У.Г. Волластон — его имя вписано золотыми буквами в историю платиноидов, и в изучение химии вообще. Закон кратных пропорций, пространственное строение атома, таблица атомных весов, открытие фраунгоферовых линий — это не все работы ученого. Он изобрел и сконструировал камеру-люциду, гониометр, научился делать платиновую посуду. Это был ученый с большой буквы.
Потеряла медицина, зато химия приобрела
О химии не помышлял, учился в Оксфорде, выучился на врача, захотел работать в госпитале святого Георгия. Однако молодому врачу отказали, и взяли другого. Обиженный Волластон плюнул на медицину и занялся химией и физикой. Неизвестно, что потеряла медицина, но человечество должно быть благодарно ученому за его работы с металлами платиновой группы.
Работы Волластона в химии высоко оценены учеными. Нас интересует родий. Волластон — «папа» родия, как и палладия. Причем Волластон не был просто ученым сухарем, а несомненно обладал чувством юмора. История знакомства народа с палладием подробнее описана в статье о палладии.
Родий — САМЫЙ НЕЗАМЕТНЫЙ МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ!
Родий остался в тени палладия, а зря. Ученый выделил металл в процессе работ с самородной платиной, а в ее состав входили палладий, родий и другие металлы платиновой группы.
Название родий — серебристый, бело-голубоватый металл — получил от древне-греческого слова ῥόδον, роза. Металл белый, а соли родия глубокого красного цвета. Растворите родий в царской водке и убедитесь сами.
Свойства металла-розы
Платиноид серебристого цвета с легким голубоватым оттенком — это металл родий. Это химический элемент, имеет в таблице Менделеева атомный номер 45. Известен стабильный изотоп родия — 103Rh.
Плотность металла 12,41 г/см3.
Химические свойства родия близки к основным свойствам платиноидов. Металл не любит реагировать с другими элементами. В «царской водке» начинает растворяться при кипячении, с концентрированной серной кислотой реагирует при нагревании, азотную кислоту вовсе игнорирует.
Рекомендуем: ЦЕЗИЙ — металл со взрывным характером
В химических реакциях проявляет степени окисления +5, +4, +3, +2, +1.
Кристаллическая структура решетки гранецентрическая, кубическая.
| Родий / Rhodium (Rh), 45 |
| 102,90550(2)[1] а. е. м. (г/моль) |
| [Kr] 4d8 5s1 |
| 134 пм |
| 125 пм |
| (+3e)68 пм |
| 2,28 (шкала Полинга) |
| +0,8в |
| 5, 4, 3, 2, 1, 0 |
| 719,5 (7,46) кДж/моль (эВ) |
| 12,41 г/см³ |
| 1963°C |
| 3727°C |
| 21,8 кДж/моль |
| 494 кДж/моль |
| 24,95[2] Дж/(K·моль) |
| 8,3 см³/моль |
| кубическая гранецентрированная |
| a=3,803 Å |
| 480 K |
| (300 K) 150 Вт/(м·К) |
| 7440-16-6 |
Захотите расплавить родий — найдите устройство, которое даст температуру 1963°С. Кипеть металл начинает при 3727°С.
Ищите родий в платине
Познавательно: есть минерал, где доля родия составляет 11,3%. Это родистый невьянскит. Повод для гордости — он обнаружен внимательными, любознательными горными рабочими Урала, неподалеку от города Невьянск.
Извлекаем родий
Получение редкого платиноида, как железа, например, невозможно. Вначале придется добыть платиновую руду, отвезти ее на обогатительный комбинат. Там отделяют платину от пустой породы. Затем платина отправляется на аффинаж — «рафинирование» полученной платины. Вот теперь можно приступать к собственно добыче родия. Процесс сложный и долгий.
Растворы от аффинажа подвергаются нескольким химическим реакциям, затем полученное вещество прокаливают, чтобы получить родий в чистом виде.
Интересно: разрабатывается технология добычи металла из радиоактивных отходов. Технология привлекательная: уменьшится количество радиоактивных отходов (плюс для экологии). К тому же некоторые аналитики считают, что извлечение родия из отходов АЭС превысит стандартную добычу металла.
