Das Rhodium Es ist ein Übergangsmetall, das zur Palladiumgruppe gehört und dessen chemisches Symbol Rh ist. Es ist edel, unter normalen Bedingungen inert, während es selten und teuer ist, da es das am zweithäufigsten vorkommende Metall in der Erdkruste ist. Es gibt auch keine Mineralien, die eine rentable Methode zur Gewinnung dieses Metalls darstellen..
Obwohl es wie ein typisches silberweißes Metall aussieht, haben die meisten seiner Verbindungen eine gemeinsame rötliche Färbung, zusätzlich zu der Tatsache, dass ihre Lösungen rosafarbene Töne aufweisen. Deshalb erhielt dieses Metall den Namen "Rhodon", griechisch für Pink..
Seine Legierungen sind jedoch sowohl Silber als auch teuer, da es mit Platin, Palladium und Iridium gemischt wird. Sein hoher edler Charakter macht es zu einem Metall, das nahezu oxidationsunempfindlich und absolut resistent gegen Angriffe durch starke Säuren und Basen ist. Daher tragen ihre Beschichtungen zum Schutz von Metallgegenständen wie Schmuck bei.
Zusätzlich zu seiner dekorativen Verwendung kann Rhodium auch Werkzeuge schützen, die bei hohen Temperaturen und in elektrischen Geräten verwendet werden..
Es ist im Volksmund am besten dafür bekannt, giftige Autogase abzubauen (NOx) im Inneren der Katalysatoren. Es katalysiert auch die Produktion von organischen Verbindungen wie Menthol und Essigsäure..
Interessanterweise existiert es nur in der Natur als Isotop 103Rh und seine Verbindungen lassen sich aufgrund seines edlen Charakters leicht zu Metall reduzieren. Von allen Oxidationszahlen ist +3 (Rh3+) ist am stabilsten und am häufigsten, gefolgt von +1 und in Gegenwart von Fluorid +6 (Rh6+).
In seinem metallischen Zustand ist es für unsere Gesundheit harmlos, es sei denn, wir atmen seine dispergierten Partikel in der Luft ein. Seine gefärbten Verbindungen oder Salze gelten jedoch als krebserregend und sind nicht nur stark an die Haut gebunden.
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Die Entdeckung von Rhodium ging mit der von Palladium einher. Beide Metalle wurden von demselben Wissenschaftler entdeckt: dem englischen Chemiker William H. Wollaston, der 1803 ein angeblich aus Peru stammendes Platinmineral untersuchte..
Ich wusste vom französischen Chemiker Hippolyte-Victor Collet-Descotils, dass Platinmineralien rötliche Salze enthalten, deren Farbe wahrscheinlich auf ein unbekanntes metallisches Element zurückzuführen ist. So verdaute Wollaston sein Platinerz in Königswasser und neutralisierte dann den Säuregehalt der resultierenden Mischung mit NaOH..
Von dieser Mischung musste Wollaston mittels Fällungsreaktionen die Metallverbindungen allmählich abtrennen; abgetrenntes Platin als (NH4)zwei[PtCl6] nach Zugabe von NH4Cl und andere Metalle reduzierten sie mit metallischem Zink. Er versuchte diese schwammigen Metalle mit HNO aufzulösen3, Es verbleiben zwei Metalle und zwei neue chemische Elemente: Palladium und Rhodium.
Als er jedoch Königswasser hinzufügte, bemerkte er, dass sich ein Metall kaum auflöste und gleichzeitig mit dem NaCl: Na einen roten Niederschlag bildete3[RhCl6] NHzweiO. Hierher kam sein Name: die rote Farbe seiner Verbindungen, bezeichnet mit dem griechischen Wort "Rhodon".
Dieses Salz wurde erneut mit metallischem Zink reduziert, wodurch schwammiges Rhodium erhalten wurde. Und seitdem verbesserten sich die Gewinnungstechniken ebenso wie die Nachfrage und die technologischen Anwendungen und es erschienen schließlich glänzende Rhodiumstücke..
