Rhodium
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| Rhodium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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45 Rh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Apparence | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
métallique blanc argenté  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés générales | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nom, symbole, nombre | rhodium, Rh, 45 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Prononciation | / r oʊ ré Je ə m / ROH -dee-əm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Élément Catégorie | métal de transition | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Groupe, période, bloc | 9, 5, ré | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Poids atomique standard | 102,90550 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuration électronique | [ Kr ] 5s 1 4d 8 2, 8, 18, 16, 1  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Histoire | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Découverte | William Hyde Wollaston (1804) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Premier isolement | William Hyde Wollaston (1804) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés physiques | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Phase | solide | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densité (à proximité rt) | 12,41 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Liquid densité au mp | 10,7 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Point de fusion | 2237 K , 1964 ° C, 3567 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Point d'ébullition | 3968 K, 3695 ° C, 6683 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La chaleur de fusion | 26,59 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chaleur de vaporisation | 494 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacité thermique molaire | 24,98 J · mol -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La pression de vapeur | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Propriétés atomiques | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| États d'oxydation | 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1 ( l'oxyde amphotère) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Électronégativité | 2,28 (échelle de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| énergies d'ionisation | 1er: 719,7 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2ème: 1740 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3ème: 2997 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon atomique | 134 h | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon covalente | 142 ± 19 heures | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscellanées | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | cubique à faces centrées  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordre magnétique | paramagnétique | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Résistivité électrique | (0 ° C) 43,3 nΩ · m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivité thermique | 150 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dilatation thermique | (25 ° C) 8,2 pm · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vitesse du son (tige mince) | (20 ° C) 4,700 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Le module d'Young | 380 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Module de cisaillement | 150 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Module Bulk | 275 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Coefficient de Poisson | 0,26 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureté Mohs | 6.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureté Vickers | 1246 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureté Brinell | 1100 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numéro de registre CAS | 7440-16-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La plupart des isotopes stables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Article détaillé: Isotopes de rhodium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Le rhodium est un élément chimique qui est une maladie rare, blanc argenté, dur et chimiquement inerte de métal de transition et un élément de la groupe du platine. Il a la symbole chimique Rh et de numéro atomique 45. Il est composé d'une seule naturelle isotope , 103 Rh. D'origine naturelle rhodium se trouve généralement sous forme de métal libre, allié avec des métaux similaires, et rarement sous forme de composé chimique dans des minéraux tels que bowieite et rhodplumsite. Ce est une des plus rares métaux précieux.
Le rhodium est un soi-disant un métal noble, résistant à la corrosion, qui se trouve dans les minerais de nickel ou du platine, avec les autres membres de la des métaux du groupe du platine. C'était découvert en 1803 par William Hyde Wollaston dans une telle minerai, et le nom de la couleur rose de l'un de ses composés chlorés, après qu'il a produit mis à réagir avec le mélange d'acides puissant l'eau régale.
L'utilisation principale de l'élément (plus de 80% de la production mondiale de rhodium) est l'un des catalyseurs de la trois voies de convertisseurs catalytiques dans les automobiles. Parce rhodium métallique est inerte contre la corrosion et les produits chimiques les plus agressifs, et en raison de sa rareté, le rhodium est généralement allié avec le platine ou le palladium et appliqué à haute température et des revêtements résistant à la corrosion. Or blanc est souvent plaqué avec une couche de rhodium mince pour améliorer son empreinte tout argent sterling plaqué rhodium est souvent pour la résistance ternir.
Rhodium détecteurs sont utilisés dans les réacteurs nucléaires pour mesurer la neutron niveau de flux.
