STORIA, Proprietà, Struttura, Usi, Rischi di Rodio

Lui Rhodium È un metallo di transizione che appartiene al gruppo Paladio e il cui simbolo chimico è RH. È nobile, inerte in condizioni normali, mentre è raro e costoso, poiché è il secondo metallo meno abbondante nella crosta terrestre. Non ci sono anche minerali che rappresentano un metodo di ottenimento redditizio per questo metallo.

Sebbene il suo aspetto sia quello di un tipico metallo bianco argento, la maggior parte dei suoi composti condivide in comune una colorazione rossastra, oltre alle loro soluzioni look. Ecco perché a questo metallo è stato dato il nome di "Rhodon", che in greco significa rosa.

Metallic Rodio Pearl. Fonte: immagini ad alta risoluzione degli elementi chimici [CC di 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)]

Tuttavia, le sue leghe sono argento, sebbene costose, poiché sono mescolate con platino, paladio e iridio. Il suo carattere nobile alto lo rende un metallo quasi immunitario per le ossidazioni, nonché totalmente resistente all'attacco di acidi e basi forti; Pertanto, i loro rivestimenti aiutano a proteggere gli oggetti metallici, come i gioielli.

Oltre al suo uso ornamentale, il rodio può anche proteggere gli strumenti utilizzati ad alte temperature e sui dispositivi elettrici.

È popolarmente noto di più per aiutare a abbattere i gas tossici dalle auto (no_X) All'interno dei convertitori catalitici. Catalizza anche la produzione di composti organici, come mentolo e acido acetico.

È interessante notare che esiste solo in natura come isotopo ¹⁰³Rh e i suoi composti sono facili da ridurre il metallo grazie al suo nobile carattere. Di tutti i suoi numeri di ossidazione il +3 (RH³⁺) è il più stabile e abbondante, seguito da +1 e, in presenza di fluoro, +6 (RH⁶⁺).

Nel tuo stato metallico è innocuo per la nostra salute, a meno che non respiri le particelle disperse nell'aria. Tuttavia, i loro composti o sali colorati sono considerati cancerogeni, oltre ad essere fissi fortemente alla pelle.

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Storia

La scoperta del rodio era accompagnata da quella del paladio, entrambi i metalli furono scoperti dallo stesso scienziato: il chimico inglese William H. Wollaston, che nel 1803 stava esaminando un minerale di platino, presumibilmente dal Perù.

Sapevo grazie agli hippoliti-vittori-crocchetti, chimico francese, che nei minerali di platino erano sali rossastri il cui colore era probabilmente dovuto a un elemento metallico sconosciuto. Così, Wollaston ha digerito il suo minerale di platino in acqua reale e quindi neutralizza l'acidità della miscela risultante con NaOH.

Da questa miscela Wollaston aveva, attraverso le reazioni di precipitazione, per separare i composti metallici; platino separato come (NH₄)₂[Ptcl₆], dopo aver aggiunto NH₄Cl e altri metalli li hanno ridotti con zinco metallico. A questi metalli spugnosi hanno cercato di dissolverli con HNO₃, Lasciando due metalli e due nuovi elementi chimici: Paladio e Rodio.

Tuttavia, quando ha aggiunto acqua reale, notò che un metallo era appena sciolto, mentre formava un precipitato rosso con il NaCl: Na₃[RHCL₆] · NH₂O. Da qui è arrivato il suo nome: il colore rosso dei suoi composti, designato con la parola greca "Rhodon".

Questo sale lo ha ridotto con lo zinco metallico, ancora una volta, ottenendo così la spugia circondata. E da allora le tecniche di ottenere applicazioni migliorate, così come domanda e tecnologica, appaiono finalmente brillanti pezzi di rhodium.

Proprietà

Aspetto fisico

Metallo bianco argento, senza praticamente alcun strato di ossido a temperatura ambiente. Tuttavia, non è un metallo troppo malleabile, il che significa che quando si colpisce si romperà.

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Massa molare

102.905 g/mol

Punto di fusione

1964 ºC. Questo valore è superiore a quello del cobalto (1495 ºC), che riflette un aumento del legame metallico più forte scendendo attraverso il gruppo.

Punto di fusione

3695 ºC. È uno dei metalli con i punti di fusione più alti.

Densità

-12,41 g/ml a temperatura ambiente

-10,7 g/ml nel punto di fusione, cioè, proprio quando si scioglie o si scioglie

Calore di fusione

26,59 kJ/mol

Calore di vaporizzazione

493 kJ/mol

Capacità termica molare

24,98 J/(mol · K)

Elettronegatività

2,28 su scala Pauling

Energie di ionizzazione

-Primo: 719,7 kJ/mol (RH⁺ gassoso)

-Secondo: 1740 kJ/mol (RH²⁺ gassoso)

-Terzo: 2997 KJ/mol (RH³⁺ gassoso)

Conduttività termica

150 W/(M · K)

Resistività elettrica

43,3 nω · m a 0 ºC

Durezza MOHS

6

Ordine magnetico

Paramagnetico

Reazioni chimiche

Il rodio, sebbene sia un metallo nobile, non significa che sia un elemento inerte. Si ossida a malapena in condizioni normali; Ma quando viene riscaldato sopra i 600 ° C, la sua superficie inizia a reagire con l'ossigeno:

RH (S) +O₂(g) → RH₂O₃(S)

E il risultato è che il metallo perde la sua caratteristica luminosità d'argento.

