Il rodio È un metallo di transizione che appartiene al gruppo del palladio e il cui simbolo chimico è Rh. È nobile, inerte in condizioni normali, mentre è raro e costoso, poiché è il secondo metallo meno abbondante nella crosta terrestre. Inoltre, non ci sono minerali che rappresentano un metodo redditizio per ottenere questo metallo..
Sebbene il suo aspetto sia quello di un tipico metallo bianco-argenteo, la maggior parte dei suoi composti condivide una colorazione rossastra in comune, oltre al fatto che le loro soluzioni appaiono nei toni rosati. Questo è il motivo per cui a questo metallo è stato dato il nome "rhodon", che in greco significa rosa..
Tuttavia, le sue leghe sono l'argento, oltre che costose, poiché è mescolato con platino, palladio e iridio. Il suo alto carattere nobile lo rende un metallo quasi immune all'ossidazione, oltre che totalmente resistente all'attacco di acidi e basi forti; pertanto, i loro rivestimenti aiutano a proteggere gli oggetti metallici, come i gioielli.
Oltre al suo uso ornamentale, il rodio può anche proteggere gli strumenti utilizzati ad alte temperature e nei dispositivi elettrici..
È popolarmente noto per aiutare ad abbattere i gas tossici per auto (NOX) all'interno dei convertitori catalitici. Catalizza anche la produzione di composti organici, come mentolo e acido acetico..
È interessante notare che esiste solo in natura come isotopo 103Rh e i suoi composti sono facili da ridurre in metallo grazie al suo carattere nobile. Di tutti i suoi numeri di ossidazione il +3 (Rh3+) è il più stabile e abbondante, seguito da +1 e, in presenza di fluoruro, +6 (Rh6+).
Allo stato metallico è innocuo per la nostra salute, a meno che non respiriamo le sue particelle disperse nell'aria. Tuttavia, i suoi composti o sali colorati sono considerati cancerogeni, oltre ad essere fortemente attaccati alla pelle.
Indice articolo
La scoperta del rodio fu accompagnata da quella del palladio, entrambi i metalli furono scoperti dallo stesso scienziato: il chimico inglese William H. Wollaston, che nel 1803 stava esaminando un minerale di platino, presumibilmente proveniente dal Perù..
Sapevo dal chimico francese Hippolyte-Victor Collet-Descotils che c'erano sali rossastri nei minerali di platino, il cui colore era probabilmente dovuto a un elemento metallico sconosciuto. Così, Wollaston digerì il suo minerale di platino in acqua regia, quindi neutralizzò l'acidità della miscela risultante con NaOH..
Da questa miscela Wollaston doveva, mediante reazioni di precipitazione, separare gradualmente i composti metallici; platino separato come (NH4)Due[PtCl6], dopo aver aggiunto NH4Cl e altri metalli li hanno ridotti con zinco metallico. Ha cercato di sciogliere questi metalli spugnosi con HNO3, lasciando due metalli e due nuovi elementi chimici: palladio e rodio.
Tuttavia, quando ha aggiunto aqua regia, ha notato che un metallo difficilmente si dissolveva, allo stesso tempo formava un precipitato rosso con NaCl: Na3[RhCl6] NHDueO. Da qui deriva il suo nome: il colore rosso dei suoi composti, designato con la parola greca "rhodon".
Questo sale è stato ridotto con zinco metallico, ancora una volta, ottenendo così rodio spugnoso. E da allora le tecniche di ottenimento migliorarono, così come la domanda e le applicazioni tecnologiche, apparendo finalmente lucenti pezzi di rodio..
Metallo duro, bianco argenteo, praticamente senza strato di ossido a temperatura ambiente. Tuttavia, non è un metallo molto malleabile, il che significa che quando viene colpito si spezzerà.
102,905 g / mol
1964 ° C. Questo valore è superiore a quello del cobalto (1495 ºC), che riflette un aumento della forza del legame metallico più forte mentre scende attraverso il gruppo..
3695 ° C. È uno dei metalli con i punti di fusione più alti.
-12,41 g / mL a temperatura ambiente
-10,7 g / ml al punto di fusione, cioè proprio quando si scioglie o si scioglie
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2.28 sulla scala Pauling
-Primo: 719,7 kJ / mol (Rh+ gassoso)
-Secondo: 1740 kJ / mol (RhDue+ gassoso)
-Terzo: 2997 kJ / mol (Rh3+ gassoso)
150 W / (m · K)
43,3 nΩ · ma 0 ºC
6
Paramagnetico
Il rodio, sebbene sia un metallo nobile, non significa che sia un elemento inerte. Difficilmente arrugginisce in condizioni normali; ma quando viene riscaldato sopra i 600 ºC, la sua superficie inizia a reagire con l'ossigeno:
Rh (s) + ODue(g) → RhDueO3(S)
E il risultato è che il metallo perde la sua caratteristica lucentezza argentea..
