Что такое Родий, rhodium, характеристики, свойства

Родий — это химический элемент Rh (химический символ — Rh; лат. Rhodium) — элемент девятой группы (в старой системе — побочной подгруппы восьмой группы) пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер — 45. Простое вещество родий — твёрдый переходный металл серебристо-белого цвета. Благородный металл платиновой группы.

Происхождение названия
От др.-греч. ῥόδον — роза, типичные соединения родия (III) имеют глубокий тёмно-красный цвет. Его можно увидеть, растворив металл в царской водке.

Родий класс химических элементов

Элемент Rh — относится к группе, классу хим элементов (…)

Элемент Rh свойство химического элемента Родий Rhodium

Основные характеристики и свойства элемента Rh…, его параметры.

формула химического элемента Родия Rhodium

Химическая формула Родийа:

Атомы Родий Rhodium химических элементов

Атомы Rhodium хим. элемента

Rhodium Родий ядро строение

Строение ядра химического элемента Rhodium — Rh,

История открытия Родий Rhodium

Открытие элемента Rhodium — Открыт в Англии в 1803 году Уильямом Гайдом Волластоном в ходе работ с самородной платиной. Подробнее историю открытия см. в статье палладий.

Родий Rhodium происхождение названия

Откуда произошло название Rhodium …

Распространённость Родий Rhodium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Rh …

Получение Родий Rhodium

Rhodium — получение элемента

Физические свойства Родий Rhodium

Основные свойства Rhodium

Изотопы Rhodium Родий

Наличие и определение изотопов Rhodium

Rh свойства изотопов Родий Rhodium

Химические свойства Родий Rhodium

Определение химических свойств Rhodium

Меры предосторожности Родий Rhodium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Rhodium

Содержание в природе

Родий очень редкий и рассеянный элемент. В природе встречается только изотоп 103 Rh. Среднее содержание родия в земной коре 1⋅10 −7 % по массе, в каменных метеоритах 4,8⋅10 −5 %. Содержание родия повышено в ультраосновных изверженных породах . Собственных минералов не имеет. Содержится в некоторых золотых песках Южной Америки. Содержится в никелевых и платиновых рудах в виде простого соединения. До 43 % родия приходится на мексиканские золотые месторождения. Также содержится в изоморфной примеси минералов группы осмистого иридия (до 3,3 %), в медноникелевых рудах. Редкая разновидность осмистого иридия — родиевый невьянскит — самый богатый родием минерал (до 11,3 %).

Месторождения

Ежегодно в мире добывается менее 30 тонн родия. Месторождения родия находятся на территории ЮАР , Канады, Колумбии, РФ

Получение

Родий извлекают из самородной платин. Сырую самородную платину помещают в фарфоровые котлы, после чего обрабатывают царской водкой при нагревании в течение суток. Родий, почти вся платина, палладий, неблагородные металлы (железо, медь и другие), частично рутений и иридий переходят в раствор, а в осадке остаётся осмистый иридий, кварц, хромистый железняк и другие примеси. Оставшийся раствор упаривают, в осадке остаётся до 6 % родия, присутствуют также палладий, рутений, иридий, платина (всю её с помощью NH 4 Cl отделить не удаётся) и неблагородные металлы. Этот осадок растворяют в воде и ещё раз тем же способом отделяют платину. Раствор, в котором остались родий, рутений и палладий, направляют на очистку и разделение.

Родий извлекают разными способами. Известен способ, предложенный советским учёным В. В. Лебединским в 1932 г. Вначале на раствор действуют нитритом натрия NaNO 2 . Таким образом осаждают и отделяют от раствора гидроокиси неблагородных металлов. Родий сохраняется в растворе в форме Na 3 [Rh(NO 2 )6 ]. После этого действием NH 4 Cl на раствор на холоде выделяют родий в виде малорастворимого комплекса (NH 4 )2 Na[Rh(NO 2 )6 ]. Однако при этом вместе с родием в осадок переходит и иридий. Другие платиновые металлы — рутений, палладий и остатки платины — остаются в растворе.

