Mikä on rodium ja missä sitä käytetään?

Rodium on harvinainen jalometalli, ja se on hyvin tuttu korujen ystäville. Rodiumpinnoitettu pinnoite estää naarmuja ja hankausta arvokkaissa esineissä, mikä auttaa säilyttämään alkuperäisen ulkonäön pitkään.

Rodium on kemiallinen alkuaine N45 jaksollisesta taulukosta, joka kuuluu platinaryhmän jalometalleihin. Alkuaineen löysi englantilainen William Hyde Wollaston vuonna 1803 työskennellessään platinaliuoksen kanssa. Siitä kemisti löysi kirkkaan vaaleanpunaisen jauhemaisen aineen nimeltä rodium, joka tarkoittaa "ruusua" kreikaksi.

Rodium on yksi harvinaisimmista ja kalleimmista metalleista mikä johtuu sen monimutkaisuudesta erottaa platinasta teollisessa mittakaavassa. Luonnossa sitä esiintyy mineraaleissa, jotka sisältävät koostumuksessaan useita platinoideja kerralla. Asiantuntijat huomauttavat, että 1 kg:n tämän metallin saamiseksi tarvitaan useita tonneja alkuperäistä platinaa. Wollaston eristi rodiumin seuraavalla tavalla: rodiumin natriumvetysuolan synteesin jälkeen hän kalsinoi vaaleanpunaista punaista jauhetta vetyliekillä pitkään, minkä seurauksena hän sai vain muutaman tippa puhdasta metallia.

Myöhemmin professori Lebedinskyn ponnisteluilla löydettiin uusi menetelmä rodiumin erottamiseksi. - altistuminen platinoidisuolojen liuokselle kylmällä. Jäähdytyksen seurauksena liuokseen muodostui sakka, jota edustavat rodiumin ja iridiumin yhdisteet. Tämä menetelmä on yleistynyt kemianteollisuudessa ja sitä käytetään edelleen. Nykyään Lebedinsky-tekniikalla vapautuu noin 30 tonnia puhdasta metallia vuodessa.

Mitä tulee rodiumin ulkonäköön, puna-vaaleanpunaiset sävyt ovat ominaisia ​​vain sen yhdisteille, kun taas metalli itsessään näyttää samanlaiselta kuin hopea, vaikka se on heikompi kuin sen kirkkaus. Niin, tämän metallin heijastaman valon määrä on 80 %, kun taas hopealla tämä luku on 95 %... Tästä huolimatta rodiumia käytetään usein teknisten peilien valmistuksessa hopean sijasta. Tämä johtuu platinoidin tulenkestävyydestä ja sen kyvystä työskennellä sähkömagneettisen säteilyn lisääntyneellä tiheydellä, mukaan lukien infrapuna-alue. Toisin sanoen rodiumpinnoitus voi kestää useita vuosia, kun taas hopeapinnoitus vastaavissa olosuhteissa ei kestä päivääkään.

Metallin luonnehdinta olisi epätäydellinen mainitsematta sen kustannuksia. Puhtaan rodiumin hinta vaihtelee jatkuvasti ja riippuu vuotuisesta tuotantomäärästä. Siten elokuussa 2016 troy unssi rodiumia (31,1034768 g) maksoi noin 700 dollaria, mutta seuraavina vuosina hinta nousi jyrkästi. Vuoden 2020 alussa yhden unssin rodiumpatukka maksoi 9 000 dollaria. Korkeat kustannukset selittyvät sillä, että metallilla ei ole omaa mineraalia ja se sisältyy alkuperäisiin platina-, nikkeli- ja kuparimalmeihin sekä kultapitoisiin hiekoihin kumppanina.