Può anche reagire con il gas fluoro:
Rh (s) + FDue(g) → RhF6(S)
Il RhF6 è nero. Se si riscalda, può trasformarsi in RhF5, rilasciando fluoro nell'ambiente. Quando la reazione di fluorurazione avviene a secco, la formazione di RhF è favorita3 (rosso fisso) sopra quello di RhF6. Altri alogenuri: RhCl3, RhBr3 e RhI3 sono formati in modo simile.
Forse la cosa più sorprendente del rodio metallico è la sua estrema resistenza all'attacco di sostanze corrosive: acidi forti e basi forti. Aqua regia, una miscela concentrata di acido cloridrico e nitrico, HCl-HNO3, può dissolversi con difficoltà, risultando in una soluzione rosata.
Sali fusi, come KHSO4, sono più efficaci nel dissolverlo, poiché portano alla formazione di complessi di rodio idrosolubili.
Gli atomi di rodio cristallizzano nella struttura cubica centrata sulla faccia, fcc. Gli atomi Rh rimangono uniti grazie al loro legame metallico, forza responsabile su macro scala delle proprietà fisiche misurabili del metallo. In questo legame intervengono gli elettroni di valenza, che sono dati secondo la configurazione elettronica:
[Kr] 4d8 5s1
È quindi un'anomalia o un'eccezione, poiché ci si aspetterebbe che abbia due elettroni nel suo orbitale 5s e sette nell'orbitale 4d (obbedendo al diagramma di Moeller).
Ci sono un totale di nove elettroni di valenza che, insieme ai raggi atomici, definiscono il cristallo fcc; struttura che sembra essere molto stabile, dal momento che si trovano poche informazioni su altre possibili forme allotropiche sotto diverse pressioni o temperature.
Questi atomi di Rh, o meglio i loro grani cristallini, possono interagire in modo tale da creare nanoparticelle con morfologie differenti..
Quando queste nanoparticelle Rh crescono sopra un modello (un aggregato polimerico, per esempio), acquisiscono le forme e le dimensioni della sua superficie; quindi, le sfere di rodio mesoporose sono state progettate per soppiantare il metallo in alcune applicazioni catalitiche (che accelerano le reazioni chimiche senza essere consumate nel processo).
Poiché ci sono nove elettroni di valenza, è normale supporre che il rodio possa "perderli tutti" nelle sue interazioni all'interno di un composto; cioè, assumendo l'esistenza del catione Rh9+, con un numero di ossidazione o stato di 9+ o (IX).
I numeri di ossidazione positivi trovati per il rodio nei suoi composti variano da +1 (Rh+) a +6 (Rh6+). Di tutti, +1 e +3 sono i più comuni, insieme a +2 e 0 (rodio metallico, Rh0).
Ad esempio, nel RhDueO3 il numero di ossidazione del rodio è +3, poiché se assume l'esistenza di Rh3+ e un carattere ionico al 100%, la somma delle cariche sarà uguale a zero (RhDue3+O3Due-).
Un altro esempio è rappresentato dalla RhF6, in cui ora il suo numero di ossidazione è +6. Anche in questo caso, solo la carica totale del composto rimarrà neutra se si assume l'esistenza di Rh.6+ (Rh6+F6-).
Più elettronegativo è l'atomo con cui il rodio interagisce, maggiore è la sua tendenza a mostrare numeri di ossidazione più positivi; questo è il caso di RhF6.
Nel caso di Rh0, corrisponde ai suoi atomi del cristallo fcc coordinati con molecole neutre; ad esempio, CO, Rh4(CO)12.
A differenza di altri metalli, non è disponibile un minerale sufficientemente ricco di rodio da rendere economico l'ottenimento da esso. Ecco perché è piuttosto un sottoprodotto della produzione industriale di altri metalli; in particolare i nobili oi loro congeneri (gli elementi del gruppo del platino) e il nichel.
La maggior parte dei minerali utilizzati come materie prime proviene da Sud Africa, Canada e Russia.
Il processo produttivo è complesso perché, pur essendo inerte, il rodio si trova in compagnia di altri metalli nobili, oltre ad avere impurità difficilmente rimovibili. Pertanto, devono essere eseguite diverse reazioni chimiche per separarlo dalla matrice mineralogica iniziale..
