Wat is rhodium en waar wordt het gebruikt?

Rhodium is een zeldzaam edelmetaal en is goed bekend bij sieradenliefhebbers. De gerhodineerde coating voorkomt krassen en slijtage op kostbare voorwerpen en draagt ​​zo bij aan het behoud van de originele look voor een lange tijd.

Rhodium is een scheikundig element N45 uit het periodiek systeem, dat behoort tot de edele metalen van de platinagroep. Het element werd in 1803 ontdekt door de Engelsman William Hyde Wollaston tijdens het werken met een platina-oplossing. Daarin ontdekte de chemicus een felroze poederachtige substantie genaamd rhodium, wat 'roos' betekent in het Grieks.

Rhodium is een van de zeldzaamste en duurste metalen wat te wijten is aan de complexiteit van de scheiding van platina op industriële schaal. In de natuur is het aanwezig in mineralen die meerdere platinoïden tegelijk in hun samenstelling bevatten. Experts merken op dat om 1 kg van dit metaal te verkrijgen, meerdere tonnen inheems platina nodig zijn. Wollaston isoleerde rhodium op de volgende manier: na de synthese van natriumwaterstofzout van rhodium calcineerde hij lange tijd een rozerood poeder boven een waterstofvlam, waardoor hij slechts enkele druppels puur metaal ontving.

Later werd door de inspanningen van professor Lebedinsky een nieuwe methode ontdekt om rhodium te scheiden. - blootstelling aan de oplossing van platinoïde zouten door koude. Als gevolg van afkoeling vormde zich een neerslag in de oplossing, weergegeven door verbindingen van rhodium en iridium. Deze methode is wijdverbreid in de chemische industrie en wordt nog steeds gebruikt. Tegenwoordig wordt met behulp van de Lebedinsky-techniek jaarlijks ongeveer 30 ton puur metaal vrijgegeven.

Wat betreft het uiterlijk van rhodium, de rood-roze tinten zijn alleen kenmerkend voor de verbindingen, terwijl het metaal zelf lijkt op zilver, hoewel het qua helderheid inferieur is. Dus, de hoeveelheid licht die door dit metaal wordt gereflecteerd is 80%, terwijl dit voor zilver 95% is... Desondanks wordt rhodium vaak gebruikt bij de vervaardiging van technische spiegels in plaats van zilver. Dit komt door de vuurvastheid van de platinoïde en zijn vermogen om te werken bij een verhoogde dichtheid van elektromagnetische straling, inclusief het infraroodbereik. Met andere woorden, rhodium plating kan vele jaren meegaan, terwijl verzilveren onder vergelijkbare omstandigheden nog geen dag meegaat.

De karakterisering van het metaal zou onvolledig zijn zonder de kosten ervan te vermelden. De prijs van zuiver rhodium varieert voortdurend en is afhankelijk van het jaarlijkse productievolume. Zo kostte een troy ounce rhodium (31.1034768 g) vanaf augustus 2016 ongeveer $ 700, maar in de daaropvolgende jaren steeg de prijs sterk. Begin 2020 kostte een rhodiumreep van één ons $ 9.000. De hoge kosten worden verklaard door het feit dat het metaal geen eigen mineraal heeft en aanwezig is in inheemse platina-, nikkel- en koperertsen, evenals in goudhoudend zand als metgezel.

Rhodium is een hard edel zilverachtig metaal dat zijn "voorloper" platina overtreft in chemische weerstand in veel corrosieve omgevingen. De elektronische formule van het atoom is als volgt: Rh - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 8 5s 1. Het metaal lost goed op tijdens het koken in koningswater (een mengsel van HCl en HNO3), in een H2SO4-concentraat (bij verhitting) en in waterstofperoxide. Het smeltpunt is 1964°C, het kookpunt is 3697°C, de dichtheid van het metaal bij 20°C is 12,41 g/cm3. Rhodium behoort tot de groep van zeldzame aardmetalen, in vaste toestand heeft het een zilverachtige kleur met een koude tint.

Rhodium is chemisch stabiel, waardoor het zeer slecht reageert met niet-metalen - alleen bij het bereiken van de rode warmtetemperatuur. Vertraagde oxidatie van het metaal is alleen mogelijk in gebroken toestand en alleen bij 1000 ° C.

Een belangrijke kwaliteit van metaal is het vermogen om van kleur te veranderen, wat vooral waardevol is in sieraden. Dus bij het calcineren bij een temperatuur van 800 ° C raakt rhodium bedekt met een oxidefilm, die verdwijnt wanneer de temperatuur stijgt tot 1000 ° C. Vooral zwart rhodium wordt gewaardeerd, wat onmisbaar is bij de vervaardiging van sieraden met de meest exquise configuraties. Een andere eigenschap van een metaal is het vermogen om als katalysator te werken voor de meeste chemische reacties. Dus met behulp van gemalen rhodiumpoeder kan gewone wijnalcohol worden omgezet in azijnzuur.

De jaarlijkse wereldproductie van rhodium is 30 ton Dergelijke kleine productievolumes zijn te wijten aan het lage gehalte aan het element in het binnenste van de aarde en de afwezigheid van eigen mineralen. De belangrijkste afzettingen van het metaal bevinden zich in Zuid-Afrika, dat 75-80% rhodium aan de algemene markt levert. Minder rijke afzettingen zijn te vinden in Canada, Colombia en Rusland - in landen met een gemiddelde concentratie van inheems platina in het binnenste van de aarde.

