Ródio
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| Ródio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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45 Rh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Aparência | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
metálico branco prateado  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades gerais | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nome, símbolo, número | o ródio, o Rh, 45 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pronúncia | / r oʊ d Eu ə m / ROH -dee-əm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Categoria elemento | de metal de transição | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloco | 9, 5, d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Peso atômico padrão | 102,90550 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuração eletrônica | [ Kr ] 5s 1 4d 8 2, 8, 18, 16, 1  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| História | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Descoberta | William Hyde Wollaston (1804) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Primeiro isolamento | William Hyde Wollaston (1804) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | sólido | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade (perto RT) | 12,41 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidade no pf | 10,7 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 2237 K , 1964 ° C, 3567 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 3968 K, 3695 ° C, 6683 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusão | 26.59 kJ mol -1 · | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de vaporização | 494 kJ mol -1 · | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidade calorífica molar | 24,98 J · · mol -1 K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Propriedades atômicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidação | 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1 ( óxido anfotérico) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Eletronegatividade | 2,28 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Energias de ionização | 1º: 719,7 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2: 1740 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3: 2997 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atômico | 134 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| O raio de covalência | 142 ± 19:00 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscelânea | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A estrutura de cristal | cúbica de face centrada  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamento magnético | paramagnético | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Resistividade elétrica | (0 ° C) de 43,3 Nco · m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 150 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Expansão térmica | (25 ° C) 8.2 uM · · K -1 m -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som (haste fina) | (20 ° C) 4700 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| O módulo de Young | 380 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de cisalhamento | 150 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa de módulo | 275 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rácio de Poisson | 0.26 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Mohs | 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Vickers | 1.246 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Brinell | 1100 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Número de registo CAS | 7440-16-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A maioria dos isótopos estáveis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ver artigo principal: Isótopos de ródio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Ródio é um elemento químico que é um raro, branco-prateado, duro e quimicamente inerte de metal de transição e um membro da grupo da platina. Tem o Rh símbolo químico e número atômico 45. Ele é composto por apenas uma de ocorrência natural isótopo , 103 Rh. Naturalmente ródio ocorrendo é normalmente encontrado como metal livre, ligado com metais semelhantes, e raramente como um composto químico em minerais como bowieite e rhodplumsite. É um dos mais raros metais preciosos.
O ródio é uma chamada metal nobre, resistente à corrosão, encontrado em minérios de platina ou de níquel, juntamente com os outros membros da metais do grupo da platina. Era descoberto em 1803 por William Hyde Wollaston em uma tal minério, e chamado para a cor rosa de um dos seus compostos de cloro, produzido depois reagido com a mistura ácido poderoso água régia.
O uso principal do elemento (mais de 80% da produção mundial de ródio) é como um dos catalisadores do três vias catalisadores nos automóveis. Porque ródio metálico é inerte contra corrosão e produtos químicos mais agressivos, e por causa de sua raridade, o ródio é normalmente ligado com platina ou paládio e aplicadas sob alta temperatura e revestimentos à corrosão resistiva. O ouro branco é muitas vezes revestida com uma camada fina de ródio para melhorar a sua impressão óptica enquanto prata esterlina é muitas vezes ródio para resistência a manchas.
Detectores de ródio são utilizados em reatores nucleares para medir a Neutron nível de fluxo.
História
Ródio ( grego rhodon (ῥόδον), que significa "rosa") foi descoberto em 1803 por William Hyde Wollaston, logo após a sua descoberta do paládio . Ele usou bruto platina minério presumivelmente obtido a partir de América do Sul . O seu processo envolveu a dissolução do minério em água régia e neutralização do ácido com hidróxido de sódio (NaOH). Ele em seguida, o precipitado de platina como cloroplatinato de amónio, adicionando Cloreto de amónio, NH4CI. A maioria dos outros metais, como o cobre , chumbo , paládio e ródio foram precipitadas com zinco . Diluída de ácido nítrico dissolvido todo mas paládio e ródio, que foram dissolvidos em água régia e o ródio foi precipitado pela adição de cloreto de sódio em Na 3 [RhCl 6] n · H2O. Depois de ter sido lavado com etanol, o precipitado vermelho-rosa foi feito reagir com zinco, que deslocado o ródio no composto iónico e, assim, libertado o ródio como o metal livre.
