ródio - Rhodium


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Ródio,   45 Rh
Ródio em pó pressionado melted.jpg
Propriedades gerais
Pronúncia / R d i ə m / ( ROH -dee-əm )
Aparência metálico branco prateado
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 102,905 49 (2)
Ródio na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Co

Rh

Ir
ruténioródiopaládio
Número atómico ( Z ) 45
Grupo grupo 9
Período período de 5
Quadra d-bloco
categoria de elemento   metal de transição
configuração eletrônica [ Kr ] 4d 8 5s 1
Elétrons por shell
2, 8, 18, 16, 1
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 2237  K (1964 ° C, 3567 ° F)
Ponto de ebulição 3968 K (3695 ° C, 6683 ° F)
Densidade (perto  rt ) 12,41 g / cm 3
quando o líquido (no  pf ) 10,7 g / cm 3
Calor de fusão 26,59  kJ / mol
Calor da vaporização 493 kJ / mol
capacidade térmica molar 24,98 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 2288 2496 2749 3063 3405 3997
Propriedades atômicas
estados de oxidação -3, -1, 1, 2, 3 , 4, 5, 6 (um  anfotérico óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 2,28
energias de ionização
  • 1: 719,7 kJ / mol
  • 2: 1740 kJ / mol
  • 3: 2997 kJ / mol
Raio atômico empírica: 134  pm
raio covalente 142 ± 07:00
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de ródio
outras propriedades
Estrutura de cristal encarar-centrado cúbico (FCC)
estrutura cristalina cúbica de face centrada de ródio
Velocidade do som haste fina 4700 m / s (a 20 ° C)
Expansão térmica 8.2? M / (m-K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica 150 W / (mK)
Resistividade elétrica 43,3 Nco · m (a 0 ° C)
ordenamento magnético paramagnético
susceptibilidade magnética + 111,0 · 10 -6  cm 3 / mol (298 K)
Módulo de Young 380 GPa
módulo de cisalhamento 150 GPa
módulo de volume 275 GPa
coeficiente de Poisson 0,26
dureza de Mohs 6
dureza de Vickers 1100-8000 MPa
dureza Brinell 980-1350 MPa
Número CAS 7440-16-6
História
Descoberta e primeiro isolamento William Hyde Wollaston (1804)
Principais isótopos de ródio
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
99 Rh syn 16,1 d ε 99 Ru
γ -
101 m Rh syn 4,34 d ε 101 Ru
ISTO 101 Rh
γ -
101 Rh syn 3,3 y ε 101 Ru
γ -
102m Rh syn 3,7 y ε 102 Ru
γ -
102 Rh syn 207 d ε 102 Ru
β + 102 Ru
β - 102 Pd
γ -
103 Rh 100% estável
105 Rh syn 35.36 h β - 105 Pd
γ -
| referências

O ródio é um elemento químico com símbolo Rh e número atómico 45. É uma doença rara,, duro, branco-prateado, resistente à corrosão e quimicamente inerte de metal de transição . É um metal nobre e um membro do grupo da platina . Tem apenas uma ocorrência natural isótopo , 103 Rh. Naturalmente ocorrendo ródio é normalmente encontrado como o metal livre, ligado com metais semelhantes, e raramente como um composto químico em minerais tais como bowieite e rhodplumsite . É um dos mais raros e valiosos metais preciosos .

O ródio é encontrado em platina ou níquel minérios em conjunto com os outros membros do grupo da platina, metais. Foi descoberto em 1803 por William Hyde Wollaston em uma tal minério, e chamado para a cor rosa de um dos seus compostos de cloro, produzido depois reagido com a mistura ácido poderoso água régia .

Uso principal do elemento (aproximadamente 80% da produção mundial de ródio) é como um dos catalisadores nos três vias conversores catalíticos em automóveis. Porque ródio metálico é inerte contra a corrosão e produtos químicos mais agressivos, e devido à sua raridade, ródio é normalmente ligado com platina ou paládio e aplicado em alta temperatura e revestimentos de corrosão-resistivo. O ouro branco é muitas vezes revestida com uma camada de ródio fino para melhorar a sua aparência, enquanto a prata esterlina é muitas vezes para a resistência à mancha banho de ródio.

Detectores de ródio são utilizados em reactores nucleares para medir o nível de fluxo de neutrões .

