Το ρόδιο είναι σπάνιο μέταλλο ομάδας πλατίνας (PGM) που είναι χημικά σταθερή σε υψηλές θερμοκρασίες, ανθεκτική στο διάβρωση και χρησιμοποιούνται κυρίως στην παραγωγή καταλυτικών μετατροπέων αυτοκινήτων.
Ιδιότητες
- Ατομικό σύμβολο: Rh
- Ατομικός αριθμός: 45
- Στοιχείο Κατηγορία: Μεταβατικό μέταλλο
- Πυκνότητα: 12,41 g / cm3
- Σημείο τήξης: 3567 ° F (1964 ° C)
- Σημείο ζέσεως: 6683 ° F (3695 ° C)
- Hardness του Moh: 6.0
Χαρακτηριστικά
Το ρόδιο είναι ένα σκληρό, ασημένιο μέταλλο που είναι πολύ σταθερό και έχει υψηλό σημείο τήξης. Το μέταλλο του ρόδιου είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και, ως PGM, μοιράζεται τις εξαιρετικές καταλυτικές ιδιότητες του ομίλου.
Το μέταλλο έχει μεγάλη αντανάκλαση, είναι σκληρό και ανθεκτικό και έχει τόσο χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση, όσο και χαμηλή και σταθερή αντίσταση επαφής.
Ιστορία
Το 1803, ο William Hyde Wollaston κατάφερε να απομονώσει παλλάδιο από άλλα PGM και, κατά συνέπεια, το 1804, απομόνωσε το ρόδιο από τα προϊόντα αντίδρασης.
Ο Wollaston διαλύθηκε πλατίνα μεταλλεύματος σε aqua regia (ένα μείγμα νιτρικού και υδροχλωρικού οξέος) πριν από την προσθήκη χλωριούχου αμμωνίου και σιδήρου για να ληφθεί παλλάδιο. Στη συνέχεια, διαπίστωσε ότι το ρόδιο θα μπορούσε να αντληθεί από τα χλωριούχα άλατα που παρέμειναν.
Ο Wollaston εφάρμοσε το aqua regia κατόπιν μια διαδικασία αναγωγής με αέριο υδρογόνο για να ληφθεί μέταλλο ρόδιο. Το υπόλοιπο μέταλλο έδειξε μια ροζ απόχρωση και πήρε το όνομά του από την ελληνική λέξη "rodon", που σημαίνει "τριαντάφυλλο".
Παραγωγή
Το ρόδιο εξάγεται ως υποπροϊόν της πλατίνας και νικέλιο εξόρυξη. Λόγω της σπανιότητάς του και της πολύπλοκης και δαπανηρής διαδικασίας που απαιτείται για την απομόνωση του μετάλλου, υπάρχουν πολύ λίγα φυσικά απαντώμενα σώματα μεταλλεύματος που παρέχουν οικονομικές πηγές ροδίου.
Όπως και οι περισσότεροι PGMs, η παραγωγή ρόδιου επικεντρώνεται γύρω από το συγκρότημα Bushveld στη Νότιο Αφρική. Η χώρα αντιπροσωπεύει πάνω από το 80% της παγκόσμιας παραγωγής ροδίου, ενώ άλλες πηγές περιλαμβάνουν τη λεκάνη Sudbury στον Καναδά και το σύμπλεγμα Norilsk στη Ρωσία.
Τα PMGs απαντώνται σε διάφορα ορυκτά, όπως το dunite, το chromite και το norite.
Το πρώτο βήμα στην εξαγωγή του ροδίου από το μετάλλευμα είναι η καταβύθιση πολύτιμων μετάλλων όπως ο χρυσός, ασήμι, παλλάδιο και πλατίνα. Το υπόλοιπο μετάλλευμα κατεργάζεται με όξινο θειικό νάτριο NaHSO4 και τήκεται, με αποτέλεσμα θειικό ρόδιο (III), Rh2(ΕΤΣΙ4)3.