Após a descoberta do elemento raro teve apenas aplicações menores, por exemplo, na virada do século termopares contendo ródio foram usados para medir temperaturas de até 1.800 ° C. A primeira aplicação importante foi galvanoplastia para usos decorativos e como revestimento resistente à corrosão. A introdução de três vias catalisador por Volvo em 1976 aumentou a demanda por ródio. Os catalisadores utilizados anteriores de platina ou de paládio, enquanto o conversor catalítico de três vias utilizado ródio para reduzir a quantidade de NOx nos gases de escape.
Características
| Z | Elemento | Número de elétrons / shell |
|---|---|---|
| 27 | cobalto | 2, 8, 15, 2 |
| 45 | ródio | 2, 8, 18, 16, 1 |
| 77 | irídio | 2, 8, 18, 32, 15, 2 |
| 109 | meitnerium | 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 |
Ródio é um disco prateado metal, e durável que tem um alto reflectância. Ródio de metal normalmente não fazem óxido, mesmo quando aquecidos. O oxigénio é absorvido a partir da atmosfera apenas com o ponto de fusão de ródio, mas é libertada aquando da solidificação. O ródio possui tanto um ponto de fusão mais elevado e menor densidade do que a platina . Ele não é atacado pela maioria dos ácidos : é completamente insolúvel em ácido nítrico e dissolve-se ligeiramente em água régia.
Propriedades químicas
Ródio pertence grupo 9 da tabela periódica, mas tem uma configuração atípica nas suas conchas de electrões mais exteriores em comparação com o resto dos membros. Isto também pode ser observado na vizinhança de nióbio (41), ruténio (44), e paládio (46).
| Estados de oxidação de ródio | |
|---|---|
| 0 | Rh 4 (CO) 12 |
| +1 | RhCl (PH 3) 2 |
| 2 | Rh 2 (O 2 CCH 3) 4 |
| 3 | RhCl 3, Rh 2 O 3 |
| 4 | RHF 4, Rho 2 |
| 5 | RHF 5, Sr 3 LiRhO 6 |
| 6 | RHF 6 |
O comum estado de oxidação de ródio é 3, mas estados de oxidação 0-6 também são observados.
Ao contrário de ruténio e ósmio , ródio forma não há compostos oxigenados voláteis. Os óxidos estáveis conhecidas incluem Rh 2 O 3, Rho 2, Rho 2 · x H2O, Na 2 Rho 3, Sr 3 LiRhO 6 e Sr 3 NaRhO 6. Compostos de halogéneo são conhecidos em quase toda a gama de possíveis estados de oxidação. ródio (III), cloreto , ródio (IV) de fluoreto, ródio (V) e fluoreto ródio (VI) de fluoreto são alguns exemplos. Os estados de oxidação mais baixos só são estáveis se ligantes estão presentes.
O composto de ródio de halogênio mais conhecido é o Catalisador clorotris (trifenilfosfina) ródio de Wilkinson (I). Este catalisador é usado, por exemplo, na hidroformilação ou hidrogenação de alcenos .
