łatwe do zredukowania do metalu ze względu na jego szlachetny charakter. Ze wszystkich jego utleniania liczba +3 (Rh3+) jest najbardziej stabilny i obfity, za nim znajduje się +1, aw obecności fluoru +6 (Rh6+).
W swoim metalicznym stanie jest nieszkodliwy dla naszego zdrowia, chyba że wdychamy jego rozproszone cząsteczki w powietrzu. Jednak jego barwne związki lub sole są uważane za rakotwórcze, oprócz tego, że są silnie przyczepione do skóry.
Indeks artykułów
Odkrycie rodu towarzyszyło odkryciu palladu, oba metale odkrył ten sam naukowiec: angielski chemik William H. Wollaston, który do 1803 r. Badał minerał platyny, przypuszczalnie pochodzący z Peru..
Wiedziałem od francuskiego chemika Hippolyte-Victor Collet-Descotils, że w minerałach platyny znajdują się czerwonawe sole, których kolor prawdopodobnie był spowodowany nieznanym pierwiastkiem metalicznym. W ten sposób Wollaston strawił swoją rudę platyny w wodzie królewskiej, a następnie zneutralizował kwasowość powstałej mieszaniny za pomocą NaOH..
Z tej mieszaniny Wollaston musiał, za pomocą reakcji strącania, stopniowo oddzielać związki metaliczne; oddzielona platyna jako (NH4)dwa[PtCl6], po dodaniu NH4Cl i inne metale zredukowały je metalicznym cynkiem. Próbował rozpuścić te gąbczaste metale za pomocą HNO3, pozostawiając dwa metale i dwa nowe pierwiastki chemiczne: pallad i rod.
Jednak dodając wodę królewską zauważył, że metal prawie się nie rozpuścił, a jednocześnie z NaCl tworzył czerwony osad: NaCl3[RhCl6] NHdwaO. Stąd wzięła się jego nazwa: czerwony kolor jego związków, oznaczony greckim słowem „rhodon”.
Sól tę ponownie zredukowano metalicznym cynkiem, uzyskując gąbczasty rod. I od tego czasu poprawiły się techniki otrzymywania, zapotrzebowanie i zastosowania technologiczne, ostatecznie pojawiły się błyszczące kawałki rodu..
Twardy, srebrzystobiały metal praktycznie bez warstwy tlenku w temperaturze pokojowej. Nie jest to jednak metal bardzo plastyczny, co oznacza, że po uderzeniu pęknie.
102,905 g / mol
1964 ° C. Wartość ta jest wyższa niż w przypadku kobaltu (1495 ° C), co odzwierciedla wzrost siły najsilniejszego wiązania metalicznego, gdy przechodzi przez grupę..
3695 ° C. Jest to jeden z metali o najwyższych temperaturach topnienia.
-12,41 g / ml w temperaturze pokojowej
-10,7 g / ml w temperaturze topnienia, to znaczy właśnie wtedy, gdy topi się lub topi
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2,28 w skali Paulinga
-Pierwsza: 719,7 kJ / mol (Rh+ gazowy)
-Po drugie: 1740 kJ / mol (Rhdwa+ gazowy)
-Po trzecie: 2997 kJ / mol (Rh3+ gazowy)
150 W / (m · K)
43,3 nΩ · m przy 0 ºC
6
Paramagnetyczny
Rod, choć jest metalem szlachetnym, nie oznacza, że jest pierwiastkiem obojętnym. W normalnych warunkach prawie nie rdzewieje; ale po podgrzaniu powyżej 600 ºC jego powierzchnia zaczyna reagować z tlenem:
Rh (s) + Odwa(g) → RhdwaLUB3(s)
W rezultacie metal traci swój charakterystyczny srebrny połysk..
Może również reagować z gazem fluoru:
Rh (s) + F.dwa(g) → RhF6(s)
RhF6 to jest czarne. Jeśli się nagrzeje, może przekształcić się w RhF5, uwalnianie fluoru do środowiska. Gdy reakcja fluorowania przebiega w suchych warunkach, korzystne jest tworzenie się RhF3 (czerwone ciało stałe) powyżej RhF6. Inne halogenki: RhCl3, RhBr3 i RhI3 powstają w podobny sposób.
Być może najbardziej zaskakującą cechą rodu metalicznego jest jego wyjątkowa odporność na działanie substancji korozyjnych: mocnych kwasów i mocnych zasad. Aqua regia, skoncentrowana mieszanina kwasu solnego i azotowego, HCl-HNO3, może się z trudem rozpuścić, tworząc różowawy roztwór.
