História do Rodio, Propriedades, Estrutura, Usos, Riscos

Ele ródio É um metal de transição que pertence ao grupo Paladio e cujo símbolo químico é Rh. É nobre, inerte em condições normais, embora seja raro e caro, pois é o segundo metal menos abundante na crosta terrestre. Também não há minerais que representam um método de obtenção lucrativo para este metal.

Embora sua aparência seja a de um metal branco prateado típico, a maioria de seus compostos compartilham em comum uma coloração avermelhada, além de suas soluções, parece. É por isso que esse metal recebeu o nome de 'Rhodon', que em grego significa rosa.

Rodio Metallic Pearl. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos [CC por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)]

No entanto, suas ligas são prateadas, embora caras, pois são misturadas com platina, paladium e iridium. Seu alto caráter nobre o torna um metal quase imune às oxidações, bem como totalmente resistente ao ataque de ácidos e bases fortes; Portanto, seus revestimentos ajudam a proteger objetos de metal, como jóias.

Além de seu uso ornamental, o ródio também pode proteger as ferramentas usadas em altas temperaturas e em dispositivos elétricos.

É conhecido popularmente mais para ajudar a quebrar gases tóxicos de carros (não_x) Dentro de conversores catalíticos. Também catalisa a produção de compostos orgânicos, como mentol e ácido acético.

Curiosamente, ele só existe na natureza como o isótopo ¹⁰³RH e seus compostos são fáceis de reduzir o metal devido ao seu caráter nobre. De todos os seus números de oxidação, o +3 (rh³⁺) é o mais estável e abundante, seguido de +1 e, na presença de fluoreto, +6 (rh⁶⁺).

No seu estado metálico, é inofensivo à nossa saúde, a menos que você respire suas partículas dispersas no ar. No entanto, seus compostos ou sais coloridos são considerados carcinogênicos, além de serem fixos fortemente à pele.

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História

A descoberta do Rodio foi acompanhada pela do paládio, ambos os metais foram descobertos pelo mesmo cientista: o químico inglês William H. Wollaston, que em 1803 estava examinando um mineral de platina, supostamente do Peru.

Eu sabia graças ao Hipólito-Victor Collet-Descots, o químico francês, que em minerais de platina eram sais avermelhados cuja cor provavelmente era devido a um elemento metálico desconhecido. Assim, Wollaston digeriu seu mineral de platina na água real e depois neutraliza a acidez da mistura resultante com NaOH.

A partir dessa mistura, Wollaston teve, através de reações de precipitação, para separar os compostos metálicos; Platina separada como (NH₄)₂[Ptcl₆], depois de adicionar NH₄CL e outros metais os reduziram com zinco metálico. Para esses metais esponjosos tentou dissolvê -los com HNO₃, Deixando dois metais e dois novos elementos químicos: Paladio e Rodio.

No entanto, quando ele acrescentou água real, ele percebeu que um metal quase não era dissolvido, enquanto formou um precipitado vermelho com o NaCl: Na₃[Rhcl₆] · NH₂QUALQUER. A partir daqui, seu nome veio: a cor vermelha de seus compostos, designada com a palavra grega 'rhodon'.

Este sal o reduziu com zinco metálico, novamente, obtendo assim esponjoso cercado. E desde então as técnicas de obter melhorias, bem como aplicações tecnológicas e de demanda, finalmente as peças brilhantes de ródio aparecem.

Propriedades

Aparência física

Metal branco prateado, sem praticamente qualquer camada de óxido à temperatura ambiente. No entanto, não é um metal muito maleável, o que significa que, ao bater, ele vai rachar.

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Massa molar

102.905 g/mol

Ponto de fusão

1964 ºC. Este valor é maior que o do cobalto (1495 ºC), o que reflete um aumento no vínculo metálico mais forte, descendo através do grupo.

Ponto de fusão

3695 ºC. É um dos metais com os pontos de fusão mais altos.

