Rhodium: Het element



Plaats van het element rhodium in het peridiek systeem
Het chemisch element rhodium met symbool Rh en atoomnummer 45 is een zeer zeldzaam edelmetaal. Het is hard en heeft een metallisch zilverachtig-wit uiterlijk. Een chemisch praktisch inert wit overgangsmetaal (edelmetaal) Rhodium wordt gevonden samen met rhenium, palladium, osmium, iridium en platina en vormt met deze elementen de zogenaamde platina groep metalen (PGM). Het natuurlijk voorkomende rhodium bestaat uit slechts één isotoop, namelijk 103Rh.Algemene eigenschappen van rhodium
Naam | Symbool | Atoom nummer | Groep | Periode | Blok | Reeks | Kleur | Magne tisme |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Rhodium | Rh | 45 | Groep 9 | Periode 5 | D-blok | Overgangs metalen | Zilverwit metallisch | para magnetisch |
Chemische eigenschappen van rhodium
Atoom massa (u) | Elektronen configuratie | Oxidatie toestanden | Elektro negativiteit (Pauling) | Atoom straal (pm) | Ionisatie energie (KJ/mol) |
---|---|---|---|---|---|
102,995 | Kr] 4d8[ 5s1 per shell: 2, 8, 18, 16, 1 | 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1 (anamphoteric oxide) | 2,28 | 134 | 1e: 720 2e: 1740 3e: 2997 |
Fysische eigenschappen van rhodium
Dicht heid (kg/m3) | Smelt punt (K) | Kook punt (K) | Aggre gatie toestand | Smelt warmte (KJ/mol) | verdamp ings warmte (KJ/mol) | Kristal structuur | Speci fieke warmte (J/kg.K) | Elektrische weerstand (μΩ.cm) | Warmte geleiding (W/m.K) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2410 (10oC) | 2237 | 3968 | vast | 2659 | 493 | kubisch vlakken gecenterd (KVC) | 238 (oC) | 43,3 | 150 |
Mechanische eigenschappen van het element Rhodium
Elasticiteits (Young)modules E (GPa) | Glijdings (shear)modules G (GPa) | Compressie (bulk)modules K (GPa ) | Poisson (ratio)factor v | Hardheid | Relaties |
---|---|---|---|---|---|
380 | 150 | 275 | 0,26 | Mohs 6,0 Vickers 1246MPa Brinell 1100 MPa | E=2G(1+v) E=3K(1-2v) |
De isotopen van rhodium
Natuurlijk voorkomende rhodium bestaat uit slechts één isotoop, 103Rh. De meest stabiele radio-isotopen zijn 101Rh met een halveringstijd van 3,3 jaar, 102Rh met een halveringstijd 207 dagen, 102mRh met een halveringstijd van 2,9 jaar, en 99Rh met een halfwaardetijd van 16,1 dagen. Twintig andere radio-isotopen (93Rh) tot (117Rh). De meeste van deze hebben een halveringstijd van minder dan een uur, behalve 100Rh (halfwaardetijd: 20,8 uur) en 105Rh (halfwaardetijd: 35.36 uur). Er zijn ook vele meta staten, de meest stabiele is 102mRh (0,141 MeV) met een halfwaardetijd van ongeveer 2,9 jaar en 101mRh (0,157 MeV) met een halveringstijd van 4,34 dagen.De stabielste isotopen van rhodium
Isotoop | RA(%) | Halveringstijd | verval via | Vervalenergie (MeV) | Vervalprocten |
---|---|---|---|---|---|
99Rh | Synthetisch | 16,1 dagen | ε | --- | 99Ru |
101mRh | Synthetisch | 4,34 dagen | ε | --- | 101Ru |
101Rh | Synthetisch | 3,3 jaar | EV | 1,614 | 101Ru |
102mRh | Synthetisch | 2,9 jaar | ε | --- | 102Ru |
102Rh | Synthetisch | 207 dagen | β+ en β- | 2,323 | 102Pd |
103Rh | 100 | Stabiel met 58 neutronen | --- | --- | --- |
105Rh | Synthetisch | 35,36 uren | beta- | --- | 105Pd |
Kenmerkende eigenschappen van rhodium
Chemische eigenschappenRhodium heeft een afwijkende elektronconfiguratie in zijn buitenste elektronenschillen in vergelijking met de andere elementen van de platina groep. Het element (transuraan) Meitnerium uit onderstaande tabel komt tot stand door fusie van bismuth en ijzer, hiermee heeft men in 1982 aangetoond door fusie(samensmelten via een botsing) van atoomkernen andere elementen te kunnen maken.
atoomnummer | Element | Elektronen per schil |
---|---|---|
27 | cobalt | 2, 8, 15, 2 |
45 | Rhodium | 2, 8, 18, 16, 1 |
77 | iridium | 2, 8, 18, 32, 15, 2 |
109 | Meitnerium | 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 voorspelling |
De gemeenschappelijke oxidatietoestand van rhodium is 3+, maar oxidatietoestanden van 0 tot 6 zijn ook waargenomen.
Afwijkend van ruthenium en osmium, vormt rhodium geen vluchtige zuurstofverbindingen. De bekende stabiele oxiden zijn:
Rh2O3, RhO2, RhO2•xH2O, Na2RhO3,Sr3LiRhO6 en Sr3NaRhO6.
Halogeen verbindingen zijn bekend voor alle mogelijke oxidatie toestanden. Bijvoorbeeld: Rhodium (III) chloride, rhodium (IV) fluoride, rhodium (V) fluoride en rhodium (VI) fluoride.
Het voorkomen van rhodium
De zeldzaamheid van rhodium beinvloed de prijs en daarmee het gebruik. De belangrijkste exporteur van rhodium is Zuid-Afrika (circa 80% in 2010), gevolgd door Rusland. De jaarlijkse wereldproductie van dit element is 30 ton. De prijs van rhodium is veranderlijk. In 2007 kostte rhodium ongeveer acht keer meer dan goud. Door de economische crisis zakte de rhodium prijs onder de $ 35.000 per kilogram. Rhodium is een splijtingsproduct van uranium-235. Splijtingsproducten bevatten grote hoeveelheden van de lichtere platinagroep metalen inclusief rhodium. Gebruikte kernbrandstof is een mogelijke bron voor rhodium maar de extractie is complex en duur, en onaantrekkelijk voor commercieel gebruik.Toepassingen van rhodium