Το υδροξείδιο του ροδίου καταβυθίζεται στη συνέχεια χρησιμοποιώντας υδροξείδιο του νατρίου, ενώ προστίθεται υδροχλωρικό οξύ για να παράγει Η3RhCl6. Αυτή η ένωση κατεργάζεται με χλωριούχο αμμώνιο και νιτρώδες νάτριο για να σχηματίσει ένα ίζημα ρόδιο.
Το ίζημα διαλύεται σε υδροχλωρικό οξύ και το διάλυμα θερμαίνεται μέχρι να καούν οι υπολειμματικοί μολυντές, αφήνοντας πίσω το καθαρό μεταλλικό ρόδιο.
Σύμφωνα με την Impala Platinum, η παγκόσμια παραγωγή ρόδιου περιορίζεται σε μόλις περίπου 1 εκατομμύριο ουγγιές ετησίως (ή περίπου 28 μετρικούς τόνους), ενώ σε σύγκριση με 207 μετρικούς τόνους παλλαδίου το 2011.
Περίπου το ένα τέταρτο της παραγωγής ροδίου προέρχεται από δευτερεύουσες πηγές, κυρίως ανακυκλωμένους καταλυτικούς μετατροπείς, ενώ το υπόλοιπο εξάγεται από μεταλλεύματα.Μεγάλοι παραγωγοί ροδίου περιλαμβάνουν το Anglo Platinum, το Norilsk Nickel και το Impala Platinum.
Εφαρμογές
Σύμφωνα με την Αμερικανική Γεωλογική Έρευνα, οι αυτοκαταλύτες αντιπροσώπευαν το 77% της ζήτησης ροδίου το 2010. Οι τριφασικοί καταλυτικοί μετατροπείς για βενζινοκινητήρες χρησιμοποιούν ροδίου για να καταλύσουν τη μείωση του οξειδίου του αζώτου στο άζωτο.
Περίπου το 5 τοις εκατό έως το 7 τοις εκατό της παγκόσμιας κατανάλωσης ροδίου χρησιμοποιείται από τον χημικό τομέα. Οι καταλύτες ρόδιο και λευκόχρυσος χρησιμοποιούνται για την παραγωγή οξοαλκοόλης καθώς και για την παραγωγή νιτρικού οξειδίου, πρώτης ύλης για λιπάσματα, εκρηκτικά και νιτρικού οξέος.
Η παραγωγή γυαλιού αντιπροσωπεύει ένα επιπλέον 3% έως 6% της κατανάλωσης ροδίου κάθε χρόνο. Λόγω των υψηλών σημείων τήξης τους, η αντοχή και η ανθεκτικότητα στη διάβρωση, το ρόδιο και η πλατίνα μπορούν να αλλοιωθούν για να σχηματίσουν δοχεία που συγκρατούν και σχηματίζουν τηγμένο γυαλί. Σημαντικό είναι επίσης αυτό κράματα που περιέχουν ρόδιο δεν αντιδρούν ή οξειδώνουν το γυαλί σε υψηλές θερμοκρασίες. Άλλες χρήσεις ρόδιου στην παραγωγή γυαλιού περιλαμβάνουν:
- Για να σχηματίσουν δαχτυλίδια, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γυάλινων ινών με την τοποθέτηση τετηγμένου γυαλιού διαμέσου οπών (βλέπε φωτογραφία).
- Στην παραγωγή οθονών υγρών κρυστάλλων (LCD) λόγω των υψηλότερων θερμοκρασιών που απαιτούνται για την τήξη των πρώτων υλών και την ποιότητα του γυαλιού που απαιτείται.
- Στην παραγωγή γυαλιού οθόνης για οθόνες καθοδικών ακτίνων (CRT).
Άλλες χρήσεις για ρόδιο:
- Ως φινίρισμα για κοσμήματα (γαλβανισμένο λευκό χρυσό)
- Ως φινίρισμα για καθρέφτες
- Στα οπτικά όργανα
- Σε ηλεκτρικές συνδέσεις
- Σε κράματα για αεροστροβιλοκινητήρες και μπουζί
- Στους πυρηνικούς αντιδραστήρες ως ανιχνευτής των επιπέδων ροής νετρονίων
- Σε θερμοστοιχεία