Histoire
Rhodium ( grec rhodon (ῥόδον) signifie "rose") a été découvert en 1803 par William Hyde Wollaston, peu de temps après sa découverte de palladium . Il a utilisé brut platine minerai vraisemblablement obtenu à partir de l'Amérique du Sud . Son procédure implique la dissolution du minerai dans eau régale et neutralisation de l'acide avec de l'hydroxyde de sodium (NaOH). Il a ensuite précipité la platine comme chloroplatinate d'ammonium en ajoutant le chlorure d'ammonium, NH 4 Cl. La plupart des autres métaux comme le cuivre , le plomb , le palladium et le rhodium ont été précipitées avec du zinc . Dilué l'acide nitrique dissous tous, mais le palladium et le rhodium, qui ont été dissous dans l'eau régale, et le rhodium a été précipité par addition de chlorure de sodium sous forme de Na 3 [RhCl 6] n · H 2 O. Après avoir été lavé avec de l'éthanol, le précipité rose-rouge a été amené à réagir avec du zinc, ce qui déplace le rhodium dans le composé ionique ainsi libéré et le rhodium comme métal libre.
Après la découverte de l'élément rare ne avait que des applications mineures, par exemple par le tournant du siècle thermocouples contenant du rhodium ont été utilisés pour mesurer des températures jusqu'à 1800 ° C. La première application importante a été galvanisation pour utilisations décoratives et comme revêtement résistant à la corrosion. L'introduction du moyen de trois Convertisseur catalytique par Volvo en 1976 a augmenté la demande de rhodium. Les convertisseurs catalytiques précédents utilisés platine ou le palladium tandis que le catalyseur à trois voies utilisé rhodium pour réduire la quantité de NOx dans les gaz d'échappement.
Caractéristiques
| Z | Élément | Nombre de électrons / shell |
|---|---|---|
| 27 | cobalt | 2, 8, 15, 2 |
| 45 | rhodium | 2, 8, 18, 16, 1 |
| 77 | iridium | 2, 8, 18, 32, 15, 2 |
| 109 | meitnerium | 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 |
Le rhodium est un, argenté, métal dur et durable qui a une haute réflectance. Rhodium métallique ne fait pas normalement une oxyde, même lorsqu'il est chauffé. L'oxygène est absorbé à partir du atmosphère seulement au point de fusion de rhodium, mais est libéré lors de la solidification. Rhodium a à la fois un point de fusion supérieur et inférieur densité de platine . Il ne est pas attaqué par la plupart des acides : il est tout à fait insoluble dans l'acide nitrique et se dissout peu dans l'eau régale.
Propriétés chimiques
Rhodium appartient à groupe 9 du tableau périodique, mais a une configuration atypique dans ses couches électroniques ultrapériphériques par rapport au reste des membres. Ceci peut également être observé au voisinage de niobium (41), le ruthénium (44), et du palladium (46).
| États d'oxydation de rhodium | |
|---|---|
| 0 | Rh 4 (CO) 12 |
| 1 | RhCl (PH 3) 2 |
| 2 | Rh 2 (O 2 CCH 3) 4 |
| 3 | RhCl3, Rh 2 O 3 |
| 4 | RHF 4, RhO 2 |
| 5 | RHF 5, Sr trois LiRhO 6 |
| 6 | RHF 6 |
La commune état d'oxydation du rhodium est trois, mais les états d'oxydation 0-6 sont également observées.
Contrairement ruthénium et l'osmium , le rhodium ne forme pas de composés volatils d'oxygène. Les oxydes stables connus comprennent Rh 2 O 3, RhO 2, RhO 2 · x H 2 O, Na 2 RhO 3, Sr 3 LiRhO 6 et Sr 3 NaRhO 6. composés halogènes sont connus dans presque toute la gamme des états d'oxydation possibles. rhodium (III) chlorure , le rhodium (IV) de fluorure, le rhodium (V) et le fluorure rhodium (VI) de fluorure sont quelques exemples. Les états d'oxydation inférieurs sont seulement stable, lorsque les ligands sont présents.
Le composé rhodium-halogène le plus connu est le Chlorotris de catalyseur (triphénylphosphine) de rhodium de Wilkinson (I). Ce catalyseur est utilisé, par exemple, dans l'hydroformylation ou l'hydrogénation des alcènes .