História

Ródio ( grego rhodon (ῥόδον) que significa "subiu") foi descoberto em 1803 por William Hyde Wollaston , logo após sua descoberta de paládio . Ele usou bruto platina minério presumivelmente obtida a partir de América do Sul . Sua procedimento envolveu a dissolução do minério em água régia e neutralização do ácido com hidróxido de sódio (NaOH). Ele em seguida, o precipitado de platina como cloroplatinato de amónio através da adição de cloreto de amónio ( NH
4
Cl
). A maioria dos outros metais, como ocobre,chumbo,paládioe ródio foram precipitadas comzinco. Diluídade ácido nítricodissolvido todo mas paládio e ródio. Destes, paládio dissolvido emágua régiamas ródio não, e o ródio foi precipitado pela adição decloreto de sódiocomode Na
3
[RhCl
6
] · N H
2
S
. Depois de ter sido lavado com etanol, fez-se reagir o precipitado rosa-vermelho com zinco, quedeslocadoo ródio em que o composto iónico e, assim, libertado o ródio como o metal livre.

Após a descoberta, o elemento raro tinha aplicações apenas pequenas; por exemplo, pelo virar do século, termopares contendo ródio foram usadas para medir as temperaturas de até 1800 ° C. A primeira aplicação principal foi galvanoplastia para utilizações decorativas e como revestimento resistente à corrosão. A introdução de três vias catalisador por Volvo em 1976 aumentou a procura de ródio. Os conversores catalíticos anteriores utilizado platina ou paládio, enquanto o conversor catalítico de três vias utilizado ródio para reduzir a quantidade de NO x nos gases de escape.

Características

Z Elemento No. de elétrons / shell
27 cobalto 2, 8, 15, 2
45 ródio 2, 8, 18, 16, 1
77 irídio 2, 8, 18, 32, 15, dois
109 meitnerium 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 (previsto)

O ródio é um disco, prateado de metal, durável que tenha uma alta reflectância . Ródio metálico normalmente não formam um óxido , mesmo quando aquecidos. Oxigénio é absorvida a partir da atmosfera se apenas com o ponto de fusão de ródio, mas é libertada aquando da solidificação. O ródio possui tanto um ponto de fusão mais elevado e menor densidade do que a platina . Ele não é atacado pela maioria dos ácidos : é completamente insolúvel em ácido nítrico e dissolve-se ligeiramente em água régia .

Propriedades quimicas

catalisador de Wilkinson

Ródio pertence ao grupo 9 da tabela periódica, mas a configuração de electrões nas camadas externas é atípico para o grupo. Esta anomalia também é observado nos elementos vizinhos, nióbio (41), ruténio (44), e paládio (46).

Estados de oxidação
de ródio
+0 Rh
4
(CO)
12
+1 RhCl (PH
3
)
2
+2 Rh
2
(O
2
CCH
3
)
4
+3 RhCl
3
, Rh
2
ó
3
+4 RHF
4
, Rho
2
+5 RHF
5
, Sr
3
LiRhO
6
+6 RHF
6

O comum estado de oxidação de ródio é 3, mas estados de oxidação de 0 a 6 são também observadas.

Ao contrário de ruténio e ósmio , ródio forma não há compostos oxigenados voláteis. Os óxidos estáveis conhecidas incluem Rh
2
ó
3
,Rho
2
,Rho
2
· x H
2
O
,Na
2
Rho
3
,Sr
3
LiRhO
6
eSr
3
NaRhO
6
. Compostos de halogénio são conhecidos em quase toda a gama de possíveis estados de oxidação. Ródio (III) cloreto, ródio (IV) de fluoreto, ródio (V) e fluoreto deródio fluoreto de (VI)são exemplos. Os estados de oxidação mais baixos são estáveis apenas na presença de ligandos.

O composto de ródio-halogéneo mais conhecido é o de Wilkinson catalisador de ródio de clorotris (trifenilfosfina) (I). Este catalisador é usado na hidroformilação ou hidrogenação de alcenos .

isótopos

Naturalmente ocorrendo ródio é composto por apenas um isótopo , 103 Rh. Os mais estáveis radioisótopos são 101 Rh com uma meia-vida de 3,3 anos, 102 Rh, com uma meia-vida de 207 dias, 102m Rh com uma meia-vida de 2,9 anos, e 99 Rh com uma meia-vida de 16,1 dias. Vinte outros radioisótopos foram caracterizados com pesos atómicos que varia de 92,926 L ( 93 Rh) de 116,925 U ( 117 Rh). A maioria destes tem meia-vida mais curta do que uma hora, exceto 100 Rh (20,8 horas) e 105 Rh (35.36 horas). Tem numerosos estados meta , sendo o mais estável 102m Rh (0,141 MeV) com uma meia-vida de cerca de 2,9 anos e 101m Rh (0,157 MeV) com uma meia-vida de 4,34 dias (veja isótopos de ródio ).