Densidade

-12,41 g/ml à temperatura ambiente

-10,7 g/ml no ponto de fusão, ou seja, exatamente quando derrete ou derrete

Calor de fusão

26,59 KJ/mol

Calor de vaporização

493 KJ/mol

Capacidade de calor molar

24.98 J/(mol · k)

Eletro-negatividade

2,28 em Pauling Scale

Energias de ionização

-Primeiro: 719.7 KJ/mol (RH⁺ gasoso)

-Segundo: 1740 KJ/mol (RH²⁺ gasoso)

-Terceiro: 2997 KJ/mol (RH³⁺ gasoso)

Condutividade térmica

150 W/(M · K)

Resistividade elétrica

43,3 Nω · m a 0 ºC

Dureza mohs

6

Ordem magnética

Paramagnético

Reações químicas

O ródio, embora seja um metal nobre, não significa que seja um elemento inerte. Mal oxida em condições normais; Mas quando é aquecido acima de 600 ° C, sua superfície começa a reagir com oxigênio:

Rh (s) +o₂(g) → RH₂QUALQUER₃(S)

E o resultado é que o metal perde seu brilho característico de prata.

Também pode reagir com gás fluorina:

Rh (s) +F₂(g) → rhf₆(S)

O rhf₆ é preto. Se isso for aquecido, pode ser transformado no RHF₅, liberando fluoreto para o meio ambiente. Quando a reação de fluoração se desenvolve em condições secas, a formação de RHF é favorecida₃ (sólido vermelho) acima do rhf₆. Os outros halogenuros: rhcl₃, Rhbr₃ e rhi₃ Eles são formados de uma maneira semelhante.

Talvez o mais surpreendente do Rode Metallic seja sua extrema resistência ao ataque de substâncias corrosivas: ácidos e bases fortes. Água da Regia, uma mistura concentrada de ácidos clorídrico e nítrico, hcl-hno₃, Você pode dissolvê -lo com dificuldade, o que causa uma solução de coloração rosa.

Sais derretidos, como o KHSO₄, Eles são mais eficazes para dissolvê -lo, porque levam à formação de complexos de ródio da cirurgia.

Estrutura e configuração eletrônica

Os átomos de ródio cristalizam na estrutura cúbica centrada em faces, FCC. Os átomos de Rh permanecem unidos graças ao seu link metálico, força responsável à escala macro das propriedades físicas perspiráveis ​​do metal. Neste link, os elétrons de valência intervêm, que são dados de acordo com a configuração eletrônica:

[KR] 4D⁸ 5s¹

É, portanto, uma anomalia ou exceção, pois se espera ter dois elétrons em seu orbital 5s e sete no 4D Orbital (obedecendo ao diagrama de Moeller).

É um total de nove elétrons de Valência que, juntamente com rádios atômicos, definem o vidro da FCC; estrutura aparentemente muito estável, pois pouca informação é de outras formas alotrópicas possíveis sob diferentes pressões ou temperaturas.

Esses átomos de Rh, ou melhor, seus grãos cristalinos, podem interagir de tal maneira que criam nanopartículas com diferentes morfologias.

Quando essas nanopartículas de RH crescem acima de um modelo (um agregado polimérico, por exemplo), elas adquirem as formas e dimensões de sua superfície; Assim, as esferas mesoporosas de Rhodio foram projetadas para suplantar metal em certas aplicações catalíticas (que aceleram as reações químicas sem consumidas no processo).

Números de oxidação

Quando existem nove elétrons de Valência, é normal supor que o ródio possa "perder todos eles" em suas interações dentro de um composto; isto é, assumindo a existência do Rh Cation⁹⁺, com um status de oxidação de 9+ O (ix).

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Os números de oxidação positiva encontrados para o ródio em seus compostos variam de +1 (rh⁺) a +6 (RH⁶⁺). De todos eles, os +1 e os +3 são os mais comuns, juntamente com o +2 e 0 (Rodio metálico, RH⁰).