На осадок действуют разбавленным едким натром, что позволяет растворить его. Из полученного раствора действием аммиака и NH 4 Cl снова осаждают родий. Осаждение происходит за счёт образования малорастворимого комплексного соединения [Rh(NH 3 )3 (NO 2 )3 ]. Отделенный осадок тщательно промывают раствором хлористого аммония. После этого осадок обрабатывают соляной кислотой, нагревая его в ней в течение нескольких часов. Протекает реакция:

2[Rh(NH 3 )3 (NO 2 )3 ] + 6HCl → 2[Rh(NH 3 )3 Cl 3 ] +3NO 2 + 3NO + 3H 2 O

с образованием триаминтрихлорида родия ярко-жёлтого цвета. Осадок тщательно промывают водой, переводя в состояние, пригодное для выделения металлического родия. Прокаливание полученного соединения проводят в течение нескольких часов при 800—900 °C. Итогом процесса является порошкообразный продукт смеси родия с его окислами. Порошок охлаждают, промывают разбавленной царской водкой с целью удаления оставшегося незначительного количества неблагородных примесей, после чего при высокой температуре восстанавливают до металла в среде водорода.

Физические свойства

Родиевая фольга и проволока

Родий — твёрдый металл серебристо-серого цвета. Имеет высокий коэффициент отражения электромагнитных лучей видимой части спектра , поэтому широко используется для изготовления «поверхностных» зеркал .

Изотопы родия

Природный родий состоит из изотопа 103 Rh. Наиболее долгоживущие изотопы

Изотоп Период полураспада
101 Rh 3,3 года
102 Rh 207 дней
102m Rh 2,9 года
99 Rh 16,1 дней

Химические свойства

Родий — благородный металл , по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину . Металлический родий растворяется в царской водке при кипячении , в расплаве КНSО 4 , в концентрированной серной кислоте при нагревании, а также электрохимически , анодно — в смеси перекиси водорода и серной кислоты.

Родий характеризуется высокой химической устойчивостью. С неметаллами он взаимодействует только при температуре красного каления . Мелко измельчённый родий медленно окисляется только при температуре выше 600 °C:

{\\mathsf {4Rh+3O_{2}\\rightarrow 2Rh_{2}O_{3}}}При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой , раствором гипохлорита натрия и бромоводорода.

При спекании реагирует с расплавами гидросульфата калия KHSO 4 , пероксида натрия Na 2 O2 и пероксида бария BaO 2 :

{\\mathsf {2Rh+6KHSO_{4}\\rightarrow 2K_{3}[Rh(SO_{4})_{3}]+3H_{2}}}
{\\mathsf {2Rh+3BaO_{2}\\rightarrow Rh_{2}O_{3}+3BaO}}В присутствии хлоридов щелочных металлов , когда есть возможность образовывать комплексы [RhX 6 ]3− , родий взаимодействует с хлором , например:

{\\displaystyle {\\mathsf {2Rh+6NaCl+3Cl_{2}\\rightarrow 2Na_{3}[RhCl_{6}]}}}При действии на водные растворы солей и комплексов родия (III) щелочами образуется осадок гидроксида родия Rh(OH) 3 :

{\\mathsf {2Na_{3}[RhCl_{6}]+3NaOH\\rightarrow Rh(OH)_{3}\\downarrow +6NaCl}}Гидроксид и оксид родия (III) проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами с образованием комплексов Rh (III):

{\\mathsf {Rh_{2}O_{3}+12HCl\\rightarrow 2H_{3}[RhCl_{6}]+3H_{2}O}}Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF 6 , который образуется при прямом сжигании родия во фторе . Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор:

{\\mathsf {2RhF_{6}+3Cl_{2}\\rightarrow 2RhF_{3}+6ClF}}В низших степенях окисления +1 и +2 родий образует комплексные соединения .

Применение родия

Катализаторы

  • Родий применяется в катализаторах (до 81 % всего производства), в том числе в каталитических фильтрах-нейтрализаторах выхлопных газов автомобилей
  • Применяется как катализатор в различных реакциях, например, при получении уксусной кислоты из метилового спирта .
  • Сплав родия с платиной — очень эффективный катализатор для производства азотной кислоты окислением аммиака воздухом, и до сих пор его применению нет альтернативы.