Può anche reagire con il gas fluoro:

RH (S) +F₂(g) → RHF₆(S)

Il RHF₆ è nero. Se questo è riscaldato, può essere trasformato in RHF₅, Rilasciare il fluoro nell'ambiente. Quando la reazione di fluoro si sviluppa in condizioni secche, la formazione di RHF è favorita₃ (solido rosso) sopra che l'RHF₆. L'altro Halogenuros: RHCL₃, RHBR₃ e Rhi₃ Sono formati in modo simile.

Forse il più sorprendente della cavalcata metallica è la sua estrema resistenza all'attacco di sostanze corrosive: acidi e basi forti. Acqua di Regia, una miscela concentrata di acidi cloridi e nitrici, HCl-HNO₃, Puoi dissolverlo con difficoltà, che provoca una soluzione di colorazione rosa.

Sali fusi, come KHSO₄, Sono più efficaci per dissolverlo, perché portano alla formazione di complessi di rodio chirurgici.

Struttura elettronica e configurazione

Gli atomi di rodio si cristallizzano nella struttura cubica centrata su facce, FCC. Gli atomi RH rimangono uniti grazie al loro collegamento metallico, forza responsabile alla scala macro delle proprietà fisiche mesurabili del metallo. In questo collegamento gli elettroni di valenza intervengono, che sono indicati in base alla configurazione elettronica:

[Kr] 4D⁸ 5s¹

È quindi un'anomalia o un'eccezione, dal momento che ci si aspetterebbe che abbiano due elettroni nel suo orbitale 5S e sette nel 4D orbitale (obbedire al diagramma di Moeller).

Sono totali nove elettroni di Valencia che, insieme alle radio atomiche, definiscono il vetro FCC; Struttura apparentemente molto stabile, poiché poche informazioni sono di altre possibili forme allotropiche sotto diverse pressioni o temperature.

Questi atomi di RH, o meglio i loro cereali cristallini, possono interagire in modo tale da creare nanoparticelle con diverse morfologie.

Quando queste nanoparticelle RH crescono sopra un modello (un aggregato polimerico, per esempio), acquisiscono le forme e le dimensioni della loro superficie; Pertanto, le sfere mesoporose di Rhodio sono state progettate per soppiantare il metallo in alcune applicazioni catalitiche (che accelerano le reazioni chimiche senza consumate nel processo).

Numeri di ossidazione

Quando ci sono nove elettroni di Valencia, è normale supporre che il rodio possa "perderli tutti" nelle loro interazioni all'interno di un composto; cioè, supponendo l'esistenza del catione RH⁹⁺, con uno stato di ossidazione 9+ O (IX).

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I numeri di ossidazione positivi trovati per il rodio nei loro composti variano da +1 (RH⁺) a +6 (RH⁶⁺). Di tutti loro, i +1 e i +3 sono i più comuni, insieme al +2 e 0 (Metallic Rodio, RH⁰).

Ad esempio, in RH₂O₃ Il numero di ossidazione del rodio è +3, poiché se assume l'esistenza di RH³⁺ e un carattere ionico al 100%, la somma delle cariche sarà uguale a zero (RH₂³⁺O₃^2-).

Un altro esempio è rappresentato dall'RHF₆, in cui ora il suo numero di ossidazione è +6. Ancora una volta, solo l'onere totale del composto rimarrà neutro se si assume l'esistenza dell'RH⁶⁺ (Rh⁶⁺F₆^-).

Più elettronegativo è l'atomo con cui il rodio interagisce, maggiore è la sua tendenza a mostrare numeri di ossidazione più positivi; Questo è il caso di RHF₆.

Nel caso di RH⁰, corrisponde ai suoi atomi del cristallo FCC coordinato con molecole neutre; Ad esempio, CO, RH₄(CO)₁₂.

Come si ottiene il rodio?

Inconvenienti

A differenza di altri metalli, nessun minerale è disponibile sufficiente. Ecco perché è piuttosto un prodotto secondario della produzione industriale di altri metalli; in particolare i nobili o i loro coetanei (gli elementi del gruppo platino) e il nichel.

La maggior parte dei minerali utilizzati come materie prime provengono dal Sudafrica, in Canada e in Russia.

Il processo di ottenimento è complesso perché, anche se è inerte, il rodio è in compagnia di altri metalli nobili, oltre ad avere impurità difficili da eliminare. Pertanto, è necessario eseguire diverse reazioni chimiche per separarla dalla matrice mineralogica iniziale.