Hartes, silberweißes Metall mit praktisch keiner Oxidschicht bei Raumtemperatur. Es ist jedoch kein sehr formbares Metall, was bedeutet, dass es beim Schlagen reißt.
102,905 g / mol
1964 ° C. Dieser Wert ist höher als der von Kobalt (1495 ºC), was eine Zunahme der Festigkeit der stärksten Metallbindung beim Abstieg durch die Gruppe widerspiegelt..
3695 ° C. Es ist eines der Metalle mit den höchsten Schmelzpunkten.
-12,41 g / ml bei Raumtemperatur
-10,7 g / ml am Schmelzpunkt, dh genau dann, wenn es schmilzt oder schmilzt
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2,28 auf der Pauling-Skala
-Erstens: 719,7 kJ / mol (Rh+ gasförmig)
-Zweitens: 1740 kJ / mol (Rhzwei+ gasförmig)
-Drittens: 2997 kJ / mol (Rh3+ gasförmig)
150 W / (m K)
43,3 nΩ · m bei 0 ºC
6
Paramagnetisch
Obwohl Rhodium ein Edelmetall ist, bedeutet es nicht, dass es ein inertes Element ist. Unter normalen Bedingungen rostet es kaum; Wenn es jedoch über 600 ºC erhitzt wird, beginnt seine Oberfläche mit Sauerstoff zu reagieren:
Rh (s) + O.zwei(g) → RhzweiODER3(s)
Und das Ergebnis ist, dass das Metall seinen charakteristischen Silberglanz verliert..
Es kann auch mit Fluorgas reagieren:
Rh (s) + F.zwei(g) → RhF6(s)
Der RhF6 es ist schwarz. Wenn es sich erwärmt, kann es sich in RhF verwandeln5, Freisetzung von Fluorid in die Umwelt. Wenn die Fluorierungsreaktion unter trockenen Bedingungen stattfindet, wird die Bildung von RhF begünstigt3 (roter Feststoff) über dem von RhF6. Andere Halogenide: RhCl3, RhBr3 und RhI3 werden auf ähnliche Weise gebildet.
Das vielleicht überraschendste an metallischem Rhodium ist seine extreme Beständigkeit gegen Angriffe durch ätzende Substanzen: starke Säuren und starke Basen. Königswasser, ein konzentriertes Gemisch aus Salz- und Salpetersäure, HCl-HNO3, kann sich schwer auflösen, was zu einer rosafarbenen Lösung führt.
Geschmolzene Salze wie KHSO4, lösen es wirksamer auf, da sie zur Bildung wasserlöslicher Rhodiumkomplexe führen.
Die Rhodiumatome kristallisieren in die flächenzentrierte kubische Struktur fcc. Die Rh-Atome bleiben dank ihrer metallischen Bindung vereint, eine Kraft, die auf einer Makroskala für die messbaren physikalischen Eigenschaften des Metalls verantwortlich ist. In diese Bindung greifen die Valenzelektronen ein, die sich nach der elektronischen Konfiguration ergeben:
[Kr] 4d8 5s1
Es handelt sich daher um eine Anomalie oder Ausnahme, da erwartet wird, dass zwei Elektronen im 5s-Orbital und sieben im 4d-Orbital vorhanden sind (gemäß dem Moeller-Diagramm)..
Es gibt insgesamt neun Valenzelektronen, die zusammen mit den Atomradien den Kristall fcc definieren. Struktur, die sehr stabil zu sein scheint, da nur wenige Informationen über andere mögliche allotrope Formen unter verschiedenen Drücken oder Temperaturen gefunden werden.
Diese Rh-Atome bzw. ihre kristallinen Körner können so interagieren, dass sie Nanopartikel mit unterschiedlichen Morphologien erzeugen..
Wenn diese Rh-Nanopartikel auf einem Templat (z. B. einem Polymeraggregat) wachsen, erhalten sie die Formen und Abmessungen seiner Oberfläche. Daher wurden mesoporöse Rhodiumkugeln entwickelt, um das Metall bei bestimmten katalytischen Anwendungen zu ersetzen (die chemische Reaktionen beschleunigen, ohne dabei verbraucht zu werden)..