Isotopes
Naturellement rhodium survenant est composé d'un seul isotope , 103 Rh. Le plus stable radio-isotopes sont 101 Rh avec une demi-vie de 3,3 ans, 102 Rh avec une demi-vie de 207 jours, 102m Rh avec une demi-vie de 2,9 ans, et 99 Rh avec une demi-vie de 16,1 jours. Vingt autres radio-isotopes ont été caractérisés avec poids atomiques allant de 92,926 u (93 Rh) à 116,925 u (117 Rh). La plupart d'entre eux ont une demi-vie plus courte d'une heure, à l'exception de 100 Rh (demi-vie: 20,8 heures) et 105 Rh (demi-vie: 35,36 heures). Il ya également de nombreux États méta, l'être le plus stable 102m Rh (0,141 MeV) avec une demi-vie d'environ 2,9 années et 101m Rh (0,157 MeV) avec une demi-vie de 4,34 jours (voir isotopes de rhodium).
Le primaire mode de désintégration avant le seul isotope stable, 103 Rh, est capture d'électrons et le mode primaire après est- émissions beta. Le primaire produit de désintégration avant 103 Rh est le ruthénium et le produit primaire après est le palladium .
Occurrence
Le rhodium est un des éléments les plus rares de la croûte de la Terre, dont il comprend environ 0,0002 parties par million (2 × 10 -10). Sa rareté affecte son prix, et donc son utilisation dans des applications commerciales.
Mines et prix
L'extraction industrielle complexe de rhodium est que le métal se produit dans les minerais mélangés à d'autres métaux tels que le palladium , l'argent , le platine et l'or . On le trouve dans les minerais de platine et on l'extrait en tant que métal inerte blanc qui est très difficile à fondre. Les principales sources sont situées en Afrique du Sud, dans les sables de la rivière Oural, et en Amérique du Nord, y compris le cuivre - sulfure de nickel zone minière de la Sudbury, Région de l'Ontario. Bien que la quantité à Sudbury est très faible, la grande quantité de minerai de nickel traité rend rentables de récupération de rhodium. Le principal exportateur de rhodium est l'Afrique du Sud (environ 80% en 2010), suivie par la Russie. La production annuelle mondiale de cet élément est inférieure à 30 tonnes et il ya très peu de rhodium portant minéraux . Le prix du rhodium est historiquement très variable. En 2007, le rhodium a coûté environ huit fois plus que l'or, 450 fois plus que l'argent, et 27 250 fois plus que le cuivre en poids. En 2008, le prix a augmenté brièvement ci-dessus $ 10 000 l'once. Le ralentissement économique du 3e trimestre de 2008 a poussé les prix du rhodium fortement en dessous de $ 1000 l'once, mais ils rebondi à $ 2750 au début de 2010 (plus de deux fois le prix de l'or).
Combustibles nucléaires usagés
Le rhodium est un produit de fission de uranium 235; par conséquent, chaque kg de produits de fission contenant des quantités significatives de métaux du groupe du platine plus légers y compris le rhodium. Le combustible nucléaire irradié pourrait être une source possible de rhodium. Toutefois, l'extraction est complexe et coûteux, et les présentent également des isotopes radioactifs de rhodium exigerait un stockage de plusieurs demi-vie de l'isotope décomposition plus longue durée (soit environ 10 années) pour réduire la radioactivité. Cela rend cette source de rhodium sans attrait et sans extraction à grande échelle a été tentée.
Applications
La principale utilisation de cet élément est dans les automobiles comme un convertisseur catalytique, qui change hydrocarbures nocifs imbrûlés, monoxyde de carbone et émissions d'oxydes d'azote du moteur en gaz moins nocifs. De 27200 kg de rhodium consommées dans le monde en 2010, quelques 22500 kg (82,7%) sont allés dans et 7300 kg récupérés à partir de cette application. Environ 1770 kg de rhodium a été utilisé dans l'industrie du verre, principalement pour la production de fibre de verre et verre à écran plat, et 2110 kg dans l'industrie chimique.
Catalyseur
En 2010, plus de 80% de la production mondiale de rhodium a été consommé pour produire convertisseurs catalytiques à trois voies. Le rhodium présente certains avantages par rapport aux autres métaux du platine dans la réduction de oxydes d'azote en azote et oxygène :
- 2 NO x → x O 2 + N 2
Base de rhodium catalyseurs sont utilisés dans un certain nombre de procédés industriels; notamment dans l'automobile convertisseurs catalytiques et de carbonylation catalytique du méthanol pour produire de l'acide acétique par le Procédé Monsanto. Il est également utilisé pour catalyser l'addition de hydrosilanes moléculaire à des doubles liaisons, un processus important dans la fabrication de certains caoutchoucs de silicone. Des catalyseurs de rhodium sont également utilisés pour réduire le benzène à cyclohexane.
