Μάθετε για το ρόδιο, ένα σπάνιο ομαδικό μέταλλο της πλατίνας

Το ρόδιο είναι ένα σπάνιο μέταλλο ομάδας πλατίνας (PGM) που είναι χημικά σταθερό σε υψηλές θερμοκρασίες, ανθεκτικό στη διάβρωση και χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή καταλυτικών μετατροπέων αυτοκινήτων.

Ιδιότητες

• Ατομικό σύμβολο: Rh
• Ατομικός αριθμός: 45
• Στοιχείο Κατηγορία: μεταβατικό μέταλλο
• Πυκνότητα: 12,41 g / cm3
• Σημείο τήξης: 3567 ° F (1964 ° C)
• Σημείο ζέσεως: 6683 ° F (3695 ° C)
• Η σκληρότητα του Moh: 6.0

Χαρακτηριστικά

Το ρόδιο είναι ένα σκληρό, ασημένιο μέταλλο που είναι πολύ σταθερό και έχει υψηλό σημείο τήξης. Το μέταλλο του ρόδιου είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και, ως PGM, μοιράζεται τις εξαιρετικές καταλυτικές ιδιότητες του ομίλου.

Το μέταλλο έχει υψηλή ανάκλαση, είναι σκληρό και ανθεκτικό και έχει τόσο χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση, όσο και χαμηλή και σταθερή αντίσταση επαφής.

Ιστορία

Το 1803, ο William Hyde Wollaston ήταν σε θέση να απομονώσει το παλλάδιο από άλλα PGMs και, κατά συνέπεια, το 1804, απομόνωσε το ρόδιο από τα προϊόντα αντίδρασης.

Το Wollaston διαλυμένο μετάλλευμα πλατίνας σε aqua regia (μείγμα νιτρικού και υδροχλωρικού οξέος) πριν από την προσθήκη χλωριούχου αμμωνίου και σιδήρου για να ληφθεί παλλάδιο. Στη συνέχεια, διαπίστωσε ότι το ρόδιο θα μπορούσε να αντληθεί από τα χλωριούχα άλατα που παρέμειναν.

Ο Wollaston εφάρμοσε το aqua regia κατόπιν μια διαδικασία αναγωγής με αέριο υδρογόνο για να ληφθεί μέταλλο ρόδιο. Το υπόλοιπο μέταλλο έδειξε ροζ απόχρωση και πήρε το όνομά του από την ελληνική λέξη rodon , που σημαίνει "αυξήθηκε".

Παραγωγή

Το ρόδιο εξάγεται ως παραπροϊόν της εξόρυξης πλατίνας και νικελίου. Λόγω της σπανιότητάς του και της πολύπλοκης και δαπανηρής διαδικασίας που απαιτείται για την απομόνωση του μετάλλου, υπάρχουν πολύ λίγα φυσικά απαντώμενα σώματα μεταλλεύματος που παρέχουν οικονομικές πηγές ροδίου.

Όπως και οι περισσότεροι PGMs, η παραγωγή ροδίου επικεντρώνεται γύρω από το συγκρότημα Bushveld στη Νότιο Αφρική. Η χώρα αντιπροσωπεύει πάνω από το 80% της παγκόσμιας παραγωγής ροδίου, ενώ άλλες πηγές περιλαμβάνουν τη λεκάνη Sudbury στον Καναδά και το συγκρότημα Norilsk στη Ρωσία.

Τα PMG βρίσκονται σε διάφορα ορυκτά, όπως ο νουνίτης, ο χρωμίτης και ο νορίτης.

Το πρώτο βήμα στην εξαγωγή του ροδίου από το μετάλλευμα είναι η καταβύθιση πολύτιμων μετάλλων όπως ο χρυσός, ο αργυρός, το παλλάδιο και η πλατίνα. Το υπόλοιπο μετάλλευμα κατεργάζεται με όξινο θειικό νάτριο NaHSO₄ και τήκεται, με αποτέλεσμα θειικό ρόδιο (III), Rh₂(ΕΤΣΙ₄)_3.