La sua bassa reattività chimica lo mantiene inalterato durante l'estrazione dei primi metalli; fino a quando rimangono solo i nobili (l'oro tra loro). Questi metalli nobili vengono poi trattati e fusi in presenza di sali, come NaHSO.4, averli in una miscela liquida di solfati; in questo caso, la RhDue(SW4)3.
A questa miscela di solfati, da cui ogni metallo viene precipitato separatamente attraverso diverse reazioni chimiche, viene aggiunto NaOH per formare idrossido di rodio, Rh (OH)X.
Il Rh (OH)X si ridisciolve aggiungendo HCl e formando così H3RhCl6, che è ancora sciolto e mostra un colore rosa. Dopo, H.3RhCl6 reagisce con NH4Cl e NaNODue precipitare come (NH4)3[Rh (NODue)6].
Anche in questo caso, il nuovo solido viene ridisciolto in più HCl e il mezzo viene riscaldato fino a quando una spugna di rodio metallico precipita mentre le impurità vengono bruciate..
Il suo carattere nobile viene utilizzato per rivestire pezzi metallici con un rivestimento dello stesso. In questo modo, gli oggetti in argento vengono placcati con rodio per proteggerlo dall'ossidazione e dall'oscuramento (formando uno strato nero di AgO e AgDueS), in più diventano più riflettenti (lucenti).
Tali rivestimenti sono utilizzati su indumenti di gioielleria, riflettori, strumenti ottici, contatti elettrici e filtri a raggi X nella diagnostica del cancro al seno..
Non è solo un metallo nobile ma anche duro. Questa durezza può essere conferita alle leghe che compone, soprattutto quando si tratta di palladio, platino e iridio; di cui, quelli di Rh-Pt sono i più conosciuti. Inoltre, il rodio migliora la resistenza di queste leghe alle alte temperature.
Ad esempio, le leghe di rodio-platino vengono utilizzate come materiale per realizzare vetri in grado di modellare il vetro fuso; nella fabbricazione di termocoppie, in grado di misurare temperature elevate (oltre 1000 ºC); crogioli, boccole per la pulizia di fibre di vetro, bobine di forni a induzione, motori a turbina di aeromobili, candele, ecc..
Il rodio può catalizzare le reazioni come metallo puro o coordinato con ligandi organici (organorodi). Il tipo di catalizzatore dipende dalla reazione specifica da accelerare e da altri fattori..
Ad esempio, nella sua forma metallica può catalizzare la riduzione degli ossidi di azoto, NOX, ai gas ambientali ossigeno e azoto:
2 NOX → x ODue + NDue
Questa reazione si verifica costantemente su base giornaliera: nei convertitori catalitici di veicoli e motocicli. Grazie a questa riduzione, i gas NOX non inquinano le città in misura peggiore. A tale scopo sono state utilizzate nanoparticelle di rodio mesoporose, che migliorano ulteriormente la decomposizione dei gas NO.X.
Il composto [RhCl (PPh3)3], noto come catalizzatore di Wilkinson, viene utilizzato per idrogenare (aggiungere H.Due) e idroformilato (aggiungere CO e H.Due) alcheni, per formare rispettivamente alcani e aldeidi.
I catalizzatori di rodio sono usati brevemente per idrogenare, carbonilare (aggiungere CO) e idroformilato. Il risultato è che molti prodotti dipendono da loro, come il mentolo, un composto chimico essenziale nelle gomme da masticare; oltre ad acido nitrico, cicloesano, acido acetico, organosilicio, tra gli altri.
Il rodio, essendo un metallo nobile, anche se penetrasse nel nostro corpo, i suoi atomi di Rh non potrebbero (per quanto ne sa) essere metabolizzati. Pertanto, non rappresentano alcun rischio per la salute; a meno che non ci siano troppi atomi di Rh sparsi nell'aria, che potrebbero finire per accumularsi nei polmoni e nelle ossa.
Infatti, nei processi di rodiatura su gioielli o gioielli in argento, i gioiellieri sono esposti a questi “sbuffi” di atomi; motivo per il quale hanno sofferto di disturbi al loro sistema respiratorio. Per quanto riguarda il rischio del suo solido finemente suddiviso, non è nemmeno infiammabile; tranne quando si brucia in presenza di OFDue.
I composti del rodio sono classificati come tossici e cancerogeni, i cui colori macchiano in profondità la pelle. Qui vediamo un'altra chiara differenza nel modo in cui variano le proprietà di un catione metallico rispetto a quelle del metallo da.
E infine, in materia ecologica, la scarsa abbondanza di rodio e la sua scarsa assimilazione da parte delle piante lo rende un elemento innocuo in caso di fuoriuscite o sprechi; fintanto che è rodio metallico.
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