Rodio
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| Rodio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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45 Rh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Apariencia | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
metálico blanco plateado  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades generales | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | rodio, Rh, 45 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pronunciación | / r oʊ d yo ə m / ROH dee-əm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Categoría Elemento | metal de transición | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 9, 5, d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar | 102.90550 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [ Kr ] 5s 1 4d 8 2, 8, 18, 16, 1  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Historia | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento | William Hyde Wollaston (1804) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Primer aislamiento | William Hyde Wollaston (1804) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | sólido | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca rt) | 12,41 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidad en mp | 10,7 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 2237 K , 1964 ° C, 3567 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullicion | 3968 K, 3695 ° C, 6683 ° F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | 26.59 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| El calor de vaporización | 494 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | 24.98 J · mol -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Presión del vapor | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Propiedades atómicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1 ( óxido anfótero) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 2,28 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización | Primero: 719.7 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Segundo: 1740 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tercero: 2997 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio atómico | 134 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 142 ± 19:00 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscelánea | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | cara cúbica centrada  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamiento magnético | paramagnético | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La resistividad eléctrica | (0 ° C) 43,3 nΩ · m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 150 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Expansión térmica | (25 ° C) 8,2 micras · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido (varilla delgada) | (20 ° C) 4700 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| El módulo de Young | 380 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de corte | 150 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de volumen | 275 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Relación de Poisson | 0.26 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Mohs | 6.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Vickers | 1246 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Brinell | 1100 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Número de registro del CAS | 7440-16-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La mayoría de los isótopos estables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Los isótopos de rodio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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El rodio es un elemento químico que es un raro, un plateado-blanco, duro y químicamente inerte de metal de transición y un miembro de la grupo del platino. Tiene la símbolo químico Rh y número atómico 45. Se compone de un único origen natural de isótopos , 103 Rh. Naturalmente ocurriendo rodio se encuentra generalmente en forma de metal, aleado con metales similares, y rara vez como un compuesto químico en minerales como Bowieíta y Rodplumsita. Es uno de los más raros metales preciosos.
El rodio es un denominado noble metal, resistente a la corrosión, que se encuentra en los minerales en platino o níquel junto con los otros miembros de la metales del grupo del platino. Fue descubierto en 1803 por William Hyde Wollaston en uno de tales mineral, y nombrado para el color rosa de uno de sus compuestos de cloro, produjo después de que se hace reaccionar con la mezcla de ácido potente agua regia.
Uso principal del elemento (más de 80% de la producción mundial de rodio) es como uno de los catalizadores en el de tres vías convertidores catalíticos en los automóviles. Debido metal rodio es inerte contra los productos químicos de la corrosión y más agresivos, y debido a su rareza, rodio es generalmente aleado con platino o paladio y aplicado en alta temperatura y recubrimientos resistentes a la corrosión resistivo. El oro blanco es a menudo plateada con una capa delgada de rodio para mejorar su impresión óptica, mientras que plata de ley a menudo es rodio plateado para la resistencia a empañar.
Detectores de rodio se utilizan en reactores nucleares para medir la neutrones nivel de flujo.
Historia
Rodio ( griego rhodon (ῥόδον) significa "rosa") se descubierto en 1803 por William Hyde Wollaston, poco después de su descubrimiento de paladio . Utilizó crudo platino mineral presuntamente obtenida de América del Sur . Su procedimiento implicaba disolver el mineral en aqua regia y neutralizando el ácido con hidróxido de sodio (NaOH). A continuación, precipitó el platino como cloroplatinato de amonio mediante la adición de de cloruro de amonio, NH 4 Cl. La mayoría de los otros metales como cobre , plomo , paladio y rodio se precipitaron con zinc . Diluida de ácido nítrico disuelto todo pero el paladio y el rodio, que se disolvieron en aqua regia, y el rodio se precipitó mediante la adición de cloruro de sodio como Na 3 [RhCl 6] · n H 2 O. Después de ser lavado con etanol, el precipitado rosa roja se hizo reaccionar con zinc, que desplaza el rodio en el compuesto iónico y con ello lanzó el rodio como metal libre.
Tras el descubrimiento del elemento raro tenía sólo las aplicaciones de menor importancia, por ejemplo, mediante el cambio de siglo termopares contienen rodio se utilizaron para medir temperaturas de hasta 1.800 ° C. La primera aplicación importante fue galvanoplastia de usos decorativos y como recubrimiento resistente a la corrosión. La introducción de la tres vías convertidor catalítico por Volvo en 1976 aumentó la demanda de rodio. Los convertidores catalíticos anteriores utilizan platino o paladio, mientras que el convertidor catalítico de tres vías utiliza rodio para reducir la cantidad de NOx en el escape.
