Родијум (Rh, грч. rhodium) метал је VIIIB групе са атомским бројем 45. Има 34 изотопа чије се атомске масе налазе измађу 94—112. Постојан је само изотоп 103 који представља 100% природног састава изотопа родијума.[4] Родијум је добио име по грчкој речи rhodon што значи ружа. Откривен је 1803. године од стране В.Х. Воластона у Лондону. У земљиној кори је заступљен у веома малој количини од 10−4 ppm (енгл. parts per million). Добија се из неких руда бакра и никла у којима се налази око 0,1% родијума.[5]

Родијум
Rhodium powder pressed melted.jpg
Општа својства
Име, симболродијум, Rh
Изгледсребрнасто бео металичан
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
Co

Rh

Ir
рутенијумродијумпаладијум
Атомски број (Z)45
Група, периодагрупа 9, периода 5
Блок[[d-блок]]
Рел. ат. маса (Ar)102,90550(2)[1]
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 16, 1
Физичка својства
Тачка топљења2237 K ​(1964 °‍C, ​3567 °F)
Тачка кључања3968 K ​(3695 °‍C, ​6683 °F)
Густина при с.т.12,41 g/cm3
течно ст., на т.т.10,7 g/cm3
Топлота фузије26,59 kJ/mol
Топлота испаравања493 kJ/mol
Мол. топл. капацитет24,98 J/(mol·K)
Напон паре
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 2288 2496 2749
P (Pa) 103 104 105
на T (K) 3063 3405 3997
Атомска својства
Електронегативност2,28
Енергије јонизације1: 719,7 kJ/mol
2: 1740 kJ/mol
3: 2997 kJ/mol
Атомски радијус134 pm
Ковалентни радијус142±7 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структурапостраничноцентр. кубична (FCC)
Face-centered cubic кристална структура за родијум
Брзина звука танак штап4700 m/s (на 20 °‍C)
Топл. ширење8,2 µm/(m·K) (на 25 °‍C)
Топл. водљивост150 W/(m·K)
Електрична отпорност43,3 nΩ·m (на 0 °‍C)
Магнетни распоредпарамагнетичан[2]
Магнетна сусцептибилност (χmol)+111,0·10−6 cm3/mol (298 K)[3]
Јангов модул380 GPa
Модул смицања150 GPa
Модул стишљивости275 GPa
Поасонов коефицијент0,26
Мосова тврдоћа6,0
Викерсова тврдоћа1100–8000 MPa
Бринелова тврдоћа980–1350 MPa
CAS број7440-16-6
Историја
Откриће и прва изолацијаВилијам Хајд Воластон (1804)
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
99Rh syn 16,1 d ε 99Ru
γ
101mRh syn 4,34 d ε 101Ru
IT 101Rh
γ
101Rh syn 3,3 y ε 101Ru
γ
102mRh syn 3,7 y ε 102Ru
γ
102Rh syn 207 d ε 102Ru
β+ 102Ru
β 102Pd
γ
103Rh 100% стабилни
105Rh syn 35,36 h β 105Pd
γ
референцеВикиподаци

У чистом облику је сјајан, сребрносив метал. Не реагује са водом, ваздухом и киселинама, али реагује са јаким базама. У чистом облику се не користи због његове веома високе цене. Цена родијума је око 6100 америчких долара за 1 фину унцу.[6]

ИсторијаУреди

Родијум је открио Вилијам Хајд Воластон 1803. у узорку руде сирове платине из Јужне Америке. У истој руди, Воластон и Смитсон Тенант открили су још три друга платинска метала: паладијум, осмијум и иридијум. Прво су руду растворили у „царској води” (aqua regia). Раздвојио се растворљиви део и црни нерастворљви остатак, у којем је Тенант пронашао осмијум и иридијум. Воластон је успео из раствора царске воде да исталожи родијум те неке друге састојке са цинком у праху.

Након одвајања бакра и олова разблаженом азотном киселином те поновним растварањем у царској води и додавању натријум хлорида настао је Na3[RhCl6] · n H2O, да би након испаравања течности преостала ружичасто-црвена со. Из ње је Воластон екстракцијом са етанолом и редукцијом са цинком успео да добије елементарни родијум. Изабрао је име по старогрчкој речи ῥόδεος rhodeos („ružičasto-crven”), пошто многа једињења родијума показују управо ту боју.[7]

Од 1820. међу првим начинима употребе нових метала била је израда врхова налив-пера, за шта се употребљавала легура родијума и калаја. Међутим, она је касније замењена тврђим легурама осмијума и иридијума.[7]

ОсобинеУреди

 
Са десна на лево: топљени родијум, пресовани, прах родијума
 
Кристална структура Rh, a = 380,4 pm

ФизичкеУреди

Родијум је сребрено-светли, тешко топиви, тврди племенити метал. Родијум је доста тврђи од злата или платине, али и поред тога се лако извлачи у жице и може се ковати. По многим особинама може се упоредити са другим платинским елементима. Тако на пример тачка топљења родијума износи 1966 °C што је између оне код платине (1772 °C) и рутенијума (2334 °C). Густина елемента од 12,41 g/cm3 такође се може поредити са „суседним” елементима из периодног система рутенијумом и паладијумом. Родијум има највишу проводљивост топлоте и електричне струје од свих платинских метала. На температури испод 0,9 K родијум постаје суперпроводник.[8]

Родијум се кристализује попут кобалта и иридијума у кугластом кубичном кристалном систему (тип бакра) са просторном групом Fm3m (бр. 225) и са параметром решетке a = 380,4 pm као и четири формулске јединице по елементарној ћелији.[9]

ХемијскеУреди

Као типични племенити метал, родијум је веома хемијски инертан. Након иридијума је најмање реактивни платински метал. Он реагује са кисеоником и хлором тек при температури од 600 до 700 °C градећи родијум(III) оксид одсносно родијум(III) хлорид. Такође са најреактивнијим халогеном флуором реагује тек при високој температури дајући родијум(VI) флуорид. Минералне киселине не нападају овај метал. Једини изузетак чини фино иситњени родијум, који се врло споро раствара у царској води и концентрованој сумпорној киселини.

Метал реагује са неким истопљеним солима те се на тај начин може одвојити из смесе. Соли, са којима је то могуће, су натријум хидрогенсулфат, калијум дисулфат, цијанид и натријум карбонат. Кисеоник се раствара у течном родијуму. При његовом хлађењу и очвршћивању, кисеоник се из њега поновно ослобађа.

ИзотопиУреди

Позната су укупно 33 изотопа као и 20 нуклеарних изомера родијума.[10] Природни родијум се у потпуности састоји из једног изотопа 103Rh те стога спада међу 22 позната једноизотопна елемента. Вештачки изотопи са најдужим временом полураспада су 101Rh који се распада на 101Ru за 3,3 године (t1/2) путем електронског захвата. Незнатним делом његов распад иде преко метастабилног језгра изомерним прелазом у 102Rh.[10] Краткоживуће језгро изотопа 105Rh са временом полураспада од 35,88 сати нашло је примену у медицини као трејсер.

РаспрострањеностУреди

Родијум је, заједно са рутенијумом и иридијумом, а после ренијума, један од најређих нерадиоактивних метала у континенталном делу Земљине коре. Његов удео на Земљи износи приближно 1 ppb (један грам на 1.000 тона).[11] У природи, родијум се може јављати и у самородном облику, па је због тога признат и као минерал. Међу најважније типске локалитете родијума убрају се округ Стилвотер у Монтани те залив Гудњуз на Аљасци. На тим локалитетима, родијум прати, између осталих, друге платинске метале и злато.[12]

Поред елементарног родијума, познати су и неки његови минерали као што су бовијет, генкинит или мијасит. Међутим, и они су као и елементарни родијум веома ретки те за његово добијање не играју важнију улогу. Најважнија налазишта елемента налазе се у сулфидним никл-бакарним рудама, којих највише има у Јужноафричкој Републици, Канади (Садбери) и Сибиру. У депозитима злата у Мексику такође се јавља родијум у значајнијим количинама. При преради ових руда, родијум се таложи заједно са другим платинским металима те се на крају обраде мора издвојити из њих.

ДобијањеУреди

 
Фолија и жица од родијума

Добијање металног родијума је као и добијање других платинских метала веома захтевно. То се односи првенствено на сличност с њима и слабу реактивност те групе елемената, због чега се они изузетно тешко одвајају један од других. Полазна сировина за добијање родијума је анодни муљ који се таложи као споредни производи при електролизи у производњи бакра и никла. Најпре се муљ раствара у царској води. Прво се раствара злато, платина и паладијум, док рутенијум, осмијум, родијум и иридијум као и сребро у виду сребро хлорида преостаје нерастворено. Сребро хлорид се загрејавањем са олово карбонатом и нитратном киселином преводи у растворљиви сребро нитрат и тако уклања.

Да би се родијум одвојио од других елемената, нерастворљиви остатак се топи заједно са натријум бисулфатом. Настаје родијум сулфат (Rh2(SO4)3) који је растворљив у води, који се може исталожити с водом. Растворени родијум се најпре таложи са натријум хидроксидом у виду родијум-хидроксида Rh(OH)3. Следеће фазе процеса производње су растварање у хлороводичној киселини чиме настаје H3[RhCl6] те таложење са натријум нитритом и амонијум хлоридом у облику (NH4)3[Rh(NO2)6]. Да би се дошло до елементарног родијума, то једињење се мацерира хлороводоничном киселином чиме настаје растворљиви комплекс (NH4)3[RhCl6]. Након што се испаравањем уклони вода, помоћу водоника се може редуковати до прашкастог родијума.

 
 
Реакција амонијум-хексахлорородата са водомиком даје родијум

Изотопи родијума настају као споредни производи при цепању језгра уранијума 235U те се могу екстраховати из потрошених горивих елемената. Због радиоактивности до данас не постоји нити једна комерцијална употреба тако добијеног родијума.[8]

Родијум се производи у врло ограниченом обиму, тако да је светска производња у 2005. износила само 23,5 тоне. Од укупне производње око 83,2% се односи на Јужноафричку Републику. Други највећи произвођач је била Русија (11,9%) након које следе Канада и Зимбабве.

РеференцеУреди

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Lide, D. R., ур. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  3. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ „Price History Charts”. Архивирано из оригинала на датум 15. 09. 2010. Приступљено 20. 06. 2010. 
  7. 7,0 7,1 W. P. Griffith (2003). „Bicentenary of Four Platinum Group Metals, Part I Rhodium und Palladium”. Platinum Metals Review. 47 (4): 175—183. 
  8. 8,0 8,1 Hermann Renner; et al. (2001). „Platinum Group Metals and Compounds”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a21_075. 
  9. ^ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. u: Acta Crystallographica, 1974, B30, str. 193–204.
  10. 10,0 10,1 G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (pdf). Nuclear Physics. A 729: 3—128. 
  11. ^ David R. Lide (2003). „Properties of the Elements and Inorganic Compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (84 изд.). Boca Raton, Florida: CRC Press. 
  12. ^ Anthony; et al. (1990). „Rhodium”. Handbook of Mineralogy (pdf) (1 изд.). стр. 101. 

Спољашње везеУреди