Конструкционный материал

  • при производстве стекла (сплав платина -родий — фильеры для стеклонитей, для жидкокристаллических экранов). В связи с ростом производства жидкокристаллических устройств потребление родия быстро растёт (в 2005 в производстве стекла было использовано 1,55 тонны родия, в 2003 — 0,81 тонны).
  • Металлический родий используется для производства зеркал, подвергающихся сильному нагреву (калению) для мощных лазерных систем (например, фтороводородных лазеров ), а также для производства дифракционных решёток к приборам для анализа вещества (спектрометры).
  • Тигли из платино-родиевых сплавов используются в лабораторных исследованиях и для выращивания некоторых драгоценных камней и электрооптических кристаллов.

Термопары

  • Термопары платина-родий и др., для очень эффективного и долговечного измерения высоких (до 2200 °C) температур нашли широкое применение сплавы родия с иридием (например, ИР 40\\60).

Материал контактных пар

Благодаря высокой стойкости к электроэрозии родий и его сплавы применяются в качестве материала для контактов ( герконы , разъёмы , скользящие контакты ).

Ювелирное дело

Используются гальванические электролиты родирования (преимущественно сульфатные , сульфаматные и фосфатные ) для получения износостойких и коррозионноустойчивых покрытий.

Холодный белый блеск родия хорошо сочетается с бриллиантами , фианитами и др. вставками. Также родий добавляют в качестве легирующей, укрепляющей добавки в платину и палладий. Родием также покрывают изделия из серебра , что предотвращает их потемнение. Нанесение на ювелирное изделие родиевого покрытия уменьшает износ и увеличивает твёрдость изделия, защищая от царапин, и придаёт яркий блеск.

В 2009 году частный монетный двор США впервые в мире выпустил монету из чистого родия. Из-за крайне высокой температуры плавления данного металла американским монетным двором был разработан особый процесс производства монет из родия. Монеты из родия были выпущены не как платёжное средство, а в качестве объекта инвестирования средств

В 2014 году Национальный банк Руанды впервые в мире выпустил монету из чистого родия, как платёжное средство. Монета была выпущена достоинством 10 руандийских франков .

Ядерные реакторы

Родиевые детекторы применяются в реакторах для измерения нейтронного потока.

Биологическая роль и физиологическое воздействие

Родий не играет биологической роли.

Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высокотоксичными и канцерогенными веществами . LD 50 хлорида родия для крыс — 12,6 мг/кг. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.

Стоимость Родий Rhodium

Рыночная стоимость Rh, цена Родий Rhodium В феврале 2006 цены на родий достигли рекордного значения 3500 долл. за тройскую унцию . В январе 2008 года цены на родий установили новый рекорд — 7000 долл. за унцию. После пика в 10100 долл. за унцию цена на родий упала до 900 долл на конец ноября 2008 в связи с кризисом в автомобилестроении. 19 ноября 2009 года цена металла поднялась до 2600 долларов за унцию.

Реакторный родий 130—180 грамм на тонну осколков деления ядерного топлива урана, плутония, тория

В связи с очень высокими ценами на чистый родий и при значительном спросе и малом объёме добываемого родия встаёт актуальная задача для решения острого дефицита родия, выделение его стабильного изотопа из осколков деления ядерного топлива (урана, плутония, тория), где он накапливается в значительных количествах (до 130—180 граммов на тонну осколков), и учитывая развитую атомную энергетику в крупнейших индустриальных странах, объём добычи реакторного родия в несколько раз превысит его добычу из руд.

Необходимы исследования также и по вопросу режимов работы реакторов, при которых количество родия в процентном отношении к массе осколков будет выше, и таким образом атомная промышленность может стать основным поставщиком родия на мировой рынок.

По состоянию на сентябрь 2015 года средняя цена на родий составляет 756,67 долл. за унцию

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Rh