Naast raffinage wordt de scheiding van zijn stabiele isotoop van plutonium, uranium en thorium, die veel worden gebruikt in kernenergie, beschouwd als een veelbelovende methode om metaal te extraheren.Het op deze manier verkrijgen van rhodium kan het probleem van de grote vraag en onvoldoende hoeveelheden metaal die in de afzettingen worden gewonnen, oplossen. Rekening houdend met de ontwikkelde nucleaire industrie en het hoge gehalte aan rhodium in nucleaire brandstof (tot 400 g / t), kan het probleem van rhodiumtekort worden opgelost en zal kernenergie de belangrijkste leverancier van dit metaal op de wereldmarkten worden.

Het toepassingsgebied van rhodium is vrij breed. Het metaal is gewild in veel gebieden van de chemische industrie en verwerking, waar het wordt gebruikt als katalysator, structurele grondstoffen en sieradenmateriaal.

In deze hoedanigheid wordt het metaal gebruikt in chemische reacties, waarvan de meest voorkomende de productie van azijnzuur uit methylalcohol is. Het wordt ook gebruikt om neutraliserende filters te maken die zijn ontworpen om te werken met uitlaatgassen van auto's. En rhodium-platinalegeringen worden beschouwd als de meest effectieve katalysatoren bij de productie van HNO3 door de oxidatie van ammoniak met lucht, en er is nog geen alternatief voor rhodium gevonden in deze productie.

Rhodium is onmisbaar bij de vervaardiging van glas voor apparaten met vloeibare kristallen, voor de productie waarvan de legering met platina wordt genomen. In dit opzicht groeit de consumptie van metaal gestaag in verhouding tot de groei van de productie van moderne gadgets. Rhodium wordt actief gebruikt bij de vervaardiging van technische spiegels, projectoren en andere reflecterende oppervlakken die onder extreme omstandigheden en in laserinstallaties zullen worden gebruikt.

Het is onmogelijk om nog maar te zwijgen over de platina-rhodiumkroezen die worden gebruikt om edelstenen en kristallen met elektro-optische eigenschappen te kweken in laboratoriumomstandigheden.... In combinatie met iridium of platina wordt het metaal vaak gebruikt voor de vervaardiging van thermokoppels die nodig zijn voor het meten van extreme temperaturen (meer dan 2200°C). Opgemerkt moet worden de rol van metaal bij het vervaardigen van laboratoriumreageerbuizen en kolven die worden gebruikt voor chemische experimenten. Vanwege het feit dat rhodium geen interactie aangaat met vrijwel alle stoffen, kan elke formulering in dergelijke gerechten worden gegoten.

Rhodium wordt veel gebruikt bij het maken van sieraden en heeft twee functies tegelijk: beschermend en decoratief. Bijvoorbeeld, zilver gecoat met een dunne rhodiumlaag krijgt een diepe glans, wordt niet donkerder of oxideert niet in de lucht, en gerhodineerd goud wordt door de hoge hardheid van het metaal (6 eenheden van de Mohs-school) duurzamer en slijtvaster. Bovendien is het metaal nodig om wit goud te verkrijgen, dat erg populair is bij sieradenliefhebbers, en zijn oxiden zijn betrokken bij het creëren van zwart goud - de avant-garde trend in de mode van edele metalen.

Koude, maar tegelijkertijd diepe en betoverende rhodiumglans past goed bij zirconia, zirkonia, diamanten en inzetstukken van edelmetaal. Daarnaast wordt het metaal vaak gebruikt als ligatuur bij de vervaardiging van platina- en palladiumsieraden. Gerhodineerde producten hoeven niet regelmatig te worden gereinigd en behouden hun oorspronkelijke glans lang.

Naast zijn decoratieve functie vermindert rhodiumplating aanzienlijk de allergeniciteit van wit goud, dat bij constant contact met de huid roodheid en jeuk veroorzaakt. Een laag van dit metaal voorkomt de onaangename gevolgen van het dragen van sieraden, wat vooral waardevol is voor mensen met huidziekten. Naast een groot aantal voordelen heeft rhodiumplating echter nog steeds zijn nadelen: rhodiumplating vereist periodieke vernieuwing en de aanwezigheid ervan verhoogt de prijs van de sieraden aanzienlijk.

Naast de besproken toepassingsgebieden wordt rhodium gebruikt bij de vervaardiging van munten. Zo werden in 2009 de eerste puur rhodiummunten uitgegeven bij de US Mint, die niet als betaalmiddel werden gebruikt, maar als investering dienden. Even later (in 2014) gaf de Nationale Bank van Rwanda echter de eerste rhodiummunt uit met een waarde van 10 Rwandese frank, die als betaalmiddel begon te worden gebruikt.

In de Sovjettijd geloofde men dat veel radiocomponenten van puur rhodium waren gemaakt. Dit was echter verre van het geval en het metaal werd alleen gebruikt om de contacten van de connectoren te bedekken. Voor de vervaardiging van de onderdelen zelf was het niet geschikt, omdat het vrij kwetsbaar en te broos was. Maar als coating was het onvervangbaar vanwege zijn goede corrosieweerstand en hoge reflectiviteit van elektromagnetische stralen. Gerhodineerde contacten (reedrelais) van het type RES-55 (A) in de series RS 4569601, RS 4569602, RS 4569603, RS 4569604 en RS 4569605.

In de volgende video wordt uitgelegd wat vergulden met rodium is.