Родий

45 РутенийРодийПалладий
Внешний вид простого вещества
Родий
Серебристо-белый твёрдый металл.
Свойства атома
Имя, символ, номер

Родий/ Rhodium (Rh), 45

Атомная масса
(молярная масса)

102, 9055 а. е. м. (г/моль

)
Электронная конфигурация

[Kr] 4d8 5s1

Радиус атома

134 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

125 пм

Радиус иона

(+3e)68 пм

Электроотрицательность

2, 28 (шкала Полинга

)
Электродный потенциал

0

Степени окисления

5, 4, 3, 2, 1, 0

Энергия ионизации
(первый электрон)

719, 5 (7, 46) кДж/моль (эВ

)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

12, 41 г/см³

Температура плавления

2239 K

Температура кипения

4000 K

Теплота плавления

21, 8 кДж/моль

Теплота испарения

494 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

24, 95[1] Дж/(K·моль

)
Молярный объём

8, 3 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая
гранецентрированная

Параметры решётки

a=3, 803 Å

Температура Дебая

480 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 150 Вт/(м·К

)
45
Родий
Rh
102, 906
4d85s1

Ро́дий (латRhodium; обозначается символом Rh) — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 45. Простое вещество родий (CAS-номер: 7440-16-6) — твёрдый переходный металл серебристо-белого цвета. Благородный металл платиновой группы

.

Содержание

История

Открыт в Англии в 1803 году Уильямом Гайдом Волластоном в ходе работ с самородной платиной

.

Происхождение названия

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

.

Содержание в природе

Родий очень редкий и рассеянный элемент. В природе встречается только изотоп 103Rh. 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

Месторождения родия находятся на территории ЮАР, Канады, Колумбии, России[2]

.

Получение

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 103Rh. Наиболее долгоживущие изотопы

Изотоп Период полураспада
101Rh 3, 3 года
102Rh 207 дней
102mRh 2, 9 года
99Rh 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 (компактный[уточнить] не растворяется, растворяется в виде черни), в расплаве КНSО4, 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_2O_3}

При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой, раствором гипохлорита натрия и бромоводорода. При спекании реагирует с расплавами гидросульфата калия KHSO4, пероксида натрия Na2O2 и пероксида бария BaO2

:
\mathsf{2Rh + 6KHSO_4 \rightarrow 2K_3[Rh(SO_4)_3] + 3H_2}
\mathsf{2Rh + 3BaO_2 \rightarrow Rh_2O_3 + 3BaO}

В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность образовывать комплексы [RhX3]3−, родий взаимодействует с хлором, например

:
\mathsf{2Rh + 6NaCl + Cl_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_2O_3 + 12HCl \rightarrow 2H_3[RhCl_6] + 3H_2O}

Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF6, 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

Катализаторы

  • Родий применяется в катализаторах (до 81% всего производства), в том числе в каталитических фильтрах-нейтрализаторах выхлопных газов автомобилей
  • 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., в качестве 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. Так же родий добавляют в качестве легирующей, укрепляющей добавки в платину и палладий. Нанесение на ювелирное изделие родиевого покрытия уменьшает износ и увеличивает твёрдость изделия, защищая от царапин, и придаёт яркий блеск

.

Ядерные реакторы

Родиевые детекторы применяются в реакторах для измерения нейтронного потока

.

Цены

В феврале 2006 цены на родий достигли рекордного значения 3500 долл. за тройскую унцию[3]. 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. В связи с очень высокими ценами на чистый родий и при значительном спросе и малом объёме добываемого родия, встает 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. Кроме того, 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

.

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 высоко токсичными и канцерогенными веществами. LD50 хлорида родия для крыс — 12, 6 мг/кг. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу

.

См. также

Примечания

  1. Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 270. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
  2. Популярная библиотека химических элементов. Родий. Книги. Наука и техника
  3. Rhodium Charts

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.