Применение металла
Родий — металл «высокомерный», в реакции с большинством соединений и элементов не вступает. Его устойчивость рождает спрос на него в разных отраслях промышленности. Останавливает одно — цена. Тем не менее металл используют в химической и стекольной промышленности.
Рекомендуем: ИРИДИЙ — подарок из космоса
Для получения азотной кислоты используются катализаторные сетки. Хотя родия в сплаве этих сеток всего 5-7%, этого количества достаточно для существенного повышения прочности сетки и потерь платины в процессе работы.
Применение родия растет каждый год. Физические свойства элемента незаменимы в автомобильной промышленности. Высокий коэффициент отражения — и родием успешно покрывают фары автомобиля. Фильтры-нейтрализаторы выхлопных газов автомобилей веселее и гораздо лучше работают с родиевыми катализаторами.
Уксусную кислоту получают из метилена, здесь не обойтись без родиевых катализаторов.
Жидкокристаллические экраны (наши дорогие мониторы и телевизоры) не смогут обойтись без сплава платина-родий — а нам уже не обойтись без телевизоров и компьютеров.
К сведению: есть мнение, что в советских радиодеталях использовались элементы из чистого родия. Это миф. А вот в качестве покрытия контактов металл применялся.
Для нас, любимых
Родирование применяют для изделий из серебра и белого золота.
Серебро склонно к окислению, со временем украшения темнеют, а это нравится не всем. Родиевое покрытие придает серебряному изделию белизну горного снега, яркий блеск.
Человек, хорошо различающий оттенки цветов, заметит, что «белое золото» — не абсолютно белое. Оно имеет еле различимые розовый, серый, желтоватый оттенки. Оттенок зависит от лигатуры (металлов-добавок в сплаве). Это могут быть медь, серебро, палладий, цинк. В России в качестве лигатуры применяется никель, Европа этот металл запрещает из-за его высокой аллергенности.
Влияние на здоровье никелевой лигатуры недостаточно исследовано. Однако считается, что 10-20%% людей имеют аллергию на никель, даже если они не знают об этом. Высыпания на коже у таких людей появляются после контакта с никельсодержащими украшения.
Важно: если есть аллергия на никель, не носите украшений с ним. Снимете украшение, сыпь пройдет, аллергия останется верна на всю жизнь.
Преимущества родированных изделий:
- Высокая износостойкость.
- Яркий, почти зеркальный блеск.
- Гипоаллергенность.
- Устойчивость к механическим воздействиям.
- Химическая стойкость (родированные изделия не темнеют).
Рекомендуем: ТАНТАЛ — твёрдый, редкий и дорогой
Родирование — за и против
«У меня отношение к родиевому покрытию, как к гриму на лице: вроде бы и красиво (хотя выглядит, в отличие от живых серебра и золота, как неживой), но как-то искусственно, а что там под ним — поди знай, может быть все, что угодно».
Сколько людей — столько предпочтений. Родирование не всегда превращает цвет металла в ювелирных изделиях в льдистый голубовато-белый. Родирование может быть черным.
Далеким от любви к украшениям людям невозможно объяснить, зачем делать украшение из золота, потом покрывать его слоем родия, делая белым (похожим на никель) или черным (похожим на титан). Здравомыслящий человек скажет — проще сразу изготовить колечко из никеля, серебра или титана.
Родирование украшений
Извинить такие «извращения» могут недостатки металлов, дающих аллергическую реакцию.
Интересно: аналитики считают, что любителей родированных изделий не волнуют долговечность и износостойкость изделия. Мода и вкусовые предпочтения определяют спрос.
Что скрывает родирование
Если украшение куплено в Турции или Китае, в сомнительной лавочке, то родирование может скрыть все — а главное, металл. Поди разберись, под блестящим слоем золото, серебро или вовсе медяшка.
Российские украшения клеймят до родирования. На украшениях должна стоять проба Пробирной палаты. Хотя некоторые умельцы ее подделывают, но фальшивка обнаруживается под лупой.
