آب رودیوم
رودیم: تاریخچه ، خصوصیات ، ساختار ، موارد
استفاده ، خطرات
رودیم این یک فلز انتقالی است که به گروه پالادیوم تعلق دارد و نماد شیمیایی آن Rh است. این نجیب است ، در شرایط عادی بی اثر است ، در حالی که نادر و گران است ، از آنجا که دومین فلز کم فراوان در پوسته زمین
رودیم این یک فلز انتقالی است که به گروه پالادیوم تعلق دارد و نماد شیمیایی آن Rh است. این نجیب است ، در شرایط عادی بی اثر است ، در حالی که نادر و گران است ، از آنجا که دومین فلز کم فراوان در پوسته زمین است. همچنین ، هیچ ماده معدنی وجود ندارد که نشان دهنده یک روش سودآور برای بدست آوردن این فلز باشد.
اگرچه شکل ظاهری آن از یک فلز معمولی سفید نقره ای است ، اما بیشتر ترکیبات آن دارای یک رنگ قرمز مایل به قرمز هستند ، علاوه بر این که محلول های آنها به رنگ صورتی مایل به صورتی است. به همین دلیل این فلز را ‘رودون’ گذاشتند که به یونانی صورتی است.
با این حال ، آلیاژهای آن نقره و همچنین گران هستند ، زیرا با پلاتین ، پالادیوم و ایریدیم مخلوط می شود. خاصیت نجیب بالای آن باعث می شود فلزی تقریباً در برابر اکسیداسیون مصون باشد و همچنین در برابر حمله اسیدهای قوی و بازها کاملاً مقاوم باشد. بنابراین ، پوشش آنها به محافظت از اشیا metal فلزی ، مانند جواهرات کمک می کند.
رودیم علاوه بر کاربرد زینتی ، می تواند از ابزارهایی که در دمای بالا و دستگاه های الکتریکی استفاده می شوند نیز محافظت کند.
در بین مردم به دلیل کمک به تجزیه گازهای سمی اتومبیل (NO) مشهور استایکس) در داخل مبدلهای کاتالیزوری. همچنین تولید ترکیبات آلی مانند منتول و اسید استیک را کاتالیز می کند.
جالب اینجاست که فقط در طبیعت به عنوان ایزوتوپ وجود دارد ۱۰۳Rh ، و ترکیبات آن به دلیل خاصیت نجیب آن به راحتی قابل تبدیل به فلز است. از بین تعداد اکسیداسیون آن +۳ (Rh)۳+) پایدارترین و فراوانترین است ، پس از آن ۱+ و در حضور فلوراید ، +۶ (Rh)۶+).
در حالت فلزی ، برای سلامتی ما بی ضرر است ، مگر اینکه ذرات پراکنده آن را در هوا تنفس کنیم. با این حال ، ترکیبات یا نمک های رنگی آن علاوه بر اینکه به شدت به پوست متصل است ، سرطان زا محسوب می شوند.
تاریخ
کشف رودیم با پالادیوم همراه بود ، هر دو فلز توسط یک دانشمند کشف شد: شیمی دان انگلیسی ویلیام اچ. ولاستون ، که در سال ۱۸۰۳ در حال بررسی یک ماده معدنی پلاتین بود ، ظاهرا از پرو.
من از Hippolyte-Victor Collet-Descotils ، یک شیمیدان فرانسوی ، فهمیدم که در مواد معدنی پلاتین نمک های قرمز وجود دارد که احتمالاً رنگ آنها به دلیل یک عنصر فلزی ناشناخته است. بنابراین ، ولاستون سنگ پلاتین خود را در آبزیان هضم کرد ، سپس اسیدیته مخلوط حاصل را با NaOH خنثی کرد.
از این مخلوط ، ولاستون مجبور شد با واکنشهای بارشی ، ترکیبات فلزی را به تدریج جدا کند. پلاتین جدا شده به عنوان (NH۴)۲[PtCl۶] ، پس از افزودن NH۴Cl و سایر فلزات آنها را با روی فلزی کاهش می دهد. او سعی کرد این فلزات اسفنجی را با HNO حل کند۳، دو فلز و دو عنصر شیمیایی جدید باقی مانده است: پالادیوم و رودیم.