Rodium on kova jalo hopeanhohtoinen metalli, joka ylittää "esimänsä" platinansa kemikaalien kestävyydessä monissa syövyttävissä ympäristöissä. Sen atomin elektroninen kaava on seuraava: Rh - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 8 5s 1. Metalli liukenee hyvin keitettäessä vesistössä (HCl:n ja HNO3:n seos), H2SO4-konsentraatissa (lämmitettynä) ja vetyperoksidiin. Sulamispiste on 1964 ° C, kiehumispiste on 3697 ° C, metallin tiheys 20 ° C: ssa on 12,41 g / cm3. Rodium kuuluu harvinaisten maametallien ryhmään, kiinteässä tilassa sillä on hopeanhohtoinen väri kylmällä sävyllä.

Rodium on kemiallisesti stabiili, minkä seurauksena se reagoi erittäin huonosti ei-metallien kanssa - vasta punaisen lämpölämpötilan saavuttaessa. Metallin viivästynyt hapettuminen on mahdollista vain murskatussa tilassa ja vain 1000 °C:ssa.

Metallin tärkeä ominaisuus on sen kyky muuttaa väriään, mikä on erityisen arvokasta koruissa. Joten, kun rodium kalsinoidaan 800 ° C: n lämpötilassa, se peittyy oksidikalvolla, joka katoaa, kun lämpötila nousee 1000 ° C: een. Erityisesti arvostetaan mustaa rodiumia, joka on välttämätön hienoimpien kokoonpanojen korujen valmistuksessa. Toinen metallin ominaisuus on sen kyky toimia useimpien kemiallisten reaktioiden katalysaattorina. Joten murskatun rodiumjauheen avulla tavallinen viinialkoholi voidaan muuttaa etikkahapoksi.

Maailmanlaajuinen rodiumin tuotanto on 30 tonnia vuodessa.. Niin pienet tuotantomäärät johtuvat maapallon sisältämän alkuaineen vähäisyydestä ja omien mineraalien puuttumisesta. Metallin pääesiintymät sijaitsevat Etelä-Afrikassa, joka toimittaa 75-80 % rodiumista yleismarkkinoille. Vähemmän rikkaita esiintymiä löytyy Kanadasta, Kolumbiasta ja Venäjältä - maissa, joissa maan sisällä on keskimääräinen alkuperäisen platinan pitoisuus.

Jalostuksen lisäksi sen stabiilin isotoopin erottamista ydinvoimassa laajalti käytetystä plutoniumista, uraanista ja toriumista pidetään lupaavana menetelmänä metallin uuttamiseen.Rodiumin saaminen tällä tavalla voi ratkaista suuren kysynnän ja esiintymillä louhitun metallin riittämättömyyden aiheuttaman ongelman. Kun otetaan huomioon kehittynyt ydinteollisuus ja korkea rodiumpitoisuus ydinpolttoaineessa (jopa 400 g / t), rodiumin puutosongelma voidaan ratkaista, ja ydinvoimasta tulee tämän metallin päätoimittaja maailmanmarkkinoille.

Rodiumin käyttöalue on melko laaja. Metallilla on kysyntää monilla kemianteollisuuden ja jalostuksen alueilla, joissa sitä käytetään katalysaattorina, rakenneraaka-aineena ja korumateriaalina.

Tässä ominaisuudessa metallia käytetään kemiallisissa reaktioissa, joista yleisin on etikkahapon valmistus metyylialkoholista. Sitä käytetään myös neutraloivien suodattimien luomiseen, jotka on suunniteltu toimimaan autojen pakokaasujen kanssa. Ja rodium-platina-seoksia pidetään tehokkaimpina katalyytteinä HNO3:n tuotannossa hapettamalla ammoniakkia ilmalla, eikä rodiumille ole vielä löydetty vaihtoehtoa tässä tuotannossa.

Rodium on välttämätön nestekidelaitteiden lasin valmistuksessa, jonka valmistukseen käytetään sen seos platinalla. Tässä suhteessa metallin kulutus kasvaa tasaisesti suhteessa nykyaikaisten laitteiden tuotannon kasvuun. Rodiumia käytetään aktiivisesti teknisten peilien, projektorien ja muiden heijastavien pintojen valmistuksessa, joita käytetään äärimmäisissä olosuhteissa ja laserasennuksissa.

On mahdotonta puhua platina-rodium-upokkaista, joita käytetään jalokivien ja sähköoptisten ominaisuuksien omaavien kiteiden kasvattamiseen laboratorio-olosuhteissa.... Yhdessä iridiumin tai platinan kanssa metallia käytetään usein äärimmäisten lämpötilojen (yli 2200 ° C) mittaamiseen tarvittavien termoparien valmistukseen. On huomattava metallin rooli kemiallisiin kokeisiin käytettävien laboratoriokoeputkien ja -pullojen valmistuksessa. Koska rodium ei ole vuorovaikutuksessa käytännössä minkään aineen kanssa, tällaisiin astioihin voidaan kaataa mitä tahansa formulaatiota.

Rodiumia käytetään laajalti korujen valmistuksessa, sillä se suorittaa kaksi tehtävää kerralla - suojaava ja koristeellinen. Esimerkiksi, ohuella rodiumkerroksella päällystetty hopea saa syvän kiillon, ei tummu tai hapetu ilmassa, ja rodiumpinnoitettu kulta metallin korkean kovuuden vuoksi (6 Mohsin koulun yksikköä) muuttuu kestävämmiksi ja kulutusta kestävämmiksi. Lisäksi metallia tarvitaan valkokullan saamiseksi, joka on erittäin suosittu korujen ystävien keskuudessa, ja sen oksidit ovat mukana mustan kullan luomisessa - jalometallien muodin avantgarde-trendissä.

Kylmä, mutta samalla syvä ja lumoava rodiumkiilto sopii hyvin kuutiozirkonia, zirkoniumoksidia, timantteja ja jalometallisisäosia. Lisäksi metallia käytetään usein ligatuurina platina- ja palladiumkorujen valmistuksessa. Rodiumpinnoitetut tuotteet eivät vaadi säännöllistä puhdistusta ja säilyttävät alkuperäisen kiillonsa pitkään.

Koristeellisen funktionsa lisäksi rodiumpinnoitus vähentää merkittävästi valkokullan allergeenisuutta, joka jatkuvasti ihokosketuksessa aiheuttaa punoitusta ja kutinaa. Tämän metallin kerros estää korujen käytön epämiellyttäviä seurauksia, mikä on erityisen arvokasta ihosairauksista kärsiville. Useiden etujen ohella rodiumpinnoituksella on kuitenkin edelleen haittoja: rodiumpinnoitus vaatii säännöllistä uusimista, ja sen läsnäolo nostaa merkittävästi korun hintaa.

Käsiteltyjen käyttöalueiden lisäksi rodiumia käytetään kolikoiden valmistuksessa. Joten vuonna 2009 Yhdysvaltain rahapajassa laskettiin liikkeeseen ensimmäiset puhtaasti rodiumkolikot, joita ei käytetty maksuvälineenä, vaan ne toimivat sijoituksena. Kuitenkin hieman myöhemmin (vuonna 2014) Ruandan keskuspankki laski liikkeeseen ensimmäisen rodiumkolikon, jonka nimellisarvo oli 10 Ruandan frangia, jota alettiin käyttää maksuvälineenä.

Neuvostoliiton aikana uskottiin, että monet radiokomponentit valmistettiin puhtaasta rodiumista. Tämä oli kuitenkin kaukana tapauksesta, ja metallia käytettiin vain liittimien koskettimien peittämiseen. Itse osien valmistukseen se ei sovellu, koska se oli melko hauras ja liian hauras. Mutta pinnoitteena se oli korvaamaton hyvän korroosionkestävyyden ja korkean sähkömagneettisten säteiden heijastavuuden vuoksi. Rodiumpinnoitetut RES-55 (A) -tyyppiset koskettimet (reed releet) sarjoissa RS 4569601, RS 4569602, RS 4569603, RS 4569604 ja RS 4569605.

Seuraava video kertoo, mitä rodiumin kultapinnoitus on.