Дорогое удовольствие
Сегодня родий дороже всех своих «братьев»-платиноидов.
Можете сравнить — в таблице сравнительная стоимость металлов на бирже на 26.04.2020.
| Металл | Цена за 1 грамм в $$ США |
| Родий | 263 |
| Золото | 55 |
| Платина | 25 |
Даже при таком «преимуществе» в цене спрос на родий опережает предложение.
Надо отметить, что за год цена родия подскочила. Резко возрос спрос азиатских стран на родий, резко выросла и цена.
Похожие публикации
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Источник: themineral.ru
РОДИЙ
свойства, получение и применение
Родий (лат. Rhodium; обозначается символом Rh) — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер — 45. По внешнему виду компактный родий – красивый серебристый металл с голубоватым оттенком.
Родий относится к благородным металлам платиновой группы. По сравнению с другими металлами этой группы он более яркий и твёрдый – пластичным становится только при нагревании.
Название элемента в переводе с древнегреческого означает «роза». Это имя он получил благодаря цвету своих типичных соединений — они красные, как и розы.
Родий был открыт в Англии в 1803 году замечательным ученым своего времени Уильямом Гайдом Волластоном. Изучая самородную южноамериканскую платину, он обратил внимание на ярко окрашенный в розовато-красный цвет фильтрат, полученный им из раствора самородной платины в царской водке. Такую окраску раствор приобретал после осаждения платины и палладия. Из этого раствора Волластон выделил темно-красный порошок, прокалил его в атмосфере водорода и получил тяжелый белый металл — родий.
Вплоть до 20-ых годов прошлого столетия Россия закупала родий за рубежом. В стране не было специалистов-аффинеров, свойства родия и его «собратьев» были плохо изучены, а заграничные фирмы держали в секрете способы извлечения и очистки металлов платиновой группы.
В 1918 году в нашей стране открылся Институт по изучению платины и других благородных металлов. В первые же годы в нем были выполнены важные исследования по химии, аффинажу и анализу родия. А в 1925 году из уральской платины был получен первый отечественный родий.
Заслуга в этом принадлежит, прежде всего, выдающемуся ученому-химику Л. А. Чугаеву и его ученикам, впоследствии известным ученым И. И. Черняеву, В. В. Лебединскому и Н. К. Пшеницыну.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РОДИЯ
По внешнему виду компактный родий – красивый серебристый металл с голубоватым оттенком. Он обладает гранецентрированной кубической решеткой, параметр элементарной ячейки а = 0,3803 нм. Плотность при 20°C 12,41 г/см3. Температура плавления 1963 °C, кипения 3727 °C. В отличие от золота и платины родий плохо поддается механической обработке.
Поэтому прокатать или протянуть его в проволоку можно лишь при 800. 900°C. Проявляет свойства парамагнетика. Отражательная способность поверхности родия 80% для видимой части спектра.
Прочие характеристики:
— теплота плавления — 21,8 кДж/моль;
— теплота испарения — 494 кДж/моль;
— удельная теплоёмкость — 0,244 Дж/(K•моль);
— теплопроводность — 150 Вт/(м•K).
Родий в природе встречается виде устойчивого изотопа — 103Rh. Наиболее долгоживущие его изотопы с периодами полураспада: 101Rh (3,3 года), 102Rh (207 дней), 102mRh (2,9 года), 99Rh(16,1 дней).
Компактный родий исключительно устойчив к любым химическим воздействиям. Однако если взять сплав родия с цинком или кадмием и растворить его в соляной кислоте, а затем отфильтровать, то получится осадок мелкодисперсного родия, способный взрываться на воздухе.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РОДИЯ
Родий — благородный металл, по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину. На компактный родий не действуют ни кислоты, ни щелочи. Лишь мелко раздробленный родий медленно растворяется в горячей царской водке или концентрированной серной кислоте.
Родий весьма устойчив и к действию галогенов: с хлором, бромом и даже фтором он реагирует лишь после продолжительного нагревания. При этом в зависимости от температуры проведения реакций получаются галогениды различного состава. В частности, с хлором образуются хлориды одно-, двух- и трехвалентного родия RhCl, RhCl2, RhCl3. При высоких температурах родий медленно реагирует с серой, превращаясь в сульфиды RhS, RhS2, Rh2S5.
