Rhodium: Het element

Rhodiumis is een van de zeldzaamste en meest kostbare edelmetalen. Het is zeer corrosievast. Het wordt gevonden in platina en/of nikkel ertsen, samen met andere elementen van de platinagroep. Rhodium (Grieks: "roos") is ontdekt in 1803 door William Hyde Wollaston. Belangrijkste gebruik van rhodium is in katalysatoren in auto's. Rhodiummetaal, vaak gelegeerd met platina of palladium, is bestand tegen agressieve milieu's en wordt toegepast bij hoge temperaturen als beschermende coating. Wit goud is vaak bedekt met een dun laagje rhodium voor een mooier slijtvast (wit)uiterlijk.

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

Chemische eigenschappen van rhodium

Fysische eigenschappen van rhodium

Mechanische eigenschappen van het element Rhodium

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

Kenmerkende eigenschappen van rhodium

Chemische eigenschappen

Rhodium 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.

Rhodium is een hard, zilverwit, duurzaam metaal dat een hoge reflectie heeft. Rhodium als element vormt geen oxide, zelfs niet bij verwarming. Zuurstof uit de atmosfeer wordt opgenomen bij het smeltpunt van rhodium, maar weer vrijgegeven bij stollen. Het wordt niet aangetast door de meeste zuren: het is volledig onoplosbaar in salpeterzuur en lost beperkt op in koningswater.

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

Sieraden
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

Rhodium wordt gebruikt in industriële katalysatoren. Het gebruik van dit element in de katalysator van auto's filteren de schadelijke onverbrande koolwaterstoffen, koolmonoxide en stikstofoxide uit de gassen. Door de introductie van de driewegkatalysator door Volvo in 1976 steeg de vraag naar rhodium explosief. Rhodium wordt gebruikt om onder andere de hoeveelheid stikstofoxide in de uitlaatgassen te verminderen: 2 NOx → x O2↑ + N2↑
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.

Lees verder

• Overgangsmetalen: Bespreking van de overgangsmetalen (special)