Rhodium wordt gebruikt in sieraden en decoraties. Het wordt electrolytisch neergeslagen op wit goud en platina om het een reflecterende wit oppervlak te geven. Het kan ook worden toegepast als laag op zilver om het zilver te beschermen tegen verkleuring door zilver sulfide (Ag2S) uit de atmosferische waterstofsulfide (H2S). Zuiver rhodium sieraden zijn zeer zeldzaam, omdat het metaal zowel een hoog smeltpunt heeft en een slechte vormbaarheid waardoor de sieraden moeilijk te vervaardigen zijn en zeer kostbaar worden.
Catalysatoren

In 2012, werd 80% van de wereldproductie van rhodium gebruikt voor katalysatoren.
Diversen
- Rhodium wordt toegepast in thermokoppels om temperaturen van meer dan 1800 ° C te meten.
- Rhodium detectoren worden gebruikt in kernreactoren om neutronenflux te meten en het splijtingsproces onder controle te houden.
- Rhodium wordt gebruikt als legeringselement, voor het harden en verbeteren van de corrosieweerstand van platina en palladium;
- de legeringen worden gebruikt in oven wikkelingen, bussen voor glasvezel productie, thermokoppel-elementen, elektroden voor vliegtuigen, bougies en laboratorium smeltkroezen
- Rhodium als elektrisch contactelement materiaal wegens de lage elektrische weerstand, lage en stabiele contactweerstand en hoge corrosieweerstand.
- Rhodium plated door galvaniseren of verdampen, de uiterst harde oppervlakte laag wordt gebruikt voor optische instrumenten.
- Rhodium wordt gebruikt als filter in mammografie systemen.
- Rhodium wordt gebruikt voor eerbetoon, in 1979, gaf het Guinness Book of World Records Paul McCartney een rhodium-plated disc voor zijn prestatie als all-time best-selling songwriter en kunstenaar.
- Van 30.000 kg rhodium wereldwijd verbruikt gaat circa 24000 kg naar toepassing in katalysatoren e.d. Ongeveer 1000 kg van rhodium wordt gebruikt in de glasindustrie, voornamelijk voor de productie van glasvezel en flat-panel glas, en circa 2.500 kg naar de chemische industrie.
Invloed van rhodium op milieu en gezondheid
- Onder normale omstandigheden komen mensen niet in aanraking met rhodium.
- Rhodium speelt geen biologische rol.
- Indien gebruikt in elementaire vorm is het metaal onschadelijk
- Evenals andere inerte edele metalen, komt rhodium in de natuur zelden voor als chemische verbinding.
- Rhodium is een edelmetaal, en is als element inert. Echter chemische complexen van rhodium kunnen zeer reactief zijn.
- Dodelijke dosis (LD50) voor ratten is 198 mg rhodiumchloride (RhCl3) per kilogram lichaamsgewicht.
- Rhodium verbindingen zijn giftig en beschadigen (vlek-achtige aantasting) de menselijke huid.
- Licht ontvlambaar. Stofexplosie gevaar als het metaal in poedervorm of korrelvorm aanwezig is en wordt vermengd met lucht.
- De stof kan in het lichaam terechtkomen door inademing van aerosolen.Verdamping bij 20 C is verwaarloosbaar, maar een schadelijke concentratie deeltjes in de lucht kan gemakkelijk tot stand komen.Gezondheidseffecten ten gevolge van blootstelling aan rhodium zijn nog niet voldoende onderzocht.