Мелкоизмельченный родий медленно окисляется только при температуре выше 600°C:
4Rh + 3O2 = 2Rh2O3.
Родий при нагревании на воздухе обладает своеобразным поведением. При температуре с 600 до 800 градусов на его поверхности образуется оксидная пленка — Rh2O3. При повышении температуры с 800 до 1000 градусов оксидная пленка на поверхности родия, снова разлагается до металла.
При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой:
2Rh + 6KHSO4 = 2K3Rh(SO4)3 + 3H2.
Гидроксид и оксид родия проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами с образованием комплексов Rh:
Rh2O3 + 12HCl = 2H3RhCl6 + 3H2O;
Rh(OH)3 + 6HCl = H3RhCl6 + 3H2O.
В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность образовывать комплексы [RhX3]3–, родий взаимодействует с хлором, например:
2Rh + 6NaCl + Cl2 = 2Na3[RhCl6].
При спекании реагирует с расплавами Na2O2 и BaO2:
2Rh + 3BaO2 = Rh2O3 + 3BaO.
Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF6, который образуется при прямом сжигании родия во фторе. Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор или NO:
2RhF6 + 3Cl2 = 2RhF3 + 6ClF.
Родий легко сплавляется с платиной, палладием, медью и другими металлами.
Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высоко токсичными и канцерогенными веществами. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.
Месторождения и добыча родия
Ежегодно в мире добывается менее 30 тонн родия. Главный экспортер этого металла — Южная Африка (приблизительно 80%). Промышленная добыча родия сложна, поскольку металл происходит в рудах, смешанных с другими металлами, такими как палладий, серебро, платина и золото.
Получение родия
Технология выделения родия зависит прежде всего от вида и состава перерабатываемого сырья. Рассмотрим получение родия из самородной платины.
С приисков сырая платина поступает на аффинажный завод, где ее загружают в фарфоровые котлы и обрабатывают царской водкой. Процесс идет при нагревании в течение суток. В результате родий переходит в раствор.
Затем на раствор действуют хлористым аммонием, чтобы осадить и отделить платину. Оставшийся раствор упаривают: образуется осадок, который состоит из нескольких солей. В нем до 6% родия. Этот осадок растворяют в воде и еще раз тем же способом отделяют платину. А раствор, в котором остались родий, рутений и палладий, по мере накопления направляют на очистку и разделение.
Далее нитритом натрия NaNO2 осаждают и отделяют от раствора осадок гидроокисей неблагородных металлов; родий при этом остается в растворе в форме Na3[Rh(NO2)6]. После этого с помощью NH4Cl из раствора на холоду выделяют родий; он уходит в виде малорастворимого комплекса (NH4)2Na[Rh(NO2)6]. Однако при этом вместе с родием в осадок переходит и иридий; другие же платиновые металлы – рутений, палладий и остатки платины – остаются в растворе.
Осадок растворяют в разбавленном едком натре и из этого раствора действием аммиака и NH4Cl снова осаждают родий – теперь уже в форме другого комплексного соединения [Rh(NH3)3(NO2)3]. Осадок отделяют и тщательно промывают раствором хлористого аммония.
Полученный садок снова загружают в котел с соляной кислотой и нагревают несколько часов. Происходит реакция:
2[Rh(NH3)3(NO2)3] + 6HCl > 2[Rh(NH3)3Cl3] +3NO2 + 3NO + 3H2O
с образованием нового комплексного соединения родия ярко-желтого цвета. Это триаминтрихлорид родия. Его тщательно промывают водой и только после этого приступают к выделению металлического родия.
Соль загружают в печь и прокаливают несколько часов при 800. 900°C. Комплексное соединение разлагается и образуется порошкообразный продукт смеси родия с его окислами. После охлаждения порошок еще раз тщательно промывают разбавленной царской водкой для удаления оставшегося незначительного количества неблагородных примесей, а затем снова загружают в печь и восстанавливают до металла, прокаливая в атмосфере водорода.
