Rodio
| Rodio | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Rutenio | Paladio → | ||||
| ||||
| Apariencia de una sustancia simple. | ||||
| muestras de rodio | ||||
| Propiedades del átomo | ||||
| Nombre, símbolo, número | Rodio / Rodio (Rh), 45 | |||
| Grupo , período , bloque |
9 (obsoleto 8), 5, elemento d |
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| Masa atómica ( masa molar ) |
102.90550(2) [1] a. m.e. ( g / mol ) | |||
| Configuración electrónica | [Kr] 4d 8 5s 1 | |||
| Radio del átomo | 134 horas | |||
| Propiedades químicas | ||||
| radio covalente | 125 p. m. | |||
| Radio de iones | (+3e)68 h | |||
| Electronegatividad | 2.28 (escala de Pauling) | |||
| Potencial de electrodo | +0.8v | |||
| Estados de oxidación | 0, +1, +2, +3, +4, +5 | |||
| Energía de ionización (primer electrón) |
719,5 (7,46) kJ / mol ( eV ) | |||
| Propiedades termodinámicas de una sustancia simple. | ||||
| Densidad (en n.a. ) | 12,41 g/cm³ | |||
| Temperatura de fusión | 1963°C | |||
| Temperatura de ebullición | 3727°C | |||
| Oud. calor de fusión | 21,8 kJ/mol | |||
| Oud. calor de evaporacion | 494 kJ/mol | |||
| Capacidad calorífica molar | 24,95 [2] J/(K mol) | |||
| Volumen molar | 8,3 cm³ / mol | |||
| La red cristalina de una sustancia simple. | ||||
| Estructura de celosía | FCC cúbico |
|||
| Parámetros de celosía | a=3,803 Å | |||
| Debye temperatura | 480K _ | |||
| Otras características | ||||
| Conductividad térmica | (300 K) 150 W/(m·K) | |||
| número CAS | 7440-16-6 | |||
| 45 | Rodio |
| Rh102.9055 | |
| 4d 8 5s 1 | |
Rodio ( símbolo químico - Rh ; lat. Rh odium ) - un elemento químico del noveno grupo (según la clasificación obsoleta - un subgrupo secundario del octavo grupo, VIIIB), el quinto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 45.
La sustancia simple rodio es un metal de transición sólido de color blanco plateado . Metal noble del grupo del platino .
Historia
Descubierto en Inglaterra en 1803 por William Hyde Wollaston mientras trabajaba con platino nativo [3] . En 1804, William Wollaston informó a la Royal Society que había descubierto nuevos metales previamente desconocidos, paladio y rodio , en el mineral de platino de América del Sur [4] . En un esfuerzo por purificar el platino "en bruto" aislado del mineral de impurezas de oro y mercurio , lo disolvió en agua regia y luego lo precipitó de la solución con amoníaco . La solución restante tenía un tinte rosado, lo que no podía explicarse por la presencia de impurezas entonces conocidas. La adición de zinc a esta solución condujo a la formación de un precipitado negro, que incluía otros metales como cobre, plomo, paladio y rodio. El ácido nítrico diluido disolvió todo menos el paladio y el rodio.
Wollaston descubrió que si intenta disolver este sedimento seco nuevamente con agua regia, solo se disuelve una parte. Después de diluir la solución con agua, Wollaston le agregó cianuro de potasio , lo que provocó una precipitación abundante de un color ya anaranjado que, al calentarse, primero adquirió un color gris y luego se fundió en una gota de metal - paladio, que fue más ligero que el mercurio en gravedad específica [4] . (Véase también la historia del descubrimiento del paladio ).
A la parte restante sin disolver, Wollaston añadió cloruro de sodio. Después de lavar con etanol , el precipitado rosa-rojo reaccionó con zinc, lo que desplazó al rodio del compuesto iónico como metal libre [5] .
Wollaston fue el primero en comenzar a investigar las propiedades del rodio: determinó su densidad y describió algunas aleaciones y compuestos. Muchos químicos destacados del siglo XIX también dedicaron su trabajo al metal, entre ellos Berzellius , Vauquelin y Claus , y de los posteriores, Jergensen, Leydie y Wilm [6] .
Después del descubrimiento, el rodio encontró solo un uso menor: a finales de los siglos XIX y XX, los termopares que contenían rodio se usaban para medir temperaturas de hasta 1800 ° C. La primera aplicación importante fue la galvanoplastia con fines decorativos y como protección anticorrosión. Sin embargo, la mayor demanda de rodio surgió después de la introducción de un convertidor catalítico de tres vías en 1976 por parte de Volvo , en el que el platino y el rodio proporcionan la descomposición de los óxidos de nitrógeno en nitrógeno molecular inerte y oxígeno, y el platino y el paladio unen el oxígeno libre formado. con hidrocarburos de combustible no quemado y monóxido de carbono [7] .
Origen del nombre
Wollaston sugirió el nombre "Rodio" como una alusión a otro griego. ῥόδον - rosa , ya que los compuestos típicos de rodio (III) tienen un color rojo oscuro intenso. Fueron los compuestos de rodio los que colorearon el resto de la solución de rosa después de la precipitación del platino en los experimentos de Wollaston. Se puede ver un color rojo aún más saturado al disolver directamente el metal en agua regia .
Contenido en la naturaleza
El rodio es un elemento traza muy raro. Solo el isótopo 103 Rh se encuentra en la naturaleza. El contenido promedio de rodio en la corteza terrestre es 1⋅10 −7 % en peso, en meteoritos de piedra 4.8⋅10 −5 %. El contenido de rodio es elevado en las rocas ígneas ultramáficas . No tiene minerales propios. Se encuentra en algunas de las arenas doradas de América del Sur. Se encuentra en minerales de níquel y platino como un compuesto simple. Hasta el 43% del rodio proviene de depósitos de oro mexicanos. También se encuentra en una mezcla isomórfica de minerales del grupo del iridio osmico (hasta 3,3%), en minerales de cobre-níquel. Una rara variedad de iridio ósmico, la nevyanskita de rodio , es el mineral más rico en rodio (hasta un 11,3 %).
Depósitos
Menos de 30 toneladas de rodio se extraen anualmente en el mundo. En 2019 se extrajeron 757 mil onzas (23.542,7 kg) [8] . Los depósitos de rodio se encuentran en el territorio de Sudáfrica (representa el 60% de la producción), Canadá , Colombia , Rusia [8] [9] .
Propiedades físicas
La configuración electrónica completa del átomo de rodio es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 8 5s 1
El rodio es un metal duro de color gris plateado . El rodio químicamente puro, obtenido a partir de sales por reducción, tiene la forma de un polvo gris claro o una esponja que, al fusionarse, forma un metal que se parece al aluminio en su color [2] [10] .
El polvo de rodio muy fino es negro y se llama negro de rodio . Esta forma se obtiene reduciendo las sales con hidrazina , formalina o formiato de amonio . El negro de rodio es similar en sus propiedades al negro de platino : tiene fuertes propiedades catalíticas y también es capaz de absorber hidrógeno de forma activa [11] .
El rodio tiene una alta reflectancia de los rayos electromagnéticos en la parte visible del espectro , por lo que es muy utilizado para la fabricación de espejos de "superficie" .
Isótopos de rodio
Todo el rodio natural consiste en el isótopo 103 Rh. isótopos de vida más larga
| Isótopo | Media vida |
|---|---|
| 101 derecho | 3,3 años |
| 102 derecho | 207 dias |
| 102m derecho | 2,9 años |
| 99 Rh | 16,1 días |
Propiedades químicas
El rodio es un metal noble que supera al platino en resistencia química en la mayoría de los ambientes corrosivos . El rodio metálico se disuelve en agua regia cuando se hierve, en KHSO 4 fundido , en ácido sulfúrico concentrado cuando se calienta, y también electroquímicamente , anódicamente , en una mezcla de peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico.