Isótopos
De ocorrência natural de ródio é composto por apenas um isótopo , 103 Rh. O mais estáveis radioisótopos são Rh 101 com uma meia-vida de 3,3 anos, 102 Rh, com uma semi-vida de 207 dias, 102m Rh com uma meia-vida de 2,9 anos, e Rh 99 com uma meia-vida de 16,1 dias. Vinte outros radioisótopos foram caracterizados com pesos atômicos que variam de 92,926 u (93 Rh) para 116,925 u (117 Rh). A maioria destes tem meia-vida mais curta do que uma hora, exceto Rh 100 (meia-vida: 20,8 horas) e 105 Rh (meia-vida: 35,36 horas). Há também inúmeros meta estados, a 102m mais estável o Rh (0,141 MeV) com uma meia-vida de cerca de 2,9 anos e 101m Rh (0,157 MeV) com uma meia-vida de 4,34 dias (ver isótopos de ródio).
O primário modo de decaimento antes o único isótopo estável, 103 Rh, é captura eletrônica eo primeiro modo após é a emissão beta. O primário produto de decaimento antes 103 Rh é ruténio e do produto primário depois é paládio .
Ocorrência
O ródio é um dos elementos mais raros na crosta da Terra, da qual compreende um número estimado de 0,0002 partes por milhão (2 × 10 -10). Sua raridade afeta seu preço e, portanto, seu uso em aplicações comerciais.
Mineração e preço
A extracção industrial de ródio é complexa como o metal acontece em minérios misturados com outros metais, tais como paládio , prata , platina , e ouro . Pode ser encontrada em minérios de platina e extraiu-se como um metal inerte branco, o qual é muito difícil de fundir. Fontes principais estão localizados na África do Sul, nas areias do rio do Montes Urais e na América do Norte, incluindo o cobre - sulfeto de níquel área de mineração da Sudbury, Região Ontario. Embora a quantidade em Sudbury é muito pequena, a grande quantidade de minério de níquel processado torna rentável a recuperação de ródio. O principal exportador de ródio é a África do Sul (cerca de 80% em 2010), seguido pela Rússia. A produção mundial anual de este elemento é inferior a 30 toneladas e há muito poucos portadores de ródio minerais . O preço do ródio é historicamente muito variável. Em 2007, o ródio custar cerca de oito vezes mais do que o ouro, a 450 vezes mais do que a prata, e 27.250 vezes mais do que o cobre, em peso. Em 2008, o preço subiu brevemente acima de US $ 10.000 por onça. O abrandamento económico do terceiro trimestre de 2008 empurrou os preços do ródio bruscamente para trás abaixo de US $ 1.000 por onça, mas eles recuperaram para 2.750 dólares no início de 2010 (mais de duas vezes o preço do ouro).
Combustíveis nucleares usados
Ródio é um produto de fissão de urânio-235; portanto, cada quilograma de produtos de cisão contém quantidades significativas de metais do grupo da platina mais leves incluindo ródio. Combustível nuclear usado pode ser uma possível fonte de ródio. No entanto, a extracção é complexa e dispendiosa, e os presentes também isótopos radioactivos de ródio exigiria um dispositivo de armazenamento para vários semi-vidas de decomposição do isótopo de vida mais longa (ou seja, cerca de 10 anos) para reduzir a radioactividade. Isso faz com que esta fonte de ródio desinteressante e sem extracção em larga escala tem sido tentada.
Aplicações
O principal uso deste elemento é em automóveis como um conversor catalítico, que muda hidrocarbonetos não queimados prejudiciais, monóxido de carbono e emissões de óxido de nitrogênio do motor em gases menos nocivos. De 27,200 kg de ródio consumidos em todo o mundo em 2010, cerca de 22.500 kg (82,7%) entraram e 7.300 kg recuperado a partir desta aplicação. Cerca de 1,770 kg de ródio foi utilizado na indústria do vidro, principalmente para a produção de fibra de vidro e do painel de vidro plana, e 2110 kg na indústria química.