Processi

La sua piccola reattività chimica lo mantiene inalterabile mentre vengono estratti i primi metalli; Fino a quando non rimangono solo i nobili (l'oro tra loro). Quindi, questi nobili metalli vengono trattati e sciolti in presenza di sali, come Nahso₄, averli in una miscela liquida di solfati; In questo caso, l'RH₂(SW₄)₃.

A questa miscela di solfati, di cui per diverse reazioni chimiche ogni metallo è precipitato separato_X.

Il RH (OH)_X Redisuelve aggiunge HCl e quindi forma H₃RHCl₆, che è ancora sciolto e mostra un colore rosa. Poi h₃RHCl₆ Reagire con NH₄Cl e Nano₂ Per precipitare come (NH₄)₃[RH (no₂)₆".

Ancora una volta, il nuovo solido è Redisuelve in più HCl e il medio si riscalda fino a quando una spugna del rodio metallico precipita mentre impurità la combustione.

Applicazioni

Rivestimenti

Basso e piccolo e argento a doppio basso rivestito di rodio. Fonte: Mauro Caleb (https: // www.Flickr.com/foto/mauroestscritor/8463024136)

Il suo carattere nobile viene utilizzato per coprire pezzi metallici con una fodera dello stesso. In questo modo, gli oggetti d'argento si basano sul rodio per proteggerlo dall'ossidazione e dall'oscurità (formano uno strato nero di Au e AG₂S), oltre a diventare più riflettente (luminoso).

Tali rivestimenti vengono utilizzati in indumenti di gioielli, riflettori, strumenti ottici, contatti elettrici e filtri a raggi X nelle diagnosi di carcinoma mammario.

Leghe

Non solo è un metallo nobile ma anche difficile. Questa durezza può contribuire alle leghe che compone, specialmente quando si occupano di paladio, platino e iridio; di cui, quelli di RH-PT sono i più noti. Allo stesso modo, il rodio migliora la resistenza di queste leghe ad alte temperature.

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Ad esempio, le leghe di rodio-platino vengono utilizzate come materiale per produrre vasi in grado di modellare il vetro fuso; Nella produzione di termocosti, in grado di misurare alte temperature (oltre 1000 ° C); Cruci, abeti rossi per pulire le fibre, bobine di forni a induzione, motori a turbina per aereo, candele, ecc.

Catalizzatori

Un convertitore catalitico per auto. Fonte: Ballista [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/]]

Il rodio può catalizzare le reazioni come metallo puro o coordinato con ligandi organici (organi). Il tipo di catalizzatore dipende dalla reazione specifica destinata ad accelerare, oltre ad altri fattori.

Ad esempio, nella sua forma metallica può catalizzare la riduzione degli ossidi di azoto, no_X, Ai gas ambientali ossigeno e azoto:

2 n_X → X o₂ + N₂

Questa reazione si verifica costantemente quotidianamente: nei convertitori catalitici di veicoli e motociclette. Grazie a questa riduzione, i gas no_X Non contaminano le città in misura peggiore. A tal fine, sono state utilizzate nanoparticelle mesoporose del rodio, che migliorano ulteriormente la decomposizione dei gas_X.

Il composto [RHCL (PPH₃)₃], noto come wilkinson catalizzatore, viene utilizzato per l'idrogenare (aggiungi h₂) e idroformilari (aggiungi co e h₂) Alcheni, per formarsi a pari e aldeidi, rispettivamente.

I catalizzatori di rodio sono riassunti per idrogenari, carbonillari (ADD CO) e idroformilari. Il risultato è che molti prodotti dipendono da loro, come nel caso di Mentol, un composto chimico essenziale nella gomma da masticare; Oltre all'acido nitrico, cicloesano, acido acetico, organansilicios, tra gli altri.

Rischi

Il Rhodium per essere un metallo nobile, anche se si intrufolava nel nostro corpo, i suoi atomi di Rh non potevano (per quanto tu sapete) per essere metabolizzati. Pertanto, non rappresentano alcun rischio per la salute; A meno che non siano troppi atomi di RH dispersi nell'aria, il che potrebbe finire per accumularsi nei polmoni e nelle ossa.

Infatti, nei processi di rivestimenti di Rhodium su gioielli o gioielli d'argento, i gioielli sono esposti a queste "nuvole" di atomi; Motivo per cui hanno sofferto di disagio nel loro sistema respiratorio. Per quanto riguarda il rischio del suo solido finemente diviso, questo non è nemmeno infiammabile; Tranne quando brucia in presenza di₂.

I composti del rodio sono classificati come tossici e cancerogeni, i cui colori fanno profondamente la pelle. Qui si osserva un'altra chiara differenza su come le proprietà di un catione metallico variano rispetto a quelle del metallo appropriate.

E infine, in questioni ecologiche, la bassa abbondanza del rodio e la sua mancanza di assimilazione da parte delle piante lo rendono un elemento innocuo in caso di sversamenti o rifiuti; Finché è il rodio metallico.

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