Por exemplo, no RH₂QUALQUER₃ O número de oxidação do ródio é +3, pois se assume a existência de RH³⁺ e um caráter 100% iônico, a soma das cargas será igual a zero (RH₂³⁺QUALQUER₃^2-).

Outro exemplo é representado pelo RHF₆, em que agora seu número de oxidação é +6. Novamente, apenas o ônus total do composto permanecerá neutro se a existência do Rh for assumida⁶⁺ (RH⁶⁺F₆^-).

Quanto mais eletronegativo o átomo com o qual o ródio interage, maior sua tendência a mostrar mais números de oxidação positiva; É o caso do RHF₆.

No caso de RH⁰, corresponde a seus átomos do cristal da FCC coordenados com moléculas neutras; Por exemplo, CO, RH₄(CO)₁₂.

Como o ródio é obtido?

Inconvenientes

Ao contrário de outros metais, nenhum mineral está disponível suficiente. É por isso que é um produto secundário da produção industrial de outros metais; especificamente os nobres ou seus colegas (os elementos do grupo de platina) e o níquel.

A maioria dos minerais usados ​​como matéria -prima vem da África do Sul, Canadá e Rússia.

O processo de obtenção é complexo porque, embora seja inerte, o ródio está na companhia de outros metais nobres, além de ter impurezas difíceis de eliminar. Portanto, várias reações químicas devem ser realizadas para separá -lo da matriz mineralógica inicial.

Processo

Sua pequena reatividade química o mantém inalterável enquanto os primeiros metais são extraídos; Até que apenas os nobres permaneçam (o ouro entre eles). Então, esses metais nobres são tratados e derretidos na presença de sais, como Nahso₄, tê -los em uma mistura líquida de sulfatos; Nesse caso, o RH₂(SW₄)₃.

A esta mistura de sulfatos, dos quais, por diferentes reações químicas, cada metal é precipitado separado_x.

O RH (oh)_x está redisuelve adicionando HCl e, portanto, forma H₃Rhcl₆, que ainda está dissolvido e mostra uma cor rosa. Então h₃Rhcl₆ Reaja com NH₄Cl e Nano₂ Para precipitar como (NH₄)₃[RH (não₂)₆].

Novamente, o novo sólido é redisuelve em mais HCl e o meio aquece até que um esponja de ródio metálico precipita enquanto a combustão das impurezas.

Formulários

Revestimentos

Baixo duplo pequeno e prateado revestido com ródio. Fonte: Mauro Caleb (https: // www.Flickr.com/fotos/mauroestscritor/8463024136)

Seu caráter nobre é usado para cobrir peças de metal com um revestimento do mesmo. Dessa maneira, os objetos de prata são baseados em ródio para protegê -lo de oxidação e obscurecimento (formam uma camada preta de Au e AG₂S), além de se tornar mais reflexivo (brilhante).

Esses revestimentos são usados ​​em roupas de joalheria, refletores, instrumentos ópticos, contatos elétricos e filtros de raio -x em diagnósticos de câncer de mama.

Ligas

Não é apenas um metal nobre, mas também difícil. Essa dureza pode contribuir com as ligas que compõe, especialmente quando lidam com paládio, platina e irídio; dos quais, os de Rh-pt são os mais conhecidos. Da mesma forma, o Rodio melhora a resistência dessas ligas a altas temperaturas.

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Por exemplo, as ligas Rodio-Platino são usadas como material para fabricar embarcações que podem moldar o vidro fundido; na fabricação de termocutas, capaz de medir altas temperaturas (mais de 1000 ° C); Crectas, abrasta para fibras limpas, fornos de indução, bobinas, motores de turbinas de avião, velas de ignição, etc.

Catalisadores

Um conversor catalítico de carro. Fonte: Ballista [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]]

O ródio pode catalisar as reações como metal puro ou coordenado com ligantes orgânicos (órgãos). O tipo de catalisador depende da reação específica que se destina a acelerar, além de outros fatores.

Por exemplo, em sua forma metálica, pode catalisar a redução de óxidos de nitrogênio, não_x, Para os gases ambientais oxigênio e nitrogênio:

2 não_x → X o₂ + N₂

Essa reação ocorre constantemente diariamente: nos conversores catalíticos de veículos e motocicletas. Graças a esta redução, os gases não_x Eles não contaminam as cidades em pior grau. Para esse fim, foram usadas nanopartículas mesoporosas de ródio, o que melhora ainda mais a decomposição de gases não_x.

O composto [rhcl (pph₃)₃], conhecido como catalisador de Wilkinson, é usado para hidrogenar (adicione h₂) e hidroformilar (adicione CO e H₂) Alcenos, para se formar para pares e aldeídos, respectivamente.

Os catalisadores de ródio estão resumidos para hidrogenar, carbonillary (add co) e hidroformar. O resultado é que muitos produtos dependem deles, como é o caso do Mentol, um composto químico essencial na borracha de mascar; Além de ácido nítrico, ciclohexano, ácido acético, organsilicios, entre outros.

Riscos

O ródio por ser um metal nobre, mesmo que se esgueirasse em nosso corpo, seus átomos de Rh não conseguiram (até onde você sabe) ser metabolizado. Portanto, eles não representam nenhum risco à saúde; A menos que sejam muitos átomos de Rh dispersos no ar, o que pode acabar se acumulando nos pulmões e ossos.

De fato, nos processos de rodium, os processos de jóias ou jóias de prata, as jóias são expostas a essas "nuvens" de átomos; razão pela qual eles sofreram desconforto em seu sistema respiratório. Em relação ao risco de seu sólido finamente dividido, isso nem é inflamável; exceto quando queima na presença de₂.

Os compostos de ródio são classificados como tóxicos e agentes cancerígenos, cujas cores fazem a pele profundamente corante. Aqui é observada outra diferença clara em como as propriedades de um cátion metálico variam em comparação com a do metal apropriado.

E, finalmente, em questões ecológicas, a baixa abundância do ródio e sua falta de assimilação pelas plantas o tornam um elemento inofensivo em caso de derramamentos ou desperdícios; Contanto que seja o ródio metálico.

Referências

1. Lars Öhrström. (12 de novembro de 2008). Ródio. Química em seu elemento. Recuperado de: químicaworld.com
2. Wikipedia. (2019). Ródio. Recuperado de: em.Wikipedia.org
3. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Ródio. Banco de dados PubChem. CID = 23948. Recuperado de: pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Gov
4. S. Fardo. (1958). A estrutura do ródio. Laboratórios de pesquisa Johnson Matthey. Platinum Metals Rev., (2), 21, 61-63
5. Jiang, b. et al. (2017). Nanopartículas mesoporosas de ródio metálico. Nat. comum. 8, 15581 doi: 10.1038/NCOMMS15581
6. Quelação. (27 de junho de 2018). Exposição ao ródio. Recuperado de: Chelation Community.com
7. Bell Terence. (25 de junho de 2019). Rodium, um grupo raro de platina metal e suas aplicações. Recuperado de: Thealance.com
8. Stanley e. Livingstone. (1973). A química do rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio e platina. S.E. Livingstone. Pergamon Press.
9. Instituto de Tecnologia de Tóquio. (21 de junho de 2017). Um catalisador baseado em ródio para fazer organossilicon usando menos metal de preço. Recuperado de: Phys.org
10. Pilgaard Michael. (10 de maio de 2017). Ródio: reações químicas. Recuperado de: pilgaardelegs.com
11. Dr. Doug Stewart. (2019). Fatos do elemento de ródio. Recuperado de: Chemicool.com