Catalisador
Em 2010, mais de 80% da produção mundial de ródio foi consumida para produzir três vias catalisadores. Ródio mostra algumas vantagens sobre os outros metais de platina no redução de óxidos de nitrogênio a nitrogênio e oxigênio :
- 2 NO x → x O 2 + 2 N
À base de ródio catalisadores são usados em vários processos industriais; nomeadamente, no automóvel catalisadores e para carbonilação catalítica de metanol para produzir ácido acético pelo Processo de Monsanto. É também utilizado para catalisar a adição de hydrosilanes molecular ligações duplas, um processo importante no fabrico de certas borrachas de silicone. Catalisadores de ródio são também usados para reduzir o benzeno a ciclo-hexano.
O complexo de ródio com um ião BINAP dá um catalisador quiral utilizado para síntese quiral, tal como na síntese de mentol .
Usos ornamentais
Ródio encontra uso em jóias e para decorações. É galvanizados em ouro branco e platina para dar-lhe uma superfície branca reflexiva. Isto é conhecido como piscar de ródio no negócio de jóias. Também pode ser utilizado no revestimento de prata esterlina para proteger contra manchas, o que é sulfureto de prata (Ag 2 S) produzido a partir do sulfureto de hidrogénio atmosférico (H 2 S). Sólido (pura) jóias ródio é muito raro, porque o metal tem tanto alto ponto de fusão e pobres maleabilidade (fazendo tais jóias muito duro para fabricar) e não devido ao seu alto preço. Além disso, o seu custo elevado garante que a maioria de seu uso jóias é na forma de pequenas quantidades de pó (vulgarmente chamado de esponja de ródio) dissolvidos em soluções de galvanoplastia.
Ródio também tem sido usado para as honras ou para simbolizar a riqueza, quando os metais mais comumente utilizados, tais como prata, ouro, platina ou sejam considerados insuficientes. Em 1979, a Guinness Book of World Records deu Paul McCartney um disco banhados a ródio por ser a história de todos os tempos best-seller compositor e artista de gravação.
Outros usos
O ródio é utilizado como um agente de liga para o endurecimento e melhorar a resistência à corrosão da platina e paládio . Estas ligas são usados em enrolamentos de forno, buchas para a produção de fibra de vidro, elementos de termopares, eletrodos para aeronaves velas de ignição e cadinhos de laboratório. Outros usos incluem:
- Um material de contato elétrico devido à sua baixa resistência elétrica , baixo e estável resistência de contato, e de alta corrosão resistência.
- Ródio, feita por galvanização ou evaporação, é extremamente difícil e é usado para instrumentos ópticos.
- É também utilizado como um filtro em sistemas de mamografia por causa dos raios X característicos que produz.
- Detectores de nêutrons ródio são utilizados em engenharia de combustão reatores nucleares para medir os níveis dos fluxos de neutrões - um método que requer um filtro digital para determinar o nível atual fluxo de nêutrons, uma vez que existem três sinais gerados: imediata, alguns segundos depois, e um minuto depois, cada um com o seu próprio nível de sinal, e todas as três são combinados nos sinais de detector de ródio. Os três Palo Verde reatores nucleares cada um tem 305 detectores de nêutrons ródio, 61 detectores em cada um dos cinco níveis verticais, proporcionando uma "imagem" 3D preciso da reatividade e permitindo ajuste fino para queimar mais economicamente do combustível nuclear.
Uma amostra de 78 g de ródio
Seção transversal de um catalisador de metal-core
Aliança de ouro branco com banho de ródio
Folha de ródio e fio
Precauções
Começar um metal nobre, puro ródio é inerte. No entanto, os complexos químicos de ródio podem ser reactivo. Dose letal média (DL50) nos ratos é de 198 mg de cloreto de ródio (RhCl 3) por quilograma de peso corporal. Compostos de ródio pode manchar fortemente a pele humana. Tal como os outros metais nobres, os quais são demasiado inerte para ocorrer como compostos químicos na natureza, ródio não foi encontrado para jogar, ou suspeito de desempenhar, qualquer papel biológico. Se for usado sob a forma elementar e não como compostos, o metal é inofensivo.