با این حال ، وقتی آبزیان اضافه کرد ، متوجه شد که فلزی به سختی حل می شود ، در همان زمان که با NaCl رسوب قرمز ایجاد می کند: Na۳[RhCl۶] NH۲O. از اینجاست که نام آن آمده است: رنگ قرمز ترکیبات آن ، تعیین شده توسط کلمه یونانی “رودون”.
این نمک دوباره با روی فلزی کاهش یافته و بدین ترتیب رودیوم اسفنجی بدست می آید. و از آن زمان تکنیک های به دست آوردن و همچنین تقاضا و کاربردهای فن آوری بهبود یافته و در نهایت قطعات رودیوم براق به نظر می رسند.
خواص
ظاهر فیزیکی
فلز سفید و نقره ای سفت و سخت و تقریباً در دمای اتاق هیچ لایه اکسیدی ندارد. با این حال ، این یک فلز بسیار قابل انعطاف نیست ، به این معنی که وقتی آن را بزنید ، ترک می خورد.
توده مولی
۱۰۲.۹۰۵ گرم در مول
نقطه ذوب
۱۹۶۴ درجه سانتیگراد این مقدار بالاتر از مقدار کبالت است (۱۴۹۵ درجه سانتیگراد) ، که نشان دهنده افزایش قدرت قوی ترین پیوند فلزی هنگام پایین آمدن از طریق گروه است.
نقطه ذوب
۳۶۹۵ درجه سانتیگراد این یکی از فلزات با بیشترین نقطه ذوب است.
تراکم
-۱۲.۴۱ گرم در میلی لیتر در دمای اتاق
-۱۰.۷ گرم در میلی لیتر در نقطه ذوب ، یعنی فقط در هنگام ذوب یا ذوب شدن
گرمای همجوشی
۲۶.۵۹ کیلوژول / مول
گرمای تبخیر
۴۹۳ کیلوژول بر میلی لیتر
ظرفیت گرمای مولار
۲۴.۹۸ J / (mol K)
الکترونگاتیوی
۲۸/۲ در مقیاس پاولینگ
انرژی های یونیزاسیون
-اولین: ۷۱۹.۷ کیلوژول بر میلی لیتر (Rh+ گازی)
-دوم: ۱۷۴۰ کیلوژول بر میلی مول (Rh۲+ گازی)
-سوم: ۲۹۹۷ کیلوژول بر مول (Rh۳+ گازی)
هدایت حرارتی
۱۵۰ وات در متر مکعب
مقاومت الکتریکی
۴۳.۳ nΩ · متر در ۰ ºC
سختی Mohs
۶
نظم مغناطیسی
مغناطیسی
واکنشهای شیمیایی
رودیم اگرچه فلزی نجیب است اما به معنای عنصر بی اثر بودن آن نیست. در شرایط عادی به سختی زنگ نمی زند. اما وقتی بیش از ۶۰۰ درجه سانتیگراد گرم شود ، سطح آن شروع به واکنش با اکسیژن می کند:
Rh (ها) + O۲(g) → Rh۲یا۳(ها)
و نتیجه این است که این فلز درخشش نقره ای مشخص خود را از دست می دهد.
همچنین می تواند با گاز فلوئور واکنش دهد:
Rh (بازدید کنندگان) + F۲(g) → RhF۶(ها)
RhF۶ سیاه است در صورت گرم شدن می تواند به RhF تبدیل شود۵، آزادسازی فلوراید به محیط زیست. هنگامی که واکنش فلوریناسیون در شرایط خشک صورت می گیرد ، تشکیل RhF مطلوب است۳ (جامد قرمز) بالاتر از RhF۶. هالیدهای دیگر: RhCl۳، RhBr۳ و RhI۳ به روشی مشابه تشکیل می شوند.
شاید تعجب آورترین نکته در مورد رودیم فلزی مقاومت شدید آن در برابر حمله توسط مواد خورنده باشد: اسیدهای قوی و بازها. Aqua regia ، مخلوط غلیظی از اسیدهای کلریدریک و نیتریک ، HCl-HNO۳، شما می توانید آن را به سختی حل کنید ، که باعث محلول رنگ صورتی می شود.
نمکهای مذاب ، مانند KHSO۴در حل آن موثرتر هستند ، زیرا منجر به تشکیل مجتمع های رودیم محلول در آب می شوند.