El rodio se caracteriza por una alta resistencia química. Interactúa con los no metales solo a una temperatura de calor rojo . El rodio finamente molido solo se oxida lentamente a temperaturas superiores a 600 °C:
Cuando se calienta, el rodio reacciona lentamente con ácido sulfúrico concentrado, solución de hipoclorito de sodio y bromuro de hidrógeno . Durante la sinterización, reacciona con fundidos de hidrogenosulfato de potasio KHSO 4 , peróxido de sodio Na 2 O 2 y peróxido de bario BaO 2 :
El rodio reacciona lentamente con ácido perclórico concentrado incluso a temperatura ambiente. El calentamiento aumenta la velocidad: 9HClO4+2Rh=2Rh(ClO4)3+3HClO3+3H2O![{\mathsf {2Rh+6KHSO_{4}\rightarrow 2K_{3}[Rh(SO_{4})_{3}]+3H_{2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4fa93be51cad4083bc95f8e272c224b09cdbcf02)
En presencia de cloruros de metales alcalinos , cuando es posible formar complejos [RhX 6 ] 3− , el rodio interactúa con el cloro , por ejemplo:
![{\displaystyle {\mathsf {2Rh+6NaCl+3Cl_{2}\rightarrow 2Na_{3}[RhCl_{6}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/53dd680b42b5e131425a9c9fdf57ef9f9c80a487)
Cuando se expone a soluciones acuosas de sales y complejos de rodio (III) con álcalis, se forma un precipitado de hidróxido de rodio Rh (OH) 3 :
![{\mathsf {2Na_{3}[RhCl_{6}]+3NaOH\rightarrow Rh(OH)_{3}\downarrow +6NaCl))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/583dffb8daf966b0b10ef9afff9ed18a5aabd720)
El hidróxido y el óxido de rodio (III) exhiben propiedades básicas e interactúan con los ácidos para formar complejos de Rh (III):
![{\mathsf {Rh_{2}O_{3}+12HCl\rightarrow 2H_{3}[RhCl_{6}]+3H_{2}O))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c45fccef216b611506861ff5a7afadafa5e559c0)
El rodio exhibe el estado de oxidación más alto +6 en el hexafluoruro RhF 6 , que se forma por combustión directa de rodio en flúor . La conexión es inestable. En ausencia de vapor de agua, el hexafluoruro oxida el cloro libre:
En los estados de oxidación inferiores +1 y +2, el rodio forma compuestos complejos .
Conseguir
El rodio se extrae del platino nativo [9] . El platino nativo en bruto se coloca en calderos de porcelana, después de lo cual se trata con agua regia cuando se calienta durante un día. El rodio, casi todo el platino, el paladio , los metales básicos ( hierro , cobre y otros), parcialmente el rutenio y el iridio se disuelven, y el osmio, el iridio, el cuarzo, el cromo, el mineral de hierro y otras impurezas permanecen en el precipitado. El hexacloroplatinato de amonio (IV) (NH 4 ) 2 PtCl 6 se aísla mediante la adición posterior a la solución de cloruro de amonio . La solución restante se evapora, queda hasta un 6% de rodio en el precipitado, también están presentes paladio, rutenio, iridio, platino (todos ellos no se pueden separar con NH 4 Cl) y metales básicos. Este precipitado se disuelve en agua y el platino se vuelve a separar de la misma forma. La solución en la que quedaron rodio, rutenio y paladio se envía para su purificación y separación.
El rodio se extrae de varias formas. Existe un método propuesto por el científico soviético V. V. Lebedinsky en 1932. Primero, la solución se trata con nitrito de sodio NaNO 2 . De este modo, los hidróxidos de metales básicos se precipitan y se separan de la solución. El rodio se almacena en solución en forma de Na 3 [Rh(NO 2 ) 6 ]. Posteriormente, por la acción del NH 4 Cl sobre la solución en frío, se aísla el rodio en forma de un complejo poco soluble (NH 4 ) 2 Na[Rh(NO 2 ) 6 ]. Sin embargo, junto con el rodio, también precipita el iridio. Los otros metales de platino (rutenio, paladio y residuos de platino) permanecen en solución.
El precipitado se trata con sosa cáustica diluida, lo que permite su disolución. El rodio vuelve a precipitarse de la solución resultante por la acción del amoníaco y el NH 4 Cl. La precipitación se produce debido a la formación de un compuesto complejo poco soluble [Rh(NH 3 ) 3 (NO 2 ) 3 ]. El precipitado separado se lava a fondo con solución de cloruro de amonio. Después de eso, el precipitado se trata con ácido clorhídrico, calentándolo durante varias horas. La reacción tiene lugar:
![{\displaystyle {\mathsf {2[Rh(NH_{3})_{3}(NO_{2})_{3}]+6HCl\rightarrow 2[Rh(NH_{3})_{3}Cl_{ 3}]+3NO_{2}+3NO+3H_{2}O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/51233fdbb8622518b2a2ce4eb69bc6ed20439d4b)
con la formación de tricloruro de triamina de rodio amarillo brillante. El precipitado se lava a fondo con agua, llevándolo a un estado adecuado para aislar el rodio metálico. El compuesto resultante se calcina durante varias horas a 800–900°C. El resultado del proceso es un producto en polvo de una mezcla de rodio con sus óxidos. El polvo se enfría, se lava con agua regia diluida para eliminar la cantidad insignificante restante de impurezas base, después de lo cual se reduce a metal a alta temperatura en un entorno de hidrógeno .
Debido al volumen muy limitado de rodio natural extraído, se está considerando la opción de aislar su isótopo estable de fragmentos de fisión de combustible nuclear (uranio, plutonio, torio), entre los cuales el rodio se acumula gradualmente en cantidades significativas, hasta 130-180 gramos. por tonelada de fragmentos. Dada la industria de energía nuclear desarrollada en los países industriales más grandes, el volumen de producción de rodio de reactor puede ser varias veces mayor que su producción a partir de minerales. Puede ser necesario investigar los modos de operación del reactor en los que la cantidad de rodio como porcentaje de la masa de los fragmentos es mayor, y así la industria nuclear puede convertirse en el principal proveedor de rodio del mercado mundial.
Aplicación
Catalizadores
El rodio se usa en catalizadores: hasta el 81% de toda su producción se dirige a esta área. Principales áreas de aplicación:
- En filtros-neutralizadores catalíticos de gases de escape de vehículos.
- Como catalizador en diversas reacciones, como la producción de ácido acético a partir de metanol .
- Una aleación de rodio y platino es un catalizador muy eficaz para la producción de ácido nítrico por oxidación del amoníaco con aire , y no existe una alternativa económicamente viable a su uso.
Material estructural
- En la producción de productos de vidrio ( platino -aleación de rodio se utiliza en la fabricación de troqueles para estirar hilos de vidrio), así como pantallas de cristal líquido . Debido al crecimiento en la producción de dispositivos de cristal líquido, el consumo de rodio está creciendo rápidamente: en 2003, se utilizaron 0,81 toneladas en la producción de vidrio, en 2005, 1,55 toneladas de rodio.
- El rodio metálico se utiliza para la producción de espejos para sistemas láser de alta potencia sometidos a un fuerte calentamiento (por ejemplo, láseres de fluoruro de hidrógeno ), así como para la producción de rejillas de difracción para dispositivos de análisis de sustancias: espectrómetros .
- Los crisoles hechos de aleaciones de platino y rodio se utilizan en investigaciones de laboratorio, así como para hacer crecer algunas gemas y cristales electroópticos.
Termopares
- Termopares platino-rodio y otros. En particular, las aleaciones de rodio-iridio (por ejemplo, IR 40\60) han encontrado una amplia aplicación para mediciones muy eficientes y duraderas de altas temperaturas (hasta 2200 °C).
Material de los pares de contactos
Debido a su alta resistencia a la erosión eléctrica , el rodio y sus aleaciones se utilizan como material para contactos: interruptores de láminas , conectores , contactos deslizantes .
Joyería
Para obtener recubrimientos resistentes al desgaste y a la corrosión, se utilizan electrolitos galvánicos de rodio (principalmente sulfato , sulfamato y fosfato ).
El brillo blanco frío del rodio en el engaste combina bien con diamantes , zirconia cúbica y otras piedras. Los cubiertos también están chapados en rodio para evitar que se deslustren. La aplicación de baño de rodio a las joyas reduce el desgaste y aumenta la dureza de la superficie del producto, protegiéndola de arañazos.
En 2009, una de las casas de moneda privadas de EE . UU . produjo la primera moneda de rodio del mundo. Debido al altísimo punto de fusión del rodio, fue necesario desarrollar un proceso especial para la producción de monedas, ya que las anteriores no encajaban. Las monedas emitidas no son un medio de pago y se utilizan únicamente como objeto de inversión [12] .
En 2014, el Banco Nacional de Ruanda emitió una moneda de rodio de 10 francos ruandeses como moneda de curso legal [13] .
Tecnología nuclear
Los detectores de rodio se utilizan en reactores nucleares para medir el flujo de neutrones.