Da es neun Valenzelektronen gibt, ist es normal anzunehmen, dass Rhodium in seinen Wechselwirkungen innerhalb einer Verbindung "alle verlieren" kann; das heißt, unter der Annahme der Existenz des Rh-Kations9+, mit einer Oxidationszahl oder einem Oxidationszustand von 9+ oder (IX).
Die für Rhodium in seinen Verbindungen gefundenen positiven Oxidationszahlen variieren von +1 (Rh+) bis +6 (Rh6+). Von allen sind +1 und +3 neben +2 und 0 (metallisches Rhodium, Rh0).
Zum Beispiel in der RhzweiODER3 Die Oxidationszahl von Rhodium beträgt +3, da, wenn es die Existenz von Rh annimmt3+ und einem 100% igen ionischen Charakter ist die Summe der Ladungen gleich Null (Rhzwei3+ODER3zwei-).
Ein weiteres Beispiel ist der RhF6, in dem jetzt seine Oxidationszahl +6 ist. Auch hier bleibt nur die Gesamtladung der Verbindung neutral, wenn die Existenz von Rh angenommen wird.6+ (Rh6+F.6-).
Je elektronegativer das Atom ist, mit dem Rhodium interagiert, desto größer ist seine Tendenz, positivere Oxidationszahlen zu zeigen. Dies ist der Fall bei RhF6.
Im Fall von Rh0, entspricht seinen Atomen des Kristalls fcc, koordiniert mit neutralen Molekülen; zum Beispiel CO, Rh4(CO)12.
Im Gegensatz zu anderen Metallen gibt es kein Mineral, das reich genug an Rhodium ist, um es wirtschaftlich zu gewinnen. Deshalb ist es eher ein Nebenprodukt der industriellen Produktion anderer Metalle; speziell der Adlige oder seine Kongenere (die Elemente der Platingruppe) und Nickel.
Die meisten als Rohstoffe verwendeten Mineralien stammen aus Südafrika, Kanada und Russland.
Der Herstellungsprozess ist komplex, da Rhodium, obwohl es inert ist, in Gesellschaft anderer Edelmetalle gefunden wird und zusätzlich schwer zu entfernende Verunreinigungen aufweist. Daher müssen mehrere chemische Reaktionen durchgeführt werden, um es von der anfänglichen mineralogischen Matrix zu trennen..
Seine geringe chemische Reaktivität hält es unverändert, während die ersten Metalle extrahiert werden. bis nur noch die Adligen übrig sind (das Gold unter ihnen). Diese Edelmetalle werden dann in Gegenwart von Salzen wie NaHSO behandelt und geschmolzen.4, sie in einer flüssigen Mischung von Sulfaten zu haben; in diesem Fall ist die Rhzwei(SW4)3.
Zu dieser Mischung von Sulfaten, aus denen jedes Metall durch verschiedene chemische Reaktionen getrennt ausgefällt wird, wird NaOH zu Rhodiumhydroxid Rh (OH) gegeben.x.
Das Rh (OH)x löst die Zugabe von HCl wieder auf und bildet so H.3RhCl6, welches noch aufgelöst ist und eine rosa Farbe zeigt. Nach H.3RhCl6 reagiert mit NH4Cl und NaNOzwei ausfallen als (NH4)3[Rh (NRzwei)6]].
Wiederum wird der neue Feststoff in mehr HCl wieder gelöst und das Medium erhitzt, bis ein metallischer Rhodiumschwamm ausfällt, während die Verunreinigungen verbrannt werden..
Sein edler Charakter wird verwendet, um Metallteile mit einer Beschichtung derselben zu bedecken. Auf diese Weise werden Silberobjekte mit Rhodium plattiert, um es vor Oxidation und Verdunkelung zu schützen (wobei eine schwarze Schicht aus AgO und Ag gebildet wirdzweiS) und sie werden reflektierender (glänzend).