Stopione sole, takie jak KHSO4, są skuteczniejsze w jego rozpuszczaniu, ponieważ prowadzą do tworzenia rozpuszczalnych w wodzie kompleksów rodu.
Atomy rodu krystalizują do struktury sześciennej centrowanej na twarz, fcc. Atomy Rh pozostają zjednoczone dzięki wiązaniu metalicznemu, sile odpowiedzialnej w skali makro za mierzalne właściwości fizyczne metalu. W tym wiązaniu interweniują elektrony walencyjne, które są podane zgodnie z konfiguracją elektronową:
[Kr] 4d8 5s1
Jest to zatem anomalia lub wyjątek, ponieważ można by oczekiwać, że będzie miał dwa elektrony na orbicie 5s i siedem na orbicie 4d (zgodnie z diagramem Moellera).
W sumie istnieje dziewięć elektronów walencyjnych, które wraz z promieniami atomów definiują kryształ fcc; struktura, która wydaje się być bardzo stabilna, ponieważ niewiele jest informacji o innych możliwych formach alotropowych pod różnymi ciśnieniami lub temperaturami.
Te atomy Rh, a raczej ich krystaliczne ziarna, mogą oddziaływać na siebie w taki sposób, że tworzą nanocząsteczki o różnej morfologii..
Kiedy te nanocząstki Rh rosną na wierzchu szablonu (na przykład agregatu polimerowego), uzyskują kształty i wymiary jego powierzchni; w związku z tym mezoporowate kule rodu zostały zaprojektowane w celu zastąpienia metalu w niektórych zastosowaniach katalitycznych (które przyspieszają reakcje chemiczne bez ich zużycia w procesie).
Ponieważ istnieje dziewięć elektronów walencyjnych, normalne jest założenie, że rod może „stracić je wszystkie” w swoich interakcjach w związku; to znaczy, zakładając istnienie kationu Rh9+, o stopniu lub stopniu utlenienia 9+ lub (IX).
Dodatnie wartości utlenienia dla rodu w jego związkach wahają się od +1 (Rh+) do +6 (Rh6+). Ze wszystkich najczęściej występują +1 i +3, a także +2 i 0 (rod metaliczny, Rh0).
Na przykład w RhdwaLUB3 stopień utlenienia rodu wynosi +3, ponieważ jeśli zakłada on istnienie Rh3+ i 100% jonowego charakteru, suma ładunków będzie równa zero (Rhdwa3+LUB3dwa-).
Inny przykład reprezentuje RhF6, w którym obecnie jego stopień utlenienia wynosi +6. Ponownie, tylko całkowity ładunek związku pozostanie neutralny, jeśli założy się istnienie Rh.6+ (Rh6+fa6-).
Im bardziej elektroujemny atom, z którym rod oddziałuje, tym większa jego tendencja do wykazywania bardziej dodatnich stopni utlenienia; tak jest w przypadku RhF6.
W przypadku Rh0, odpowiada atomom kryształu fcc skoordynowanym z cząsteczkami obojętnymi; na przykład CO, Rh4(WSPÓŁ)12.
W przeciwieństwie do innych metali, nie ma dostępnego minerału, który byłby wystarczająco bogaty w rod, aby jego pozyskiwanie było opłacalne. Dlatego jest raczej produktem ubocznym przemysłowej produkcji innych metali; szczególnie szlachetne lub ich kongenerów (elementy z grupy platynowców) i nikiel.
Większość minerałów używanych jako surowce pochodzi z Republiki Południowej Afryki, Kanady i Rosji.
Proces produkcji jest złożony, ponieważ rod, mimo że jest obojętny, występuje w towarzystwie innych metali szlachetnych, oprócz trudnych do usunięcia zanieczyszczeń. Dlatego należy przeprowadzić kilka reakcji chemicznych, aby oddzielić go od początkowej matrycy mineralogicznej..
Jego niska reaktywność chemiczna utrzymuje go w niezmienionym stanie podczas ekstrakcji pierwszych metali; dopóki nie zostaną tylko szlachcice (pośród nich złoto). Te metale szlachetne są następnie poddawane obróbce i stapiane w obecności soli, takich jak NaHSO.4, mieć je w płynnej mieszaninie siarczanów; w tym przypadku Rhdwa(POŁUDNIOWY ZACHÓD4)3.
Do tej mieszaniny siarczanów, z której każdy metal jest wytrącany oddzielnie w różnych reakcjach chemicznych, dodaje się NaOH w celu utworzenia wodorotlenku rodu, Rh (OH)x.