Características
| Z | Elemento | No. de electrones / shell |
|---|---|---|
| 27 | cobalto | 2, 8, 15, 2 |
| 45 | rodio | 2, 8, 18, 16, 1 |
| 77 | iridio | 2, 8, 18, 32, 15, 2 |
| 109 | meitnerio | 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 |
El rodio es un metal plateado, duro y resistente que tiene un alto reflectancia. Rodio metálico normalmente no forman una óxido, incluso cuando se calienta. El oxígeno se absorbe en el ambiente sólo en el punto de fusión de rodio, pero se libera en la solidificación. Rodio tiene tanto un punto de fusión mayor y menor densidad de platino . No es atacado por la mayoría de los ácidos : es completamente insoluble en ácido nítrico y se disuelve ligeramente en agua regia.
Propiedades químicas
Rodio pertenece a grupo 9 de la tabla periódica, pero tiene una configuración atípica en sus capas de electrones más externos en comparación con el resto de los miembros. Esto también se puede observar en la vecindad de niobio (41), rutenio (44), y paladio (46).
| Estados de oxidación de rodio | |
|---|---|
| 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 3 LiRhO 6 |
| 6 | RhF 6 |
El común estado de oxidación de rodio es 3, pero también se observan estados de oxidación 0-6.
A diferencia de rutenio y osmio , rodio no forma compuestos oxigenados volátiles. Los óxidos estables conocidos incluyen Rh 2 O 3, RhO 2, RhO 2 · x H 2 O, Na 2 RhO 3, Sr 3 LiRhO 6 y Sr 3 NaRhO 6. Compuestos halogenados son conocidos en casi toda la gama de posibles estados de oxidación. rodio (III) cloruro , rodio (IV) de fluoruro, rodio (V) y fluoruro rodio (VI) de fluoruro son algunos ejemplos. Los estados de oxidación más bajos sólo son estables si están presentes ligandos.
El compuesto de rodio-halógeno más conocido es el Clorotris catalizador (trifenilfosfina) rodio de Wilkinson (I). Este catalizador se utiliza, por ejemplo, en la hidroformilación o hidrogenación de alquenos .
Isótopos
Naturalmente rodio se producen se compone de un único isótopo , 103 Rh. El más estable radioisótopos son Rh 101 con una vida media de 3,3 años, 102 Rh con una vida media de 207 días, 102m Rh con una vida media de 2,9 años, y 99 Rh, con una vida media de 16,1 días. Veinte otros radioisótopos se han caracterizado con pesos atómicos que van desde 92.926 u (93 Rh) a 116.925 u (117 Rh). La mayoría de ellas tienen una vida media menor a una hora, excepto 100 Rh (vida media: 20.8 horas) y 105 Rh (vida media: 35,36 horas). También hay numerosos estados de la meta, el ser más estable 102m Rh (0,141 MeV), con una vida media de aproximadamente 2,9 años y 101m Rh (0,157 MeV), con una vida media de 4,34 días (ver isótopos de rodio).
El primario modo de decaimiento antes de que el único isótopo estable, 103 Rh, es captura de electrones y el modo primario después de que se emisión beta. El primario producto de la desintegración antes 103 Rh es rutenio y el producto primario después es paladio .
Aparición
El rodio es uno de los elementos más raros en la corteza de la Tierra, de la que forma parte un estimado de 0.0002 partes por millón (2 × 10 -10). Su rareza afecta a su precio, y por lo tanto su uso en aplicaciones comerciales.
Minería y precio
La extracción industrial de rodio es complejo como se produce el metal en minerales mezclados con otros metales tales como paladio , plata , platino , y oro . Se encuentra en los minerales de platino y se extrajo como un metal inerte blanco que es muy difícil de fundir. Principales fuentes se encuentran en Sudáfrica, en las arenas de los ríos Montes Urales, y en América del Norte, incluyendo el cobre - zona minera de sulfuro de níquel de la Sudbury, Región de Ontario. Aunque la cantidad en Sudbury es muy pequeña, la gran cantidad de mineral de níquel procesado hace rentable la recuperación de rodio. El principal exportador de rodio es Sudáfrica (aproximadamente el 80% en 2010), seguido por Rusia. La producción mundial anual de este elemento es menor que 30 toneladas y hay muy pocos en rodio teniendo minerales . El precio del rodio es históricamente muy variable. En 2007, el rodio costó aproximadamente ocho veces más que el oro, 450 veces más que la plata y 27.250 veces más que el cobre en peso. En 2008, el precio subió brevemente por encima de $ 10,000 por onza. La desaceleración económica del 3er trimestre de 2008 impulsó los precios de rodio bruscamente por debajo de 1.000 dólares por onza, pero se recuperó a 2.750 dólares a principios de 2010 (más del doble del precio del oro).
Combustibles nucleares usados
El rodio es un producto de la fisión de de uranio-235; Por lo tanto, cada kilogramo de productos de fisión contiene cantidades significativas de los metales del grupo del platino más ligeros incluyendo rodio. Combustible nuclear usado podría ser una posible fuente de rodio. Sin embargo, la extracción es complejo y caro, y también presentes los isótopos radiactivos de rodio requeriría un almacenamiento durante varias vidas medias del isótopo en descomposición de más larga vida (es decir, unos 10 años) para reducir la radiactividad. Esto hace que esta fuente de rodio poco atractivo y no la extracción a gran escala se ha intentado.