Em isótopos de peso inferior a 103 (o isótopo estável), o principal modo de decaimento é de captura de electrões e o principal produto de decomposição é ruténio em isótopos maior do que 103, o modo de decaimento representa a emissão beta e o produto principal é o paládio .

Ocorrência

O ródio é um dos elementos mais raros na crosta terrestre , que compreende um número estimado de 0,0002 partes por milhão (2 x 10 -10 ). Sua raridade afeta seu preço e seu uso em aplicações comerciais.

Mineração e preço

evolução dos preços Rh

A extracção industrial de ródio é complexo porque os minérios são misturados com outros metais, tais como paládio , prata , platina , e ouro e existem muito poucas portadores de ródio minerais . Pode ser encontrada em minérios de platina e extraiu-se como um metal inerte branco que é difícil de fundir. Fontes principais estão localizados na África do Sul; nas areias dos rios dos montes Urais ; e na América do Norte, incluindo o cobre - sulfeto de níquel área de mineração da Sudbury , Ontário , região. Embora a quantidade em Sudbury é muito pequena, a grande quantidade de minério de níquel processado torna rentável a recuperação de ródio.

O principal exportador de ródio é a África do Sul (cerca de 80% em 2010), seguido pela Rússia. A produção mundial anual é de 30 toneladas . O preço do ródio é altamente variável. Em 2007, ródio custar cerca de oito vezes mais do que o ouro, 450 vezes mais do que a prata, e 27.250 vezes mais do que o cobre por peso. Em 2008, o preço subiu brevemente acima de US $ 10.000 por onça ($ 350.000 por quilograma). A desaceleração econômica do 3º trimestre de 2008 empurrou os preços ródio acentuadamente volta abaixo de US $ 1.000 por onça (US $ 35.000 por quilograma); o preço subiu para $ 2.750 no início de 2010 ($ 97.000 por quilograma) (mais que o dobro do preço do ouro), mas no final de 2013, os preços eram menos de US $ 1000.

Problemas políticos e financeiros levou a preços do petróleo muito baixos e excesso de oferta, fazendo com que a maioria dos metais a queda nos preços. As economias da China, Índia e outros países emergentes desacelerou em 2014 e 2015. Só em 2014, 23,722,890 veículos foram produzidos na China, excluindo motos. Isto resultou em um preço de ródio de 740.00 US- $ por onça Troy (31,1 gramas) no final de novembro de 2015.

combustíveis nucleares usados

O ródio é um produto da fissão de urânio-235 : cada quilograma de produtos de cisão contém uma quantidade significativa dos metais do grupo da platina mais leves. Combustível nuclear usado é, portanto, uma fonte potencial de ródio, mas a extração é complexa e cara, ea presença de radioisótopos ródio requer um período de armazenamento de arrefecimento para várias meias-vidas do isótopo de vida mais longa (cerca de 10 anos). Esses fatores tornam a fonte desinteressante e sem a extração em grande escala tem sido tentada.

aplicações

A principal utilização deste elemento é em automóveis como um conversor catalítico , mudando hidrocarbonetos prejudiciais não queimados, monóxido de carbono, e as emissões de óxido de azoto de escape em menos gases nocivos. De 30.000 kg de ródio consumidos em todo o mundo em 2012, 81% (24.300 kg) foi para esta aplicação, e 8,060 kg foi recuperada a partir de conversores de idade. Cerca de 964 kg de ródio foi utilizado na indústria do vidro, principalmente para a produção de fibra de vidro e vidro de painel plano, e 2,520 kg foi utilizado na indústria química.

Catalisador

O ródio é preferível para os outros metais de platina na redução de óxidos de azoto para azoto e oxigénio :

2 NO
x
x ó
2
+N
2

Ródio catalisadores são usados em vários processos industriais, nomeadamente na carbonilação catalítica de metanol para produzir ácido acético pelo processo de Monsanto . É também utilizado para catalisar a adição de hidrossilanos para moleculares ligações duplas , um processo importante no fabrico de certas borrachas de silicone. Catalisadores de ródio são também usados para reduzir o benzeno a ciclo-hexano .