Rh (OH)x rozpuszcza ponownie dodanie HCl, tworząc w ten sposób H.3RhCl6, który jest nadal rozpuszczony i ma różowy kolor. Później H.3RhCl6 reaguje z NH4Cl i NaNOdwa wytrącać jako (NH4)3[Rh (NOdwa)6].
Ponownie, nowe ciało stałe jest ponownie rozpuszczane w większej ilości HCl i medium jest ogrzewane do wytrącenia metalicznej gąbki rodowej, podczas gdy zanieczyszczenia są spalane..
Jej szlachetny charakter służy do pokrywania metalowych elementów taką samą powłoką. W ten sposób srebrne przedmioty są pokrywane rodem, aby chronić go przed utlenianiem i ciemnieniem (tworząc czarną warstwę AgO i AgdwaS), dodatkowo stają się bardziej odblaskowe (błyszczące).
Takie powłoki są stosowane na odzieży jubilerskiej, reflektorach, przyrządach optycznych, stykach elektrycznych i filtrach rentgenowskich w diagnostyce raka piersi..
Jest to metal nie tylko szlachetny, ale i twardy. Tę twardość można przypisać stopom, z których się składa, zwłaszcza jeśli chodzi o pallad, platynę i iryd; z których najbardziej znane są te z Rh-Pt. Ponadto rod poprawia odporność tych stopów na wysokie temperatury.
Na przykład stopy rodu i platyny są używane jako materiał do produkcji szkieł, które mogą kształtować stopione szkło; do produkcji termopar, zdolnych do pomiaru wysokich temperatur (powyżej 1000 ° C); tygle, tuleje do czyszczenia włókien szklanych, cewki pieców indukcyjnych, lotnicze silniki turbinowe, świece zapłonowe itp..
Rod może katalizować reakcje jako czysty metal lub skoordynowany z organicznymi ligandami (organorodium). Rodzaj katalizatora zależy od konkretnej przyspieszonej reakcji, a także od innych czynników..
Na przykład w swojej metalicznej postaci może katalizować redukcję tlenków azotu, NOx, do gazów otoczenia, tlenu i azotu:
2 NIEx → x Odwa + Ndwa
Ta reakcja zachodzi stale, codziennie: w katalizatorach pojazdów i motocykli. Dzięki tej redukcji gazy NOx nie zanieczyszczają miast w gorszym stopniu. W tym celu zastosowano mezoporowate nanocząsteczki rodu, które dodatkowo poprawiają rozkład gazów NO.x.
Związek [RhCl (PPh3)3], znany jako katalizator Wilkinsona, jest używany do uwodornienia (dodać Hdwa) i hydroformylan (dodać CO i Hdwa) alkeny, z utworzeniem odpowiednio alkanów i aldehydów.
Katalizatory rodowe są krótko używane do uwodorniania, karbonylowania (dodawania CO) i hydroformylowania. W rezultacie wiele produktów jest od nich zależnych, takich jak mentol, niezbędny związek chemiczny w gumie do żucia; oprócz m.in. kwasu azotowego, cykloheksanu, kwasu octowego, krzemoorganicznego.
Rod, będąc metalem szlachetnym, nawet gdyby przedostał się do naszego organizmu, jego atomy Rh nie mogą (o ile wiadomo) zostać zmetabolizowane. Dlatego nie stanowią żadnego zagrożenia dla zdrowia; chyba że w powietrzu jest zbyt wiele atomów Rh rozproszonych, co mogłoby skończyć się gromadzeniem się w płucach i kościach.
W rzeczywistości w procesach powlekania rodem na biżuterii lub biżuterii srebrnej jubilerzy są narażeni na te „kłęby” atomów; powód, dla którego cierpieli z powodu dyskomfortu w układzie oddechowym. Biorąc pod uwagę ryzyko związane z drobno rozdrobnioną substancją stałą, nie jest on nawet łatwopalny; z wyjątkiem palenia w obecności OFdwa.
Związki rodu klasyfikowane są jako toksyczne i rakotwórcze, których kolory silnie plamią skórę. Tutaj widzimy kolejną wyraźną różnicę w tym, jak różnią się właściwości kationu metalicznego w porównaniu z właściwościami metalu z.
I wreszcie, w kwestiach ekologicznych, rzadka obfitość rodu i jego brak przyswajania przez rośliny sprawia, że jest on nieszkodliwym pierwiastkiem w przypadku wycieków lub odpadów; pod warunkiem, że jest to rod metaliczny.
Jeszcze bez komentarzy