Solche Beschichtungen werden auf Schmuckbekleidung, Reflektoren, optischen Instrumenten, elektrischen Kontakten und Röntgenfiltern in der Brustkrebsdiagnostik verwendet..
Es ist nicht nur ein Edelmetall, sondern auch ein hartes. Diese Härte kann zu den Legierungen beigetragen werden, aus denen es besteht, insbesondere wenn es um Palladium, Platin und Iridium geht; von denen sind die von Rh-Pt die bekanntesten. Rhodium verbessert auch die Beständigkeit dieser Legierungen gegenüber hohen Temperaturen.
Beispielsweise werden Rhodium-Platin-Legierungen als Material verwendet, um Gläser herzustellen, die geschmolzenes Glas formen können; bei der Herstellung von Thermoelementen, die hohe Temperaturen (über 1000 ºC) messen können; Tiegel, Buchsen zum Reinigen von Glasfasern, Induktionsofenspulen, Flugzeugturbinentriebwerken, Zündkerzen usw..
Rhodium kann Reaktionen entweder als reines Metall katalysieren oder mit organischen Liganden (Organorodien) koordiniert werden. Die Art des Katalysators hängt von der zu beschleunigenden spezifischen Reaktion sowie von anderen Faktoren ab..
Beispielsweise kann es in seiner metallischen Form die Reduktion von Stickoxiden NO katalysierenx, zu Umgebungsgasen Sauerstoff und Stickstoff:
2 NRx → x O.zwei + N.zwei
Diese Reaktion findet täglich statt: in den Katalysatoren von Fahrzeugen und Motorrädern. Dank dieser Reduzierung sind die Gase NOx Sie verschmutzen Städte nicht in schlechterem Maße. Zu diesem Zweck wurden mesoporöse Rhodium-Nanopartikel verwendet, die die Zersetzung von NO-Gasen weiter verbessern.x.
Die Verbindung [RhCl (PPh3)3], bekannt als Wilkinson-Katalysator, wird zur Hydrierung verwendet (Zugabe von H.zwei) und Hydroformylat (CO und H zugebenzwei) Alkene zur Bildung von Alkanen bzw. Aldehyden.
Rhodiumkatalysatoren werden kurz verwendet, um zu hydrieren, zu carbonylieren (CO hinzuzufügen) und zu hydroformylieren. Das Ergebnis ist, dass viele Produkte von ihnen abhängig sind, wie Menthol, eine essentielle chemische Verbindung in Kaugummi; Neben Salpetersäure ua Cyclohexan, Essigsäure, Organosilicium.
Rhodium ist ein Edelmetall, selbst wenn es in unseren Körper eindringt, können seine Rh-Atome (soweit bekannt) nicht metabolisiert werden. Daher stellen sie kein Gesundheitsrisiko dar; es sei denn, es sind zu viele Rh-Atome in der Luft verstreut, die sich in Lunge und Knochen ansammeln könnten.
Tatsächlich sind Juweliere bei den Rhodinierungsprozessen auf Schmuck oder Silberschmuck diesen „Zügen“ von Atomen ausgesetzt. Grund, aus dem sie unter Beschwerden in ihren Atemwegen gelitten haben. In Bezug auf das Risiko seines feinteiligen Feststoffs ist es nicht einmal brennbar; außer wenn in Gegenwart von OF gebrannt wirdzwei.
Rhodiumverbindungen werden als giftig und krebserregend eingestuft, deren Farben die Haut tief färben. Hier sehen wir einen weiteren deutlichen Unterschied darin, wie sich die Eigenschaften eines Metallkations im Vergleich zu denen des Metalls von unterscheiden.
Und schließlich macht es in ökologischer Hinsicht aufgrund des geringen Rhodiumreichtums und der mangelnden Assimilation durch Pflanzen zu einem harmlosen Element bei Verschüttungen oder Abfällen. solange es metallisches Rhodium ist.
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