O complexo de um ião de ródio com BINAP é um catalisador quiral amplamente utilizado para a síntese quiral , tal como na síntese de mentol .

usos ornamentais

Ródio encontra uso em jóias e para decorações. Ele é galvanizado em ouro branco e platina para dar-lhe uma superfície branca no momento da venda, após o que a camada fina desgasta-se com o uso. Isto é conhecido como piscar de ródio no negócio de jóias. Também podem ser utilizadas no revestimento de prata esterlina para proteger contra embaciamento ( sulfureto de prata , Ag 2 S, produzido a partir de sulfureto de hidrogénio atmosférico, H 2 S). Sólido (pura) jóias ródio é muito raro, mais por causa da dificuldade de fabricação (alto ponto de fusão e pobres maleabilidade) do que por causa do preço elevado. O custo elevado garante que o ródio é aplicado apenas como um cromado .

Ródio raramente é visto como uma jóia em sua forma pura, sólida. Este anel foi feito pelo fotógrafo para seu próprio uso como uma banda de casamento de sólida, pura .999 ródio.

Ródio também tem sido usado para honras ou para significar status elite, quando os metais mais comumente utilizados, tais como prata, ouro ou platina foram consideradas insuficientes. Em 1979, o Guinness Book of World Records deu Paul McCartney um disco revestido em ródio por ser da história de todos os tempos best-seller compositor e artista de gravação.

Outros usos

O ródio é utilizado como um agente de liga para o endurecimento e melhorar a resistência à corrosão de platina e paládio . Estas ligas são usados em enrolamentos de forno, buchas para a produção de fibra de vidro, termopar elementos, eléctrodos para aeronaves velas de ignição , e cadinhos de laboratório. Outros usos incluem:

  • Contatos elétricos , onde é valiosos para pequena resistência eléctrica , pequena e estável resistência de contacto , e grande corrosão resistência.
  • Ródio por qualquer galvanoplastia ou evaporação é extremamente difícil e útil para instrumentos ópticos.
  • Filtros em mamografia sistemas para os raios-X característicos que produz.
  • Os detectores de neutrões de ródio são usados em engenharia de combustão reactores nucleares para medir os níveis de fluxo de neutrões - este método requer um filtro digital para determinar o nível de fluxo de neutrões de corrente, gerar três sinais separados: imediato, um atraso de alguns segundos, e um minuto de atraso, cada uma com a sua nível próprio sinal; todos os três são combinados no sinal do detector de ródio. Os três Palo Verde reatores nucleares cada um tem 305 detectores de ródio de nêutrons, 61 detectores em cada um dos cinco níveis verticais, proporcionando uma "imagem" precisa 3D de reatividade e permitindo ajuste fino para consumir o combustível nuclear economicamente mais.

Precauções

Ródio
Riscos
pictogramas GHS Nenhum
H413
P273 , P501
NFPA 704
Flammability code 0: Will not burn. E.g., water Health code 0: Exposure under fire conditions would offer no hazard beyond that of ordinary combustible material. E.g., sodium chloride Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogen Special hazards (white): no codeNFPA 704 diamante de quatro cores
0
0
0

Sendo um metal nobre , puro ródio é inerte. No entanto, os complexos químicos de ródio podem ser reactivo. Dose letal mediana (LD 50 ) por ratos é de 198 mg de cloreto de ródio ( RhCl
3
) por quilograma de peso corporal. Tal como os outros metais nobres, os quais são demasiado inerte para ocorrer como compostos químicos na natureza, ródio não foi encontrado para servir qualquer função biológica. Na forma elementar, o metal é inofensivo.

As pessoas podem ser expostas a ródio no local de trabalho por inalação. O Safety and Health Administration Ocupacional (OSHA) forneceu o limite legal ( limite permissível de exposição ) para a exposição de ródio no local de trabalho a 0,1 mg / m 3 durante um dia de trabalho de 8 horas, e o National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) estabeleceu o limite de exposição recomendado (REL), no mesmo nível. Em níveis de 100 mg / m 3 , o ródio é imediatamente perigosa para a vida ou a saúde . Para os compostos solúveis, PEL e REL são ambos de 0,001 mg / m 3 .

Veja também

Referências

links externos