ساختار و پیکربندی الکترونیکی
اتمهای رودیم در ساختار مکعب صورت محور متبلور می شوند. اتم های Rh به لطف پیوند فلزی خود ، یک نیرو مسئول در مقیاس کلان برای خواص فیزیکی قابل اندازه گیری فلز ، متحد می مانند. در این پیوند الکترونهای ظرفیت مداخله می کنند که با توجه به پیکربندی الکترونیکی داده می شوند:
[Kr] 4d۸ ۵s۱
بنابراین یک ناهنجاری یا استثنا است ، زیرا انتظار می رود که در مدار ۵s خود دو الکترون و در مدار ۴d 7 الکترون داشته باشد (مطابق با نمودار مولر).
در مجموع ۹ الکترون ظرفیت وجود دارد که همراه با شعاع اتمی ، کریستال fcc را تعریف می کنند. ساختاری که بسیار پایدار به نظر می رسد ، زیرا اطلاعات کمی در مورد سایر اشکال آلوتروپیک تحت فشار یا دماهای مختلف یافت می شود.
این اتم های Rh ، یا بهتر بگوییم دانه های بلوری آنها ، می توانند به گونه ای برهم کنش کنند که نانوذرات با مورفولوژی های مختلف ایجاد کنند.
وقتی این نانوذرات Rh در بالای یک الگو رشد می کنند (به عنوان مثال یک دانه پلیمری) ، آنها شکل و ابعاد سطح آن را بدست می آورند. بنابراین ، کره روده مزوپور برای جایگزینی فلز در برخی کاربردهای کاتالیزوری (که واکنشهای شیمیایی را تسریع می کند بدون اینکه در این فرآیند مصرف شود) طراحی شده است.
اعداد اکسیداسیون
از آنجا که نه الکترون ظرفیت وجود دارد ، طبیعی است که تصور کنیم رودیم می تواند “همه آنها را از دست بدهد” در فعل و انفعالات درون یک ترکیب. یعنی با فرض وجود کاتیون Rh۹+، با یک شماره اکسیداسیون یا حالت ۹+ یا (IX).
تعداد اکسیداسیون مثبت یافت شده برای رودیم در ترکیبات آن از ۱+ متفاوت است (Rh)+) تا +۶ (Rh۶+) از همه آنها ، ۱+ و +۳ رایج ترین ، همراه با +۲ و ۰ (فلز رودیم ، Rh۰).
به عنوان مثال ، در Rh۲یا۳ تعداد اکسیداسیون رودیم +۳ است ، زیرا اگر وجود Rh را فرض کند۳+ و یک کاراکتر یونی ۱۰۰٪ ، مجموع اتهامات برابر با صفر است (Rh۲۳+یا۳۲-).
مثال دیگر توسط RhF نشان داده شده است۶که اکنون تعداد اکسیداسیون آن +۶ است. در صورت فرض وجود Rh ، فقط بار کل ترکیب خنثی خواهد ماند.۶+ (Rh۶+F۶–).
هرچه اتمی که رودیم با آن برهمکنش می کند الکترون منفی باشد ، تمایل آن برای نشان دادن تعداد بیشتری از اکسیداسیون مثبت است. در مورد RhF چنین است۶.آب رودیوم
در مورد Rh۰، مربوط به اتمهای fcc کریستال آن است که با مولکولهای خنثی هماهنگ شده است. به عنوان مثال ، CO ، Rh۴(CO)۱۲.
رودیم چگونه بدست می آید؟
اشکالاتی
برخلاف سایر فلزات ، هیچ ماده معدنی در دسترس نیست که به اندازه کافی غنی از رودیم باشد تا از آن به صرفه باشد. به همین دلیل است که بیشتر محصول ثانویه تولید صنعتی سایر فلزات است. به طور خاص افراد نجیب یا ترکیبات آنها (عناصر گروه پلاتین) و نیکل.
بیشتر مواد معدنی مورد استفاده به عنوان مواد اولیه از آفریقای جنوبی ، کانادا و روسیه است.
روند تولید پیچیده است زیرا ، حتی اگر بی اثر باشد ، رودیم علاوه بر داشتن ناخالصی هایی که به سختی پاک می شوند ، در شرکت فلزات نجیب دیگر نیز قرار دارد. بنابراین ، چندین واکنش شیمیایی باید انجام شود تا از ماتریس کانی شناسی اولیه جدا شود.آب رودیوم
روند
واکنش شیمیایی پایین آن را بدون تغییر نگه می دارد در حالی که اولین فلزات استخراج می شوند. تا فقط نجیب زاده ها باقی بمانند (طلا در میان آنها). سپس این فلزات نجیب در حضور نمکی مانند NaHSO تصفیه و ذوب می شوند.۴، آنها را در یک مخلوط مایع سولفات قرار دهید. در این مورد ، Rh۲(SW)۴)۳.
به این مخلوط سولفات ها ، که از طریق واکنش های شیمیایی مختلف ، هر فلز به طور جداگانه رسوب می کند ، NaOH اضافه می شود تا هیدروکسید رودیم ، Rh (OH) تشکیل شودایکس.
Rh (OH)ایکس HCl را اضافه کرده و H تشکیل می دهد۳RhCl۶، که هنوز حل شده و رنگ صورتی نشان می دهد. پس از آن ، ح۳RhCl۶ با NH واکنش نشان می دهد۴Cl و NaNO۲ رسوب به عنوان (NH۴)۳[Rh (نه۲)۶].
مجدداً ، ماده جامد جدید در HCl بیشتر حل شده و محیط گرم می شود تا زمانی که اسفنج رودیوم فلزی رسوب می کند در حالی که ناخالصی ها سوزانده می شوند.
از شخصیت اصیل آن برای پوشاندن قطعات فلزی با پوشش همان استفاده می شود.به این ترتیب ، اشیا silver نقره ای با رودیم پوشانده می شوند تا از اکسید شدن و تیره شدن محافظت کنند (تشکیل یک لایه سیاه از AgO و Ag۲S) ، به علاوه بازتابنده تر (براق) می شوند.
از این نوع پوشش ها در لباس های جواهرات ، بازتابنده ها ، وسایل نوری ، تماس های الکتریکی و فیلترهای اشعه ایکس در تشخیص سرطان پستان استفاده می شود.آب رودیوم
آلیاژها
این نه تنها یک فلز نجیب است بلکه یک فلز سخت نیز هست. این سختی می تواند به آلیاژهای تشکیل شده کمک کند ، به ویژه هنگامی که صحبت از پالادیوم ، پلاتین و ایریدیم باشد. که از آن ، Rh-Pt شناخته شده ترین هستند. همچنین ، رودیم مقاومت این آلیاژها را در برابر دمای بالا بهبود می بخشد.
به عنوان مثال ، آلیاژهای رودیم – پلاتین به عنوان ماده ای برای ساخت لیوانهایی که می توانند شیشه مذاب را شکل دهند ، استفاده می شود. در ساخت ترموکوپل ، توانایی اندازه گیری دمای بالا (بیش از ۱۰۰۰ ۱۰۰۰C) ؛ بوته ها ، بوش برای تمیز کردن فایبرگلاس ، سیم پیچ کوره القایی ، موتور توربین هواپیما ، شمع و غیره آب رودیوم
رودیم می تواند واکنش ها را به عنوان یک فلز خالص و یا با لیگاندهای آلی (ارگانیوم ها) هماهنگ کند. نوع کاتالیزور به واکنش ویژه ای که باید تسریع شود و همچنین عوامل دیگر بستگی دارد.
به عنوان مثال ، در فرم فلزی آن می تواند باعث کاهش اکسیدهای ازت ، NO شودایکس، به گازهای محیطی اکسیژن و نیتروژن:
۲ خیرایکس → x O۲ + N۲
این واکنش به طور مداوم به صورت روزانه رخ می دهد: در مبدل های کاتالیزوری وسایل نقلیه و موتورسیکلت ها. با تشکر از این کاهش ، گازها وجود نداردایکس آنها شهرها را به درجه بدتری آلوده نمی کنند. برای این منظور از نانو ذرات روده مزوپور استفاده شده است که تجزیه گازهای NO را بیشتر بهبود می بخشد.ایکس.