Le complexe d'un ion rhodium avec BINAP donne un catalyseur chiral largement utilisé pour synthèse chirale, comme dans la synthèse de menthol .
Usages ornementaux
Rhodium trouve une utilisation dans les bijoux et décorations. C'est électrolytique sur or blanc et platine pour lui donner une surface blanche réfléchissante. Ceci est connu comme le rhodium clignotant dans les affaires de bijoux. Il peut également être utilisé dans le revêtement argent sterling pour se protéger contre le ternissement, qui est le sulfure d'argent (Ag 2 S) produit à partir du sulfure d'hydrogène atmosphérique (H 2 S). Solide (pur) bijoux de rhodium est très rare, parce que le métal est à la fois point de fusion élevé et les pauvres malléabilité (faisant par exemple des bijoux très difficile à fabriquer) plutôt que du fait de son prix élevé. En outre, son coût élevé assure que la plupart de son utilisation de bijoux est sous la forme de petites quantités de poudre (communément appelé éponge de rhodium) dissous dans des solutions de galvanoplastie.
Rhodium a également été utilisé pour les honneurs ou pour symboliser la richesse, lorsque des métaux les plus couramment utilisés tels que l'argent, l'or, le platine ou sont jugées insuffisantes. En 1979, le Livre Guinness des Records du Monde a donné Paul McCartney un disque rhodié pour être l'histoire de tous les temps compositeur best-seller et l'enregistrement artiste.
D'autres utilisations
Le rhodium est utilisé comme agent d'alliage pour le durcissement et l'amélioration de la résistance à la corrosion de platine et de palladium . Ces alliages sont utilisés dans les enroulements du four, des douilles pour la production de fibres de verre, thermocouples, des électrodes pour aéronefs bougies, et des creusets de laboratoire. D'autres utilisations incluent:
- Une Matériau de contact électrique en raison de sa faible résistance électrique , faible et stable résistance de contact, et de haute corrosion résistance.
- Rhodium plaqué, faite par galvanoplastie ou l'évaporation, est extrêmement dur et est utilisé pour les instruments optiques.
- Il est également utilisé en tant que filtre en systèmes de mammographie en raison des rayons X caractéristiques qu'elle produit.
- Détecteurs Rhodium de neutrons sont utilisés dans les réacteurs nucléaires d'ingénierie de combustion pour mesurer les flux de neutrons - une méthode qui nécessite un filtre numérique pour déterminer le niveau de flux de neutrons actuelle, car il ya trois signaux générés: immédiate, quelques secondes plus tard, et une minute plus tard, chacune avec son propre niveau de signal, et tous les trois sont combinés dans les signaux de détection de rhodium. L'arbre Réacteurs nucléaires Palo Verde ont chacun 305 détecteurs de neutrons rhodium, 61 détecteurs sur chacun des cinq niveaux verticaux, fournissant une "image" 3D précis de réactivité et permettant un réglage fin de brûler économiquement la plus combustible nucléaire.
A 78 g échantillon de rhodium
Section d'un métal-core convertisseur catalytique
Anneau de mariage or blanc rhodié
Feuille Rhodium et le fil
Précautions
Être un métal noble, le rhodium pur est inerte. Toutefois, les complexes chimiques de rhodium peuvent être réactif. Dose létale moyenne (DL 50) chez les rats est de 198 mg de chlorure de rhodium (RhCl 3) par kilogramme de poids corporel. Des composés de rhodium peuvent fortement tacher la peau humaine. Comme les autres métaux nobles, qui sont tous trop inerte pour se produire des composés chimiques dans la nature, le rhodium n'a pas été trouvé à jouer, ou soupçonné de jouer, un rôle biologique. Si elle est utilisée sous forme élémentaire plutôt que comme composés, le métal est sans danger.