ПРИМЕНЕНИЕ РОДИЯ
Цена родия высока не только потому, что элемент драгоценный, но и потому что отраслей, где он нужен, больше чем самого металла. Однако, применяют его только там, где ему нет более дешевой и распространенной альтернативы.
Львиная доля добываемого родия потребляется автомобильной промышленностью. Отличные каталические свойства металла позволяют производить из его сплавов нейтрализаторы выхлопных газов.
Сплав родия с платиной является очень эффективным катализатором при производстве азотной кислоты путём окисления аммиака воздухом. Именно в этой сфере родию как металлу-катализатору нет аналогов.
Родий в сплавах с иридием и (или) платиной используют при производстве термопар, которые применяются для эффективного измерения высоких температур до 2200 градусов по Цельсию.
Крупный потребитель родия – стекольная промышленность. Из сплава родия с платиной (обычно 7% Rh) делают сосуды для плавления стекломассы и получения тончайших стеклянных и кварцевых нитей. Здесь родий также практически незаменим.
Поверхность родия обладает высокой отражательной способностью (80%) для видимой части спектра. Отражательная способность родия меньше, чем у серебра (95%), но зато его стойкость к действию корродирующих газов и высоких температур намного больше. Родированные поверхности не тускнеют даже в атмосфере вольтовой дуги. Поэтому родием покрывают рефлекторы прожекторов и технические зеркала прецизионных измерительных инструментов самого различного назначения.
Металлический родий используется для производства зеркал подвергающихся сильному нагреву (калению) для мощных лазерных систем (например фтороводородных лазеров), а так же для производства дифракционных решеток к приборам для анализа вещества (спектрометры).
Из драгоценного металла и фильтры жидкокристаллических мониторов. Потребность в них растет с каждым годом. Требуется все больше и больше родия на эту отрасль промышленности.
Родиевые детекторы применяются в реакторах для измерения нейтронного потока.
Существуют драгоценные минералы, кристаллы которых в искусственных условиях растут только на фильтрах из сплава платины и родия.
Родирование
Родий имеет красивый серебристо-белый оттенок, за который он очень ценится в ювелирной отрасли. Его отражательная способность очень велика, металл сверкает и переливается, его блеск великолепен. Поэтому родирование становится все более популярной процедурой в ювелирных мастерских.
Родирование – это нанесение тонкого слоя родия (0,1 – 0, 25 мкм) на поверхность ювелирных изделий. Покрытие улучшает не только внешний вид металлов, придавая поверхности платиновый блеск, но и их химические и механические свойства. Кроме того, родий не тускнеет со временем.
Достоинства родирования:
— блестящий платиновый цвет;
— стойкость изделия к механическим повреждениям, царапинам и т.п.
Недостатки родирования: — нельзя чистить ювелирное украшение с применением абразивов, так как можно повредить покрытие;
— после каждого ремонта изделия, его придется заново покрывать родием.
Родиевое покрытие не вечно, но срок его службы зависит от нескольких факторов, главный из которых — толщина. По опыту пользования, возобновление родиевого слоя на кольцах, серьгах, цепочках требуется раз в пять лет и реже – в зависимости от интенсивности использования изделия. Во многих случаях качественно выполненное родирование украшает металл десятилетиями.
ЦЕНА РОДИЯ НА МИРОВОМ РЫНКЕ
Известно всем, что драгоценные металлы не могут стоить дешево. А так как к этой категории относится и родий, цена за грамм металла, который к тому же является достаточно редким, тоже довольно высока.
Вплоть до ноября 2008 года стоимость родия неумолимо росла, достигнув своей шокирующей критической отметки в 10 100 долларов за тройскую унцию (около 31,5 грамма), после чего рухнула до 900 долларов.
На графике представлена цена родия за тройскую унцию в долларах США за последние 10 лет. Как видим, своего максимума родий достиг в 2008 году. Это и был звездный час родия: цена на него в 10 раз превысила цену на золото. С 2012 года цена драгоценного металла платиновой группы несколько стабилизировалась.