Aplicaciones
El uso principal de este elemento es en automóviles como una convertidor catalítico, que cambia hidrocarburos no quemados nocivos, monóxido de carbono y emisiones de óxido de nitrógeno del motor en menos de gases nocivos. De 27.200 kg de rodio consumidos en todo el mundo en 2010, algunos 22.500 kg (82,7%) entraron en y 7300 kg recuperaron de esta aplicación. Sobre 1.770 kg de rodio se utilizan en la industria del vidrio, sobre todo para la producción de fibra de vidrio y cristal de pantalla plana, y 2.110 kg en la industria química.
Catalizador
En 2010, más del 80% de la producción mundial de rodio fue consumida para producir tres vías convertidores catalíticos. Rodio muestra algunas ventajas sobre los otros metales de platino en el reducción de la óxidos de nitrógeno a nitrógeno y oxígeno :
- 2 NO x → x O 2 + N 2
A base de rodio catalizadores se utilizan en un número de procesos industriales; en particular, en el automóvil convertidores catalíticos y para la carbonilación catalítica de metanol para producir ácido acético por el Proceso Monsanto. También se utiliza para catalizar la adición de hidrosilanos a molecular dobles enlaces, un proceso importante en la fabricación de determinados cauchos de silicona. Catalizadores de rodio también se utilizan para reducir el benceno a ciclohexano.
El complejo de un ion de rodio con BINAP da un catalizador quiral ampliamente utilizado para síntesis quiral, como en la síntesis de mentol .
Usos ornamentales
Rodio encuentra uso en la joyería y para la decoración. Es galvanizado en oro blanco y platino para darle una superficie reflectante de color blanco. Esto se conoce como parpadeo de rodio en el negocio de la joyería. También se puede utilizar en el recubrimiento de plata de ley para la protección contra el deslustre, lo que es sulfuro de plata (Ag 2 S) producido a partir del sulfuro de hidrógeno atmosférica (H 2 S). Sólido (puro) joyas de rodio es muy raro, porque el metal tiene tanto alto punto de fusión y pobres maleabilidad (la mencionada joyas muy difícil de fabricar), más que por su alto precio. Además, su alto costo asegura que la mayor parte de su uso de joyas es en forma de pequeñas cantidades de polvo (comúnmente llamada esponja rodio) disueltos en soluciones de galvanoplastia.
Rodio también se ha utilizado para los honores o para simbolizar la riqueza, cuando los metales más comúnmente utilizados, tales como plata, oro o platino se consideran insuficientes. En 1979, la Libro Guinness de los Récords dio Paul McCartney un disco de rodio por ser de todos los tiempos en la historia de mayor venta compositor y artista de grabación.
Otros usos
El rodio se utiliza como agente de aleación para el endurecimiento y mejorar la resistencia a la corrosión de platino y paladio . Estas aleaciones se utilizan en los devanados del horno, casquillos para la producción de fibra de vidrio, termopares, electrodos para aviones bujías y crisoles de laboratorio. Otros usos incluyen:
- Una material de contacto eléctrico debido a su baja resistencia eléctrica , bajo y estable resistencia de contacto, y de alta corrosión resistencia.
- Rodio plateado, hecha por galvanoplastia o evaporación, es extremadamente duro y se utiliza para instrumentos ópticos.
- También se utiliza como un filtro en sistemas de mamografía a causa de los rayos X característicos que produce.
- Detectores de neutrones rodio se utilizan en los reactores nucleares de ingeniería de combustión para medir los niveles de flujo de neutrones - un método que requiere un filtro digital para determinar el nivel actual del flujo de neutrones, ya que hay tres señales generadas: inmediato, unos segundos más tarde, y un minuto más tarde, cada una con su propio nivel de la señal, y los tres se combinan en las señales del detector de rodio. El árbol Reactores nucleares Palo Verde tienen cada uno 305 detectores de neutrones rodio, 61 detectores en cada uno de cinco niveles verticales, proporcionando una "foto" 3D exacto de la reactividad y permitiendo la sintonización fina para quemar económicamente más el combustible nuclear.
Una muestra de 78 g de rodio
Sección transversal de un catalizador de metal-core
Anillo de bodas de oro blanco rodiado
Papel de rodio y el alambre
Precauciones
Siendo un metal noble, rodio puro es inerte. Sin embargo, los complejos químicos de rodio pueden ser reactivos. Dosis letal media (LD 50) para las ratas es de 198 mg de cloruro de rodio (RhCl 3) por kilogramo de peso corporal. Los compuestos de rodio pueden manchar fuertemente la piel humana. Como los otros metales nobles, todos los cuales son demasiado inerte para ocurrir como compuestos químicos en la naturaleza, rodio no se ha encontrado para jugar, o se sospecha que jugar, cualquier función biológica. Si se utiliza en forma elemental en lugar de en forma de compuestos, el metal es inofensivo.