Precios
El rodio está sujeto a las mayores fluctuaciones de precios de todos los metales preciosos: su precio ha cambiado cientos de veces durante el último medio siglo. En febrero de 2006, los precios del rodio alcanzaron un récord de $3500 por onza troy [14] . En enero de 2008, los precios del rodio establecieron un nuevo récord de 7.000 dólares la onza. Después de alcanzar un máximo de 10.100 dólares la onza, el precio del rodio cayó a 900 dólares a finales de noviembre de 2008 debido a la crisis del automóvil. El 19 de noviembre de 2009, el precio del metal subió a $2.600 por onza.
A partir de septiembre de 2015, el precio promedio del rodio es de $756,67 por onza [15] .
El precio más bajo de los últimos años para el rodio se observó en agosto de 2016 y ascendió a $ 625 por onza, después de lo cual el precio del metal ha ido en constante crecimiento. El precio de la onza a fines de enero de 2020 alcanzó los $10 165 [16] , el 20 de febrero de 2021 el precio superó los $20 000 y a fines de marzo de 2021 el precio alcanzó un récord de $30 000 [17] , luego de lo cual comenzó desistir.
Rol biológico e impacto fisiológico
Los compuestos de rodio son bastante raros en la vida cotidiana y sus efectos en el cuerpo humano no se comprenden completamente. En general, son altamente tóxicos y cancerígenos . El uso de cloruro de rodio 12,6 mg/kg de peso de rata es una dosis letal para la mitad del grupo ( DL 50 ). Las sales de rodio pueden manchar fuertemente la piel humana.
Véase también
Notas
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Pesos atómicos de los elementos 2011 (Informe Técnico IUPAC ) // Química Pura y Aplicada . - 2013. - Vol. 85 , núm. 5 . - P. 1047-1078 . -doi : 10.1351 / PAC-REP-13-03-02 .
- ↑ 1 2 Belyaev, 1995 .
- ↑ Fiódorov, 1966 , pág. 5.
- ↑ 1 2 Biblioteca popular de elementos químicos. Libro Uno "Hidrógeno - Paladio". ed. 3er. — M.: Nauka, 1983.
- ↑ Griffith, WP (2003). “Bicentenario de los cuatro metales del grupo del platino: osmio e iridio: eventos relacionados con sus descubrimientos”. Revisión de metales de platino . 47 (4): 175-183.
- ↑ Fiódorov, 1966 , pág. 5-8.
- ↑ Diablos, R.; Farrauto, Robert J. (2001). "Catalizadores de escape de automóviles". Catálisis aplicada A: General . 221 (1-2): 443-457. DOI : 10.1016/S0926-860X(01)00818-3 .
- ↑ 1 2 Bloomberg - El metal más precioso del mundo deja todo lo demás en el polvo . Consultado el 4 de mayo de 2020. Archivado desde el original el 8 de abril de 2020.
- ↑ 1 2 Biblioteca popular de elementos químicos. rodio _ Consultado el 25 de marzo de 2007. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2007.
- ↑ Fiódorov, 1966 , pág. catorce.
- ↑ Fiódorov, 1966 , pág. 14-15.
- ↑ Noticias de joyería. Periódico diario para profesionales . Consultado el 28 de julio de 2018. Archivado desde el original el 28 de julio de 2018.
- ↑ Omnicoin . Consultado el 29 de agosto de 2018. Archivado desde el original el 29 de agosto de 2018.
- ↑ Gráficos de rodio . Consultado el 13 de noviembre de 2007. Archivado desde el original el 10 de noviembre de 2007.
- ↑ Mercados mundiales de materias primas: noticias, reseñas, estadísticas, precios . www.cmmarket.ru Consultado el 31 de octubre de 2015. Archivado desde el original el 26 de octubre de 2015.
- ↑ El precio del rodio alcanzó otro récord, superando los $10,000 por onza . Consultado el 11 de marzo de 2020. Archivado desde el original el 16 de junio de 2021.
- ↑ Afriforesight: El precio del rodio alcanza los $30 000 la onza y podría subir más . Consultado el 24 de diciembre de 2021. Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2021.
Literatura
- Belyaev A.V. Rodio // Enciclopedia química : en 5 volúmenes / Ch. edición N. S. Zefirov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1995. - T. 4: Polímero - Tripsina. - S. 270-271. — 639 pág. - 40.000 copias. — ISBN 5-85270-039-8 .
- Fiódorov I. A. Rhodiy / otv. edición Chernyaev II - Nauka, 1966. - 2000 ejemplares.
Enlaces
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| compuestos de rodio | |
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