این ترکیب [RhCl (PPh۳)۳] ، معروف به کاتالیزور ویلکینسون ، برای هیدروژناسیون استفاده می شود (H را اضافه کنید.)۲) و هیدروفورمیلات (CO و H را اضافه کنید)۲) آلکن ها ، به ترتیب آلکان ها و آلدهیدها را تشکیل می دهد.
از کاتالیزورهای رودیم برای مدت کوتاهی برای هیدروژناسیون ، کربونیلات (افزودن CO) و هیدروفورمیلات استفاده می شود. نتیجه این است که بسیاری از محصولات به آنها وابسته هستند ، مانند منتول ، یک ترکیب شیمیایی ضروری در آدامس. علاوه بر اسید نیتریک ، سیکلوهگزان ، اسید استیک ، ارگانوسیلیسیم و غیره.آب رودیوم
خطرات
از آنجا که رودیم یک فلز نجیب است ، حتی اگر به بدن ما نفوذ کند ، اتم های Rh آن نمی توانند (تا آنجا که می داند) متابولیزه شوند. بنابراین ، آنها هیچ خطری برای سلامتی ندارند. مگر اینکه تعداد زیادی اتم Rh در هوا پراکنده شده باشد که در نهایت می توانند در ریه ها و استخوان ها جمع شوند.
در حقیقت ، در فرآیندهای آبکاری رودیم بر روی جواهرات نقره یا جواهرات جواهرات در معرض این “پف” های اتم ها قرار دارند. به همین دلیل آنها از ناراحتی در سیستم تنفسی خود رنج برده اند. با توجه به خطر وجود ماده جامد ریز تقسیم شده ، حتی قابل اشتعال نیست. مگر هنگام سوختن در حضور OF۲.
ترکیبات رودیم به عنوان مواد سمی و سرطان زا طبقه بندی می شوند ، که رنگ آنها پوست را به شدت لک می کند. در اینجا تفاوت بارز دیگری در چگونگی تغییر خصوصیات یک کاتیون فلزی در مقایسه با فلز موجود در آن وجود دارد.
و سرانجام ، در امور زیست محیطی ، وجود کمی رودیم و عدم جذب آن توسط گیاهان ، آن را به عنصری بی ضرر در صورت نشت یا ضایعات تبدیل می کند. به شرطی که رودیوم فلزی باشد.آب رودیوم
منابع
- لارس اوهرستریم. (۱۲ نوامبر ۲۰۰۸). رودیم شیمی در عنصر آن است. بازیابی شده از: chemistryworld.com
- ویکیپدیا. (۲۰۱۹) رودیم بازیابی شده از: en.wikipedia.org
- مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی. (۲۰۱۹) رودیم پایگاه داده PubChem. CID = 23948. بازیابی شده از: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- اس بیل (۱۹۵۸) ساختار رودیم. آزمایشگاه های تحقیقاتی جانسون متی. Platinum Metals Rev. ، (۲) ، ۲۱ ، ۶۱-۶۳
- جیانگ ، ب. و دیگران (۲۰۱۷) نانو ذرات فلزی رودیم Mesoporous. Nat. ارتباطات ۸ ، ۱۵۵۸۱ doi: 10.1038 / ncomms15581
- شلاتین (۲۷ ژوئن ۲۰۱۸). قرار گرفتن در معرض رودیم بازیابی شده از: chelationcommunity.com
- بل ترنس (۲۵ ژوئن ۲۰۱۹). رودیم ، فلزی از گروه نادر پلاتین و کاربردهای آن. بازیابی شده از: thebalance.com
- استنلی ای. لیوینگستون. (۱۹۷۳) شیمی روتنیم ، رودیم ، پالادیوم ، اوسمیوم ، ایریدیوم و پلاتین. میدانم. لیوینگستون مطبوعات پرگامون.
- موسسه فناوری توکیو. (۲۱ ژوئن ۲۰۱۷). یک کاتالیزور مبتنی بر رودیم برای ساخت ارگانسیلیسیم با استفاده از فلز با ارزش کمتر. بازیابی شده از: Phys.org
- پیلگارد مایکل. (۱۰ مه ۲۰۱۷). رودیم: واکنش های شیمیایی. بازیابی شده از: pilgaardelement.com
- دکتر داگ استوارت. (۲۰۱۹) حقایق عنصر رودیم. بازیابی شده از: chemicool.com