Ródium, vzácny kov platinovej skupiny, a jeho aplikácie

Science Picture Co/Getty Images

Rhodium je vzácne kov platinovej skupiny (PGM), ktorý je chemicky stabilný pri vysokých teplotách, odolný vočikoróziaa používa sa hlavne pri výrobe automobilových katalyzátorov.

Vlastnosti

• Atómový symbol: Rh
• Atómové číslo: 45
• Kategória prvku: Prechodový kov
• Hustota: 12,41 g/cm³
• Teplota topenia: 3567 °F (1964 °C)
• Bod varu: 6683 °F (3695 °C)
• Mohova tvrdosť: 6,0

Charakteristika

Ródium je tvrdý kov striebornej farby, ktorý je veľmi stabilný a má vysoký bod topenia. Kovové ródium je odolné voči korózii a ako PGM má výnimočné katalytické vlastnosti skupiny.

Kov má vysokú odrazivosť, je tvrdý a odolný a má nízky elektrický odpor, ako aj nízky a stabilný prechodový odpor.

História

V roku 1803 William Hyde Wollaston dokázal izolovať paládium z iných PGM a následne v roku 1804 izoloval ródium z reakčných produktov.

Wollaston sa rozpustil platina hodiny v aqua regia (zmes kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej) pred pridaním chloridu amónneho a železa na získanie paládia. Potom zistil, že ródium sa dá získať z chloridových solí, ktoré zostali.

Wollaston použil aqua regia a potom redukčný proces s plynným vodíkom na získanie kovového ródia. Zvyšný kov mal ružový odtieň a bol pomenovaný podľa gréckeho slova „rodon“, čo znamená „ruža“.

Výroba

Ródium sa extrahuje ako vedľajší produkt platiny a nikel ťažby. V dôsledku jeho vzácnosti a zložitého a drahého procesu potrebného na izoláciu kovu existuje len veľmi málo prirodzene sa vyskytujúcich rudných telies, ktoré poskytujú ekonomické zdroje ródia.

Ako väčšina PGM, výroba ródia sa sústreďuje okolo komplexu Bushveld v Južnej Afrike. Krajina predstavuje viac ako 80 percent svetovej produkcie ródia, zatiaľ čo ďalšie zdroje zahŕňajú povodie Sudbury v Kanade a komplex Norilsk v Rusku.

PMG sa nachádzajú v rôznych mineráloch vrátane dunitu, chromitu a noritu.

Prvým krokom pri získavaní ródia z rudy je vyzrážanie drahých kovov, ako je zlato,striebro, paládium a platina. Zvyšná ruda sa spracuje hydrogénsíranom sodným NaHSO₄a roztaví sa, čím sa získa síran ródium (III), Rh_dva(SO₄)_3.

Hydroxid ródia sa potom vyzráža pomocou hydroxidu sodného, ​​zatiaľ čo sa pridá kyselina chlorovodíková, aby sa vytvoril H₃RhCl₆. Na túto zlúčeninu sa pôsobí chloridom amónnym a dusitanom sodným za vzniku zrazeniny ródia.

Zrazenina sa rozpustí v kyseline chlorovodíkovej a roztok sa zahrieva, kým sa nespália zvyškové nečistoty, pričom zostane čisté kovové ródium.

Podľa Impala Platinum je celosvetová produkcia ródia obmedzená len na približne 1 milión trójskych uncí ročne (alebo zhruba 28 metrických ton) ročne, zatiaľ čo na porovnanie, v roku 2011 sa vyrobilo 207 metrických ton paládia.

Približne jedna štvrtina produkcie ródia pochádza z druhotných zdrojov, najmä z recyklovaných katalyzátorov, zatiaľ čo zvyšok sa získava z rudy. Medzi veľkých výrobcov ródia patria Anglo Platinum, Norilsk Nickel a Impala Platinum.

Aplikácie

Podľa US Geological Survey tvorili v roku 2010 autokatalyzátory 77 percent všetkého dopytu po ródiu. Trojcestné katalyzátory pre benzínové motory využívajú ródium na katalýzu redukcie oxidov dusíka na dusík.

Zhruba 5 až 7 percent celosvetovej spotreby ródia využíva chemický sektor. Ródiové a platino-ródiové katalyzátory sa používajú pri výrobe oxoalkoholov, ako aj pri výrobe oxidu dusnatého, suroviny na výrobu hnojív, výbušnín a kyseliny dusičnej.

Výroba skla predstavuje každý rok ďalšie 3 až 6 percent spotreby ródia. Kvôli ich vysokým bodom topenia, pevnosti a odolnosti voči korózii je možné legovať ródium a platinu za vzniku nádob, ktoré držia a tvarujú roztavené sklo. Dôležité je aj to zliatin obsahujúce ródium nereagujú so sklom a neoxidujú ho pri vysokých teplotách. Ďalšie použitia ródia pri výrobe skla zahŕňajú:

• Na tvarovanie prievlakov, ktoré sa používajú na výrobu sklenených vlákien ťahaním roztaveného skla cez otvory (viď foto).
• Pri výrobe displejov z tekutých kryštálov (LCD) kvôli vyšším teplotám potrebným na roztavenie surovín a požadovanej kvalite skla.
• Pri výrobe obrazoviek pre obrazovky s katódovou trubicou (CRT).

Iné použitia ródia:

• Ako povrchová úprava šperkov (galvanické pokovovanie bieleho zlata)
• Ako povrchová úprava zrkadiel
• V optických prístrojoch
• V elektrických spojoch
• V zliatinách pre letecké turbínové motory a zapaľovacie sviečky
• V jadrových reaktoroch ako detektor úrovne toku neutrónov
• V termočlánkoch