Опубликовано Оставить комментарий

Родий как химический элемент таблицы Менделеева

Родий является химическим элементом периодической таблицы Менделеева с атомным номером 45 и условным обозначением Rh. Родий представляет собой очень редкий серебристо-белый, твердый, устойчивый к коррозии и химически инертный переходный металл.

Как был открыт Родий

Уильям Хайд Волластон — английский ученый открывший родий
Уильям Хайд Волластон — английский ученый открывший родий

История открытия родия начинается в самом начале XIX века. Этот химический элемент был обнаружен в 1803 году английским химиком и физиком Уильямом Хайдом Волластоном вскоре после открытия им же химического элемента палладий. Родий был обнаружен в сырой платиновой руде, которую химик английского происхождения получил для своих опытов предположительно из Южной Америки, но так же эта руда могла быть и с территории России, а конкретно с Урала.

В своем опыте ученый растворил сырую платиновую руду в царской водке и нейтрализовал кислоту гидроксидом натрия (NaOH). Платину Уильям Хайд Волластон осадил в виде хлороплатината аммония, добавив к раствору хлорид аммония(NH4Cl). Другие металлы в лице меди, палладия, свинца и родия осаждали цинком. Разбавленная азотная кислота растворяет все, кроме палладия и родия. Из них палладий растворялся в царской водке, а родий — нет, а родий осаждали добавлением хлорида натрия в виде Na3[RhCl6]· n H2О. После промывки этанолом розово-красный осадок реагировал с цинком, который вытеснял родий из ионного соединения и тем самым высвобождал родий в виде свободного металла.

После открытия этого редкого элемента долгое время ему не могли найти значительное применение. В пример можно привести то, что на рубеже веков родийсодержащие термопары использовались для измерения температуры до 1800 °C. Они обладают исключительно хорошей стабильностью в диапазоне температур от 1300° C до  1800°C. Первым крупным применением было гальванопокрытие для декоративных целей и в качестве антикоррозионного покрытия.

Где и как  добывают Родий

Родий в виде порошка и металла
Родий в виде порошка и металла

Добыча такого химического элемента как родий является очень сложным и дорогостоящим процессом. Сложность заключается в том, что его руда смешана с такими элементами как палладий, серебро, платина и золото, а минералов очень мало. В коммерческих масштабах родиевая руда добывается из платиновых руд. Она добывается в виде белого инертного металла, который трудно плавится.  Его отделение до чистого состояния производится способом, который практически не отличается от способа Уильяма Хайда Волластона.

Одни из основных месторождений этого химического элемента приходятся на речные пески Уральских гор в Российской Федерации и месторождения сульфидов меди и никеля в Канаде(Садбери и Онтарио). Хотя месторождение в Садбери является уже нерентабельным, а основная добыча родия происходит в месторождении никеля (Онтарио). Главные коммерческие месторождения родия находятся в Южной Африке. Поставки из которой составляют около 80% от общего добываемого металла.

Ежегодная добыча родия составляет около 30 тонн. Чтобы правильно понимать ситуацию — 80% поставляет Южная Африка, 14% — Россия, а остальное Канада и другие мелкие поставщики. Что касается стоимости, то его цена выше чем цена золота приблизительно в 8 раз, серебра — в 450, а меди — в 27500 раз. Цена за килограмм в пиковом состоянии (2010 год) превысила 350 000 долларов. Средняя цена на этот металл колеблется в районе 100 000 долларов за килограмм.

Распространенность Родия

78 грамм родия в форме куба
78 грамм родия в форме куба

Родий является одним из самых редких элементов на планете Земля. Его содержание в земной коре оценивается в 0,0002 части на миллион. Его распространенность оценивается равной распространенности рутения и иридия. Так же следует отметить, что он встречается в природе в виде свободных минералов. Они являются так же очень редкими, но они есть. К таким минералам относятся боуиит, невьянскит, родплюмзит, генкинит и миассит. Например минерал миассит можно обнаружить исключительно в районе реки Миасс (Российская Федерация) и его признание произошло только в 1997 году. Генкинит, в свою очередь, был обнаружен лишь в 10 точках планеты. Всего минералов содержащих родий насчитывается не более 10. Ни один из минералов не пригоден для коммерческой добычи.