На графике представлена цена родия за тройскую унцию в долларах США с мая 2015 год.
Использование материала страницы допустимо только с письменного разрешения автора с обязательной прямой ссылкой на сайт mir-fin.ru.
Источник: mir-fin.ru
Родий — роза в благородном семействе металлов
Этот металл поражает многими качествами. Особенно ценой – на биржах за грамм чистого родия выкладывают сотни долларов. Но он того стоит.
Что представляет собой
Родий – это благородный металл, платиноид. 45-й элемент периодической системы Менделеева.
Родий – самый дорогой и твердый из платиноидов.
Выглядит родий по-разному:
- Соединения – розовые, красные. Поэтому новый элемент назвали родием – по-древнегречески «роза».
- Металл – голубовато-серебристый, с холодным аристократичным блеском.
- Порошок – серый до черноты.
Международное обозначение – Rhodium (Rh).
История открытия
Изначально металл считался отходом, побочным продуктом платинового производства.
Первым им заинтересовался в 1803 году британский химик Уильям Волластон.
Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%
Он исследовал платину с копей Южной Америки, проделав серию опытов:
- После растворения образцов царской водкой жидкость стала розово-красноватой.
- Когда платина с палладием выпали в осадок, образовался порошок багровых оттенков.
- Его прожарили в водороде.
Результатом стал массивный сероватый порошок.
Родий и Россия
Владея сказочными уральскими залежами, Россия закупала платиноиды за кордоном.
Переломным стал 1918 год: в стране начал работу Институт по изучению благородных металлов. Успех не заставил себя ждать.
Всего через семь лет из отечественной платины впервые извлекли Rhodium.
Родий в природе
Родий классифицируется как редкий элемент.
Массовая доля родия в недрах планеты – одна миллионная процента. Почти в 500 раз богаче метеориты.
Чистой родиевой руды не существует, элемент представлен другими видами:
- Компонент платиновых руд, золотоносных песков.
- Элемент осмиридиевых минералов в медно-никелевых залежах.
- Родистый невьянскит. Наиболее щедрый на родий минерал (более 10%).
Самостоятельного минерала Rhodium не найдено, он всегда выступает компаньоном.
Физико-химические характеристики
Родиевые соединения устойчивее к механическому, химическому воздействию, коррозии, чем платина или золото:
- Механическая обработка возможна только при 810-900°C.
- Раскаленная царская водка, крепкая серная кислота способны растворить лишь порошковые фракции, и то не сразу.
- Без проблем сплавляется с металлами (особенно платиноидами).
На воздухе родий окисляется в диапазоне 600-800°C. На уровне выше 800°C оксидная пленка с поверхности исчезает.
| Родий / Rhodium (Rh), 45 |
| 102,90550(2) а. е. м. (г/моль) |
| [Kr] 4d8 5s1 |
| 134 пм |
| 125 пм |
| (+3e)68 пм |
| 2,28 (шкала Полинга) |
| +0,8в |
| 5, 4, 3, 2, 1, 0 |
| 719,5 (7,46) кДж/моль (эВ) |
| 12,41 г/см³ |
| 1963°C |
| 3727°C |
| 21,8 кДж/моль |
| 494 кДж/моль |
| 24,95 Дж/(K·моль) |
| 8,3 см³/моль |
| кубическая гранецентрированная |
| a=3,803 Å |
| 480 K |
| (300 K) 150 Вт/(м·К) |
| 7440-16-6 |
Природный Rhodium не имеет формулы, поскольку состоит только из изотопа 103Rh.
Месторождения, способы добычи
До начала третьего тысячелетия «хранителем» большинства запасов руды была Россия с гигантскими залежами самородной платины на Урале и в Заполярье.
Сегодня лидерство по запасам у Мексики (43%), золотые пески которой перенасыщены родием. Далее идут месторождения ЮАР, Колумбии, США.
Ежегодный мировой объем добычи родия не превышает 31 тонны.
Экспортер металла номер один (80% объемов) – Южная Африка.
Источник: jgems.ru