Το υδροξείδιο του ροδίου καταβυθίζεται στη συνέχεια χρησιμοποιώντας υδροξείδιο του νατρίου, ενώ προστίθεται υδροχλωρικό οξύ για να παράγει Η₃RhCl₆. Αυτή η ένωση κατεργάζεται με χλωριούχο αμμώνιο και νιτρώδες νάτριο για να σχηματίσει ένα ίζημα ρόδιο.

Το ίζημα διαλύεται σε υδροχλωρικό οξύ και το διάλυμα θερμαίνεται μέχρι να καούν οι υπολειμματικοί μολυντές, αφήνοντας πίσω το καθαρό μέταλλο ρόδιο.

Σύμφωνα με την Impala Platinum, η παγκόσμια παραγωγή ρόδιου περιορίζεται σε περίπου 1 εκατομμύριο ουγγιές ετησίως (ή περίπου 28 μετρικούς τόνους) ετησίως, ενώ σε σύγκριση με το 2011, παράγονται 207 μετρικοί τόνοι παλλαδίου.

Περίπου το ένα τέταρτο της παραγωγής ροδίου προέρχεται από δευτερεύουσες πηγές, κυρίως ανακυκλωμένους καταλυτικούς μετατροπείς, ενώ το υπόλοιπο εξάγεται από μεταλλεύματα. Οι μεγάλοι παραγωγοί ροδίου περιλαμβάνουν το Anglo Platinum, το Norilsk Nickel και το Impala Platinum.

Εφαρμογές

Σύμφωνα με την Αμερικανική Γεωλογική Έρευνα, οι αυτοκαταλύτες αντιπροσώπευαν το 77 τοις εκατό της συνολικής ζήτησης ροδίου το 2010. Οι τριοδικοί καταλυτικοί μετατροπείς για βενζινοκινητήρες χρησιμοποιούν το ρόδιο για να καταλύσουν τη μείωση του οξειδίου του αζώτου στο άζωτο.

Περίπου το 5 τοις εκατό έως το 7 τοις εκατό της παγκόσμιας κατανάλωσης ροδίου χρησιμοποιείται από τον χημικό τομέα. Οι καταλύτες ρόδιο και πλατίνα-ρόδιο χρησιμοποιούνται στην παραγωγή οξοαλκοόλης καθώς και για την παραγωγή νιτρικού οξειδίου, πρώτης ύλης για λιπάσματα, εκρηκτικά και νιτρικού οξέος.

Η παραγωγή γυαλιού αντιπροσωπεύει ένα επιπλέον 3% έως 6% της κατανάλωσης ροδίου κάθε χρόνο. Λόγω των υψηλών σημείων τήξης τους, η αντοχή και η αντοχή στη διάβρωση, το ρόδιο και η πλατίνα μπορούν να αλλοιωθούν για να σχηματίσουν δοχεία που συγκρατούν και σχηματίζουν τηγμένο γυαλί. Επίσης σημαντικό είναι ότι τα κράματα που περιέχουν ρόδιο δεν αντιδρούν ή οξειδώνουν το γυαλί σε υψηλές θερμοκρασίες. Άλλες χρήσεις ρόδιου στην παραγωγή γυαλιού περιλαμβάνουν:

• Για το σχηματισμό των δακτυλίων που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ινών από γυαλί με την τοποθέτηση λιωμένου γυαλιού διαμέσου οπών (βλέπε φωτογραφία).
• Στην παραγωγή οθονών υγρών κρυστάλλων (LCD) λόγω των υψηλότερων θερμοκρασιών που απαιτούνται για την τήξη πρώτων υλών και την ποιότητα του γυαλιού που απαιτείται.
• Στην παραγωγή γυαλιού οθόνης για οθόνες καθοδικών ακτίνων (CRT).

Άλλες χρήσεις για ρόδιο:

• Ως φινίρισμα για κοσμήματα (γαλβανισμένο λευκό χρυσό)
• Ως φινίρισμα για καθρέφτες
• Στα οπτικά όργανα
• Σε ηλεκτρικές συνδέσεις
• Στα κράματα των αεροστροβιλοκινητήρων και των μπουζί
• Στους πυρηνικούς αντιδραστήρες ως ανιχνευτής των επιπέδων ροής νετρονίων
• Σε θερμοστοιχεία