Применение Родия

Разрезанный автомобильный каталитический нейтрализатор
Разрезанный автомобильный каталитический нейтрализатор

Применение такого химического элемента как родий не является очень распространенным. Около 80% добываемого родия приходится на производство каталитических нейтрализаторов транспортных средств. Его главной задачей является преобразование вредных несгоревших углеводородов, окись углерода и выхлопные газы оксида азота в менее вредные газы. Из 30 000 кг родия потребляемого во всем мире, около 24 000 уходит на каталитические нейтрализаторы, 1000 кг было использовано в стекольной промышленности, 2500 кг — в химической промышленности, а остальное было потрачено на другие мелкие нужды.

Родий используется при производстве ювелирных изделий и украшений в декоративных целях. Родием покрываются изделия из белого золота, платины или серебра, которые придают изделию блеск и не дают металлу тускнеть. В ювелирном бизнесе данный процесс называется родированием.

Кольцо покрытое родиевым напылением
Кольцо покрытое родиевым напылением

Еще одним применением родия является легирование платины и палладия, что придает этим металлам увеличение прочности и коррозийную стойкость. Эти сплавы применяются в обмотках печей, втулках для производства стекловолокна, элементах термопар и электродов для свечей зажигания самолетов.

Другие применения родия включают электрические контакты. Он имеет ценность в этих изделиях из-за низкого электрического сопротивления, маленького и стабильного контактного сопротивления, а также большой коррозийной стойкости. Так же он используется в оптических приборах и инструментах. В автомобилестроении, кроме нейтрализаторов, родий используется как примесь для производства отражателей фар.

Фольга и трубка изготовленные из родия
Фольга и трубка изготовленные из родия

Еще одним важным применением являются родиевые детекторы нейтронов. Они используются в ядерных реакторах для измерения уровней потока нейтронов. Этот метод требует цифрового фильтра для определения текущего уровня потока нейтронов, генерирующего три отдельных сигнала: немедленный, с задержкой в ​​несколько секунд и с задержкой в ​​минуту, каждый со своим собственным уровнем сигнала. Все три объединены в сигнале детектора родия. Каждый из трех ядерных реакторов Пало-Верде имеет 305 родиевых детекторов нейтронов. По 61 детектору на каждом из пяти вертикальных уровней, что обеспечивает точную трехмерную «картину» реактивности и позволяет выполнять точную настройку для наиболее экономичного потребления ядерного топлива.

Интересные факты

Интересных фактов связанных с родием достаточно много. Стоит начать с того, что родий относится к группе благородных металлов. Это значит, что чистый родий инертен и безвреден в элементарной форме. Как и другие благородные металлы не выполняют значимых функций в организме человека. В форме мелкодисперсного порошка родий очень легко воспламеняется и горюч. Тушить родиевый пожар необходимо металлическими огнетушителями класса D, так как при высоких температурах начинаются химические реакции с водой.

Родиевый диск Книги Рекордов Гиннеса подаренный Полу Маккартни в 1979 году
Родиевый диск Книги Рекордов Гиннеса подаренный Полу Маккартни в 1979 году

Родий также использовался для изготовления изделий почестей или для обозначения элитного статуса, когда более часто используемые металлы, такие как серебро, золото или платина, считались недостаточными для награды. В 1979 году Книга рекордов Гиннеса вручила Полу Маккартни диск с родиевым покрытием за то, что он был самым продаваемым автором песен и исполнителем в истории человечества. Так же стоит отметить, что с 2012 года родий используется как инвестиционный металл в виде слитков в некоторых мировых банках.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *