Родій є рідкісним дорогоцінним металом і добре відомий любителям ювелірних прикрас. Родієве напилення запобігає появі подряпин і потертостей на дорогоцінних виробах, сприяючи збереженню первісного вигляду протягом тривалого часу.
Що це таке?
Родій - це хімічний елемент N45 з періодичної таблиці Менделєєва, відноситься до благородних металів платинової групи. Елемент був відкритий англійцем Вільямом Гайдом Волластоном в 1803 році при роботі з платиновим розчином. У ньому хімік виявив яскраво-рожеве порошкоподібною речовиною, яка отримала назву родій, що в перекладі з грецького означає «троянда».
Родій є одним з найбільш рідкісних і дорогих металів, що обумовлено складністю його виділення з платини в промисловому масштабі. У природі він присутній в мінералах, що включають в свій склад відразу кілька платиноїдів. Фахівці відзначають, що для отримання 1 кг цього металу потрібно кілька тонн самородної платини. Волластон виділяв родій так: після синтезу натріеводородістой солі родію він тривалий час прожарюють над водневим полум'ям рожево-червоний порошок, в результаті чого отримував всього кілька крапель чистого металу.
Пізніше стараннями професора Лебединського був відкритий новий спосіб виділення родію - вплив на розчин солей платиноїдів холодом. В результаті охолодження в розчині випадав осад, представлений сполуками родію та іридію. Цей спосіб набув широкого поширення в хімічній промисловості і використовується до цих пір. На сьогоднішній день за допомогою методики Лебединського щорічно вивільняють близько 30 т чистого металу.
Процедура, спрямована на відділення платини і отримання максимально чистого родію, отримала назву афінаж.
Що стосується зовнішнього вигляду родію, то червоно-рожеві відтінки характерні лише для його сполук, при цьому сам метал виглядає схожим на срібло, хоча і поступається йому в яскравості блиску. так, кількість світла, відбитого цим металом, становить 80%, при тому що у срібла даний показник дорівнює 95% . Незважаючи на це, при виготовленні технічних дзеркал замість срібла часто використовують саме родій. Це обумовлено тугоплавкостью платиноїдів і його здатністю працювати при підвищеній щільності електромагнітного випромінювання, включаючи інфрачервоний діапазон. Іншими словами, родієве покриття може служити багато років, в той час як срібне напилення при аналогічних умовах не протримається і доби.
Характеристика металу була б неповною без згадки про його вартості. Ціна чистого родію постійно варіюється і залежить від щорічного обсягу видобутку. Так, на серпень 2016 р тройська унція родію (31,1034768 г) коштувала близько 700 доларів, проте в подальші роки ціна різко зросла. На початку 2020 року вартість родієвого злитка вагою в одну унцію склала 9000 $. Дорожнеча пояснюється тим, що метал не має свого мінералу і міститься в самородної платині, руді нікелю і міді, а також в золотоносних пісках в ролі компаньйона.
Однак найбільше зміст родію відзначається в різновиди осмистого іридію - родієвого Невьянских, який включає близько 11,3% чистого дорогоцінного металу.
Склад і властивості
Родій є твердий благородний сріблястий метал, що перевершує свого «прародителя» платину за хімічною стійкості в багатьох корозійних середовищах. Електронна формула його атома виглядає наступним чином: Rh - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 8 5s 1. Метал добре розчиняється в процесі кип'ятіння в царській горілці (суміш HCl і HNO3), в концентраті H2SO4 (при нагріванні) і в перекису водню. Температура плавлення становить 1964 ° C, кипіння - 3697 ° C, щільність металу при 20 ° C дорівнює 12,41 г / см3. Родій належить до групи рідкоземельних металів, в твердому стані має сріблястий колір з холодним відтінком.
Родій хімічно стійкий, в результаті чого з неметалами реагує дуже погано - виключно після досягнення температури червоного розжарювання. Уповільнене окислення металу можливо тільки в подрібненому стані і тільки при 1000 ° C.
Завдяки високій пластичності, яка з'являється при нагріванні до 850-900 градусів, відбувається перетворення металу в тонкий дріт, з якої після кількох отжигов і прокатки отримують найтоншу фольгу.
Важливим якістю металу вважається його здатність змінювати свій відтінок, що особливо цінно в ювелірній справі. Так, при прожаренні при температурі 800 ° C родій покривається оксидною плівкою, яка зникне при збільшенні температури до 1000 ° C. Особливо цінується чорний родій, який незамінний при виготовленні ювелірних прикрас найвишуканіших конфігурацій. Ще однією властивістю металу є його здатність виступати каталізатором більшості хімічних реакцій. Так, за допомогою подрібненого родієвого порошку звичайний винний спирт можна перетворити в оцтову кислоту.
Родовища і видобуток
Щорічний світовий обсяг видобутку родію складає 30 т. Настільки малі обсяги видобутку обумовлені низьким вмістом елемента в земних надрах і відсутністю власних мінералів. Головні родовища металу розташовуються в Південно-Африканській Республіці, яка поставляє на загальний ринок 75-80% родію. Менш багаті родовища знаходяться в Канаді, Колумбії і Росії - в країнах з середньою концентрацією самородної платини в земних надрах.
Крім афінажу, перспективним способом видобутку металу вважається виділення його стабільного ізотопу з плутонію, урану і торію, широко використовуваних в атомній енергетиці. Отримання родію таким способом здатне вирішити проблему високого попиту і недостатніх обсягів металу, що видобувається на родовищах. Беручи до уваги розвинену атомну промисловість і високий вміст родію в ядерному паливі (до 400 г / т), проблема дефіциту родію може бути вирішена, а атомна енергетика стане головним постачальником цього металу на світові ринки.
Де використовується?
Область застосування родію досить широка. Метал затребуваний у багатьох сферах хімічної промисловості та обробки, де застосовується в ролі каталізатора, конструкційного сировини і ювелірного матеріалу.каталізатор
На цій посаді метал використовують в хімічних реакціях, найпоширенішою з яких є отримання оцтової кислоти з метилового спирту. Його також застосовують при створенні фільтрів-нейтралізаторів, призначених для роботи з відпрацьованими автомобільними газами. А родієвого-платинові сплави вважаються найефективнішими каталізаторами при виробництві HNO3 методом окислення аміаку за допомогою повітря і в даному виробництві альтернативи родію поки не знайдено.
На сьогоднішній день до 81% існуючих каталізаторів мають родієвого основу.
конструкційний матеріал
Родій незамінний при виготовленні скла рідкокристалічних пристроїв, для виробництва якого беруть його сплав з платиною. У зв'язку з цим споживання металу неухильно зростає пропорційно зростанню виробництва сучасних гаджетів. Родій активно застосовують при виготовленні технічних дзеркал, прожекторів та інших поверхонь, що відбивають, які будуть експлуатуватися в екстремальних умовах і лазерних установках.
Не можна не згадати і платино-родієві тиглі, використовувані для вирощування дорогоцінних каменів і кристалів з електрооптичні властивості в умовах лабораторій . У поєднанні з іридію або платиною метал нерідко використовують для виготовлення термопар, необхідних для замірів позамежних температур (понад 2200 ° C). Не можна не відзначити роль металу в процесі виготовлення лабораторних пробірок і колб, які використовуються для хімічних дослідів. Завдяки тому, що родій не взаємодіє практично ні з якими речовинами, в такий посуд можна наливати які завгодно склади.
Ювелірна справа
Родій широко використовується при виготовленні ювелірних виробів, виконуючи відразу дві функції - захисну і декоративну. наприклад, срібло, покрите тонким родієвим шаром, набуває глибокий блиск, не темніє і не окислюється на повітрі, а родованим золото завдяки високій твердості металу (6 од. по шк. Мооса) стає більш міцним і стійким до зносу. Крім того, метал потрібен для отримання білого золота, що користується великою популярністю серед любителів ювелірних прикрас, а його оксиди беруть участь в створенні чорного золота - авангардного напрямку в моді дорогоцінних металів.
Холодний, але разом з тим глибокий і зачаровує родійний блиск прекрасно поєднується з фіанітами, цирконіями, діамантами і вставками з дорогоцінних металів. Крім того, метал нерідко використовують як лігатуру при виготовленні платинових і паладієвих прикрас. Покриті родієвим напиленням вироби не потребують регулярних чистках і довгий час зберігають первісний блиск.
Крім декоративної функції, родирование значно знижує алергенність білого золота, яке при постійному контакті зі шкірою викликає почервоніння і свербіж. Шар цього металу запобігає неприємні наслідки носіння прикрас, що особливо цінно для людей, які страждають шкірними захворюваннями. Однак поряд з великою кількістю переваг, мінуси у родирование все ж є: родієве напилення вимагає періодичного оновлення, а сама його присутність значно збільшує ціну ювелірного виробу.
Крім розглянутих областей застосування, родій використовують при виготовленні монет. Так, в 2009 році на Монетному дворі США були випущені перші чисто родієві монети, які не використовувалися в якості платіжних засобів, а служили об'єктом інвестицій. Однак трохи пізніше (в 2014 році) Національним банком Руанди була випущена перша родієвого монета номіналом 10 руандійських франків, яка стала використовуватися в ролі платіжного засобу.
Ще однією сферою застосування цього благородного металу є атомна промисловість. Родієві детектори успішно використовуються в якості вимірників нейтронних потоків в ядерних реакторах.
У яких радіодеталях міститься?
За радянських часів існувала думка, що багато радіодеталі були виготовлені з чистого родію. Однак це було далеко не так, і метал використовувався лише для покриття контактів конекторів. Для виготовлення самих деталей він не годився, оскільки був досить крихким і надмірно ламким. Зате в якості покриття він був незамінний, що обумовлено його гарну стійкість до корозії і високим коефіцієнтом відбиття електромагнітних променів. Родієве покриття мали контакти (герконові реле) типу РЕЗ-55 (А) в серіях РС 4569601, РС 4569602, РС 4569603, РС 4569604 і РС 4569605.
Про те, що таке родирование золота, розповість наступне відео.