rodio

Iso	ANNO	Periodo	MD	Ed	PD
Iso	ANNO	Periodo	MD	MeV	PD
101 Rh	{sin.}	3.3 a	ε	0,542	101 Ru
102 m Rh	{sin.}	~ 2.9 un	ε - TI	2.464 ——— 0.141	102 Ru ——— 102 Rh
103 Rh	100 %	stabile con 58 neutroni

Proprietà fisiche semplici del corpo

Stato ordinario

Solido

Massa volumica

12,41 g · cm -3 ( 20 °C )

Sistema di cristallo

Cubo a facce centrate

Durezza

Colore

Argento metallizzato Bianco

Punto di fusione

1.964 °C

Punto di ebollizione

3.695 °C

Energia di fusione

21,5 kJ · mol -1

Energia di vaporizzazione

493 kJ · mol -1

Volume molare

8,28 × 10 -3 m 3 · mol -1

Pressione del vapore

0,633 Pa a
1.965,85 °C

Velocità del suono

4700 m · s da -1 a 20 °C

Calore massiccio

0,242 J · kg -1 · K -1

Conduttività elettrica

21,1 x 10 6 S · m -1

Conduttività termica

150 W · m -1 · K -1

Varie

7440-16-6

231-125-0

Precauzioni

SGH

Stato in polvere :

Pericolo H228 e P210 H228 : Solido infiammabile
P210 : Tenere lontano da fonti di calore/scintille/fiamme libere/superfici calde. - Vietato fumare.

WHMIS

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Divulgazione all'1,0% in base all'elenco di divulgazione degli ingredienti
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Unità di SI e STP se non diversamente indicato.

Il rodio è l' elemento chimico di numero atomico 45 e simbolo Rh.

Il "rodio" a corpo unico è un metallo duro e fragile nella categoria dei platinoidi leggeri.

Generale e storia dell'elemento

Insieme a rutenio , palladio , osmio , iridio e platino , forma il gruppo del platino in senso lato, chiamato anche "tutti i platinoidi". Il rodio, il cui corpo unico ha proprietà simili a quelle del platino, non fa parte del sottogruppo del platino ma del sottogruppo dell'iridio .

Nel 1803, William Hyde Wollaston scoprì questo elemento, oltre al palladio, dai minerali di un giacimento di platino originario del Sud America, in particolare dal minerale di una miniera di platino colombiana per Rh e dal platino grezzo della Colombia per Pd. Il "liquore giallo" ottenuto per aggiunta di acqua calda, dopo aver rimosso l' osmio dai residui neri della lavorazione del platino, contiene essenzialmente platinoidi come l' iridio , ma anche in maniera variabile (a seconda dei campioni) del platino . rodio, rutenio e, a volte disco di platino.

L'aggiunta di sale ammoniacale o cloruro di ammonio a questo liquido permette di far precipitare la maggior parte dei platinoidi in esso contenuti, ad eccezione dei composti solubili ossidati e clorurati del rodio. Dopo l'evaporazione, il trattamento per riduzione con l'ausilio di gas idrogeno permette di ottenere il semplice corpo metallico rodiato. Da notare che il lavaggio con acido nitrico o acido cloridrico è necessario per rimuovere le conseguenti impurità o tracce di ferro o rame, che si presentano al loro colore rosso scuro, e per ottenere cristalli di rodio relativamente puri.

L'altra parte, minoritaria o talvolta trascurabile, del rodio ha formato un doppio cloruro e si trova con il cloruro precipitato di rutenio e iridio. La riduzione al rosso mediante gas idrogeno permette di ottenere una spugna metallica platinoide, quest'ultimo materiale deve essere fuso con il piombo per ottenere separatamente i cristalli di iridio e rutenio. Il piombo fuso scioglie i residui di rodio, platino rodiato o addirittura platino. Attaccando il piombo con acido nitrico, l'operatore riprende i composti a base di rodio e platino, il rodio sarà separato dall'acido solforico sotto forma di rodio solfato e il platino da acqua regia sotto forma di complessi esacloroplatinati .

Il nome deriva dalla parola greca ῥόδον ( rhodon ) che significa "rosa". Questo nome è stato proposto dal suo scopritore a causa del colore rosa-rosso di alcuni composti di punta del rodio, in particolare l'idrossido. Anche il primo metallo ottenuto sembra essere stato leggermente impuro, contenendo significative tracce di rame o ferro con effetto incandescente.

Il termine greco-latino "rhodium" non compare in francese fino al 1805 nei rapporti sull'opera di Wollaston presentato dagli “ Annales de Chimie ”.

Il rodio ha 34 isotopi conosciuti con numeri di massa che variano tra 89 e 122 , così come 22 isomeri nucleari . Tra questi isotopi solo uno è stabile , 103 Rh, e costituisce tutto il rodio naturale, rendendo il rodio un elemento monoisotopico e un elemento mononucleidico . La sua massa atomica standard è quindi 102.905 50 (2) u .

Presenza in ambienti naturali, mineralogia e geologia

Si stima che il clarke di questo MGP sia 0,001 g/to 0,001 ppm nella crosta terrestre , che è molto simile all'iridio . È presente anche in alcuni meteoriti.

Il rodio nativo , raro, è il minerale che costituisce il corpo metallico unico, mentre la rodite è una lega di oro e rodio.

Il rodio è un metallo raro e costoso, la cui produzione globale deriva principalmente dal recupero durante la lavorazione di altri minerali. Erano solo 12 tonnellate all'anno negli anni '90 e 20 tonnellate all'anno nel 2010. Il Sudafrica, gli Urali (Russia) e l' Ontario (Canada) forniscono la maggior parte della produzione mondiale di rodio . Lo estraggono faticosamente dalle gange minerali dove si fonde con il palladio, l'argento o il platino.

Corpo semplice e composti chimici

Proprietà fisiche e chimiche del corpo metallico semplice

L'aspetto del corpo semplice è quello di un metallo bianco argenteo lucido, CFC (cubico a facce centrate) a maglia cristallina , di alta riflettività ma comunque inferiore a quella dell'argento. È moderatamente duro e relativamente termochimicamente inerte (quindi elevata resistenza alla corrosione).

Il rodio fuso dissolve l'ossigeno gassoso e quando si solidifica, l'ossigeno che contiene viene rilasciato con forza sotto forma di crepitii. Funziona facilmente con una torcia a fusione di propano-ossigeno.

Il rodio compatto è insolubile negli acidi forti, ma sotto forma di polvere fine, detta rodio nero , si scioglie facilmente in acido solforico o acqua regia .

Il rodio è solubile nei bagni di cianuro fuso e nei sali alcalini fusi.

Ha proprietà catalitiche allo stato diviso, ma anche in fase omogenea, del tutto simile a quella del platino. Il rodio mostra proprietà battericide (distrugge i germi).

leghe

Le leghe con platino e palladio sono dure e resistenti.

Chimica del rodio

Le valenze più comuni sono da II a VI.

Il rodio metallico reagisce direttamente con l'ossigeno gassoso da 600 °C formando sesquiossido di rodio Rh 2 O 3che si scompone nei suoi componenti atomici se riscaldato oltre i 2000 °C .

Il rodio reagisce con il fluoro gassoso sopra i 300 °C :

Rh cristallo solido, polvere +

3 / 2

F 2 gas → RHF 3 gas

Sotto incandescenza , il rodio reagisce con il cloro gassoso per formare vari cloruri di rodio incluso RhCl 3. Conosciamo anche il bromuro di rodio RhBr 3.

Il rodio, come altri platinoidi, è attaccato dallo zolfo oltre che da molti semimetalli: P, Se, Te, As, Sb, ecc.

Non esistono semplici cationi monoatomici del rodio, ma ossoanioni e molti complessi.

Composti chimici

Biossido di rodio RhO 2e sesquiossido di rodio Rh 2 O 3 sono i principali ossidi stabili conosciuti.

Esistono quindi diversi fluoruri con valenza Rh da III a VI, come RhF 3, RhF 4, RhF 5, RF 6, che ricorda composti analoghi di Ru.

C'è principalmente solo tricloruro di rodio RhCl 3, tribromuro di rodio RhBr 3e rodio trioduro RhI 3.

C'è anche nitrato di rodio Rh (NO 3 ) 3e solfato di rodio Rh 2 (SO 4 ) 3.

Ci sono vari solfuri, come RhS 2, Rh 2 S 3o Rh 2 S 7, così come i semplici selenuri e tellururi RhSe 2e RhTe 2.

Forma complessi, ad esempio con il monossido di carbonio (carbonili diversi, ad esempio tetrarhodium dodecacarbonyl o hexarhodium hexadecacarbonyl , o anche clorocarbonile o carbonile con lo ione cloruro del tipo tetracarbonil dirodio dicloruro ), con varie olefine o conformazione a buon ciclo ( rodocene … ) con acetilacetone .

Usi

I catalizzatori utilizzati negli autoveicoli a benzina comprendono spesso una lega di platino, palladio e rodio su supporto ceramico (80% della produzione totale). Più in generale viene utilizzato come catalizzatore nell'industria chimica e come elemento riscaldante per temperature molto elevate (fonde a 2.237 K , cioè 1.963,85 °C , o anche di più ).

In chimica, il rodio è presente in un gran numero di catalizzatori. In fase omogenea catalizza in particolare l' idrogenazione , ed in particolare l' idroformilazione degli alcheni .

Il rodio viene utilizzato:

per contatti elettrici: in metallo ricoperto da un sottilissimo strato di rodio (o lega Rh);
in diverse apparecchiature scientifiche, ad esempio pirometri di precisione o termocoppie;
in alcuni tubi a raggi X , sui loro anodi , in particolare nel campo della spettrometria a fluorescenza a raggi X ;
per alcuni rivestimenti per specchi ad alta riflettività. Sfruttando l' ottimo riverbero e la grande durezza , si applica agli specchi dei proiettori. È quindi presente sui proiettori cinematografici e sugli specchi astronomici;
per argenteria e parti di macchine fotografiche lucide-scure e a strati duri (era pre-digitale). A causa della sua inerzia chimica molto maggiore di quella dell'argento o dell'oro, è ancora utilizzato sotto forma di placcatura fine in gioielleria e gioielleria. Viene ancora utilizzato nell'elettrogalvanizzazione dell'argenteria, che impedisce l'appannamento dell'argento non protetto ;
nella produzione di supporti in pietra in gioielleria ( gioielli Swarovski e altri);

eccezionalmente, nell'industria musicale, presentazione di un "disco di rodio" nel 1979 all'artista Paul McCartney ;
in ortodonzia, in parte su alcuni ingranaggi di tipo ceramico , in modo da avere un basso coefficiente di attrito (inferiore alla ceramica) mantenendo una lucentezza metallica contenuta. Infatti questo metallo ha la capacità, con un certo trattamento, di limitarne la lucentezza (aspetto opaco). Questo è rodio nero o rodio nero conosciuto in gioielleria.

Sue leghe con il platino e palladio sono utilizzati anche per utensili o attrezzature di laboratorio (crogioli), ma anche in gioielleria (parti di supporto), anche diversi catalizzatori ( automobilistico convertitori catalitici ), come candele nei motori. Dell'aeromobile, come elettrodi, come elettrico contatti...

Tossicità

Come con tutti i metalli del gruppo del platino, la maggior parte dei composti del rodio sono noti per essere tossici, ecotossici e potenzialmente cancerogeni . Durante il classico test della dafnia (su Daphnia magna ), il rodio è però nettamente meno tossico del platino , a sua volta meno tossico del palladio (la LC50 (48 h) è di 14 μg/L per il palladio, 157 μg/L per il platino e 56800 μg/ L per rodio (e in tutti e tre i casi la durata dell'esposizione ha un effetto aggravante).

Questi tre metalli sono dispersi nell'ambiente (persi dai convertitori catalitici e trovati nei biotopi acquatici dove si accumulano in particolare nei sedimenti di stagni, laghi e fiumi). come specie modello è stato utilizzato anche il nematode Caenorhabditis elegans (ma anche con uno studio degli effetti (in 96 h) su crescita, fertilità e riproduzione). Questo lavoro ha confermato la differenza di tossicità dei 3 metalli del gruppo del platino secondo lo schema Pd> Pt ⪢ Rh (menzionato sopra).
I meteorologi si aspettano capillare diffusione di nanoprodotti nel XXI ° secolo , tra cui nanoparticelle di metallo "nobile" facile da sintetizzare e che presentano proprietà catalitiche, funzionalizzazione superficiale e interessante per l'industria optoelettronici. Questi metalli sono dispersi in particolare nell'aria. È quindi probabile che gli esseri viventi (in particolare) siano sempre più confrontati con l'inalazione o l'ingestione di nanoparticelle di argento, oro, platino, palladio e rodio. Numerosi studi hanno dimostrato effetti tossicologici preoccupanti per questi metalli quando sono sotto forma di nanoparticelle o disciolti, anche in vitro su linee cellulari umane. È probabile che gli organismi filtratori ( cozze, ad esempio, saranno i primi ad essere esposti, con rischi di bioconcentrazione del rodio (insieme ad altri metalli tossici o catalitici con cui potrebbe agire in sinergia).Nel 2017 vari ecotossicologi suggeriscono di lavorare non solo sul rodio, ma sugli altri metalli del gruppo del platino che emanano con esso dall'inquinamento automobilistico .

Sappiamo dallo studio delle allergie professionali (e da alcuni studi in vitro ) che la maggior parte dei composti del rodio attacca e colora in modo permanente la pelle umana (specialmente in presenza di ferite o sudore e un pH acido), attaccandosi ad essa e talvolta portando localmente a necrosi . Inoltre è irritante per le mucose (nasale in particolare). Questo non è il caso del semplice corpo metallico nella sua forma massiccia ma in forma disciolta, come polvere fine o in aerosol e ancor più sotto forma di nanoparticella, è un metallo pericoloso.
Inoltre, queste particelle suddivise possono generare esplosioni in presenza di ossidanti (dispersione in aria, ossigeno, gas alogeni, ecc. in proporzione adeguata all'accensione iniziale o al contatto con un punto caldo).

Andamento dei prezzi e commercio in Francia

Secondo The Bullion Desk , questo metallo valeva $ 9.900 per oncia Troy (31.103 5 grammi) inmaggio 2008, o $ 300.000 per chilogrammo. Valeva dieci volte di meno nel 2004. Innovembre 2008, il suo prezzo è sceso a $ 1,600 per oncia e poi è tornato a $ 2,600 in gennaio 2010. La domanda è supportata da una forte crescita nel mercato automobilistico, dovuta alla necessità di questo prodotto nel rispetto degli standard ambientali (i metalli del gruppo del platino sono quasi essenziali per i convertitori catalitici nei tubi di scarico dell'industria automobilistica, responsabili del 90% del consumo globale). A seconda del tipo di motore e di carburante, verranno utilizzate quantità variabili di questi metalli del gruppo del platino, in particolare platino, palladio e rodio. Inoltre, questi aiutano nella filtrazione delle emissioni automobilistiche. Tuttavia, è accettato che l'auto sia un mercato mondiale in espansione. Avremo quindi bisogno di sempre più metalli del gruppo del platino, di cui il rodio è uno.

Secondo la dogana francese, nel 2014 la Francia era un importatore netto di rodio. Il prezzo medio all'importazione per grammo era di 23 €.

Note e riferimenti

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Si tratta della continuazione del trattamento chimico dei resti ottenuti dopo l'attacco di acqua regia alla miniera di platino grezzo . Leggi generalità storiche sugli elementi “osmium” e “iridium”.
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Vedi anche

link esterno

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