Благородный металл беловатого серебристого цвета, который входит в платиновую группу, и есть родий. Что это за металл и где используется, интересует многих. Сфера применения достаточно разнообразна, этот химический элемент встречается в ювелирном деле, автомобилестроении (используется в каталитических нейтрализаторах для очистки вредных выхлопных газов), стекольном производстве, электротехнической промышленности. Он обладает высокой устойчивостью к коррозии и повреждениям механического характера.
Что это за металл родий?
Родий (Rh) благодаря своим свойствам считается уникальным драгметаллом. Но что это такое, знают немногие. Периодическая система химических элементов Менделеева имеет платиновую группу (платина, палладий, осмий, рутений, иридий), в которую также входит и родий.
Он принадлежит к редчайшим драгметаллам. Известен благодаря трудам ученого из Англии Волластона, который в платиновом растворе обнаружил порошок ярко-розового цвета. После проведения прокатки в атмосфере водорода из порошка возник металл бело-серебристого цвета.
Свойства металла-розы
Платиноид серебристого цвета с легким голубоватым оттенком — это металл родий. Это химический элемент, имеет в таблице Менделеева атомный номер 45. Известен стабильный изотоп родия — 103Rh.
Плотность металла 12,41 г/см3.
Химические свойства родия близки к основным свойствам платиноидов. Металл не любит реагировать с другими элементами. В «царской водке» начинает растворяться при кипячении, с концентрированной серной кислотой реагирует при нагревании, азотную кислоту вовсе игнорирует.
Рекомендуем: БЕРИЛЛИЙ — металл настоящего и будущего
В химических реакциях проявляет степени окисления +5, +4, +3, +2, +1.
Кристаллическая структура решетки гранецентрическая, кубическая.
| Свойства атома | |
| Название, символ, номер | Родий / Rhodium (Rh), 45 |
| Атомная масса (молярная масса) | 102,90550(2)[1] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d8 5s1 |
| Радиус атома | 134 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 125 пм |
| Радиус иона | (+3e)68 пм |
| Электроотрицательность | 2,28 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | +0,8в |
| Степени окисления | 5, 4, 3, 2, 1, 0 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 719,5 (7,46) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 12,41 г/см³ |
| Температура плавления | 1963°C |
| Температура кипения | 3727°C |
| Уд. теплота плавления | 21,8 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 494 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 24,95[2] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 8,3 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая гранецентрированная |
| Параметры решётки | a=3,803 Å |
| Температура Дебая | 480 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 150 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-16-6 |
Захотите расплавить родий — найдите устройство, которое даст температуру 1963°С. Кипеть металл начинает при 3727°С.
История родия
Местом, где был обнаружен столь уникальный металл, является Урал. Именно здесь в начале XIX века были выявлены залежи самородной платины, которые по истечении нескольких лет достигли двух тонн. Платина отправлялась в Санкт-Петербург на переработку, а благородный родий (поскольку о нем еще ничего не было известно) выступал в качестве отходов.
Сопровождающие платину металлы (родий, палладий, иридий, осмий), находящиеся в залежах Уральских гор, только в сороковых годах XIX столетия были обнаружены профессором Клаусом Карлом Карловичем. В тот же период им был открыт и рутений – в те годы никому не известный драгметалл, который входит в платиновую группу в настоящее время.
Интересно! До начала ХХ столетия Россией добывалось примерно 95 процентов мирового запаса Pt. Но редкие драгметаллы этой группы не использовались, поэтому родий и другие продавались практически даром за границу. Свойства этого редкого металла и сегодня так и остались изученными не полностью.
В начале XX века был открыт Институт, где занимались изучением не только платины, но и прочих драгметаллов. Родий в то время очень тщательно исследовался и в Советском Союзе впервые он был получен в 1925 году.
Сегодня Rh, так же как и другие платиноиды, металлы, принадлежащие к платиновой группе, добываются из «сырой» платины или методом очистки от примесей (при аффинаже) золота.
Ищите родий в платине
Родий, в отличие от многих металлов, не имеет месторождений с промышленным оруднением. Извлекают редкий металл из платиновых руд, золотоносных россыпных месторождений, самородной платины. В медно-никелевых рудах содержание редкого платиноида мизерно — это несколько миллиграмм на тонну руды.
Познавательно: есть минерал, где доля родия составляет 11,3%. Это родистый невьянскит. Повод для гордости — он обнаружен внимательными, любознательными горными рабочими Урала, неподалеку от города Невьянск.
Почему ценится родий?
Родий популярен благодаря особым свойствам. К ним относятся:
- значительная температура плавки металла (более 1960 градусов);
- стойкость к влиянию внешних факторов.
Обладание такими характеристиками сделало применение родия довольно распространенным. Он применяется во многих отраслях промышленности.
Стекольная
Является крупным потребителем этого металла. Сплав родия и платины применяют для выпуска емкостей, предназначенных для плавления стекольной массы. И также благородный родий используют для получения тончайших нитей – кварцевых и стеклянных. Поверхность этого драгметалла имеет высокую отражательную способность. По сравнению с аргентумом она ниже, но устойчивость родия к воздействию коррозии выше и выдерживает он более высокие температуры. Даже находясь в атмосфере вольтовой дуги, родированные поверхности не тускнеют, что позволяет покрывать прожекторные рефлекторы и зеркала различного технического назначения этим металлом. Одной из сфер применения металлического Rh является изготовление зеркал для лазерных систем огромной мощности.
Ювелирная
Родий, как и платина, палладий, нашел свое применение в ювелирном деле. Благодаря высокой температуре плавления, цвету и блеску, а также достаточной твердости, родий в цене. Как известно, показатель крепости равен 6, а у золота и серебра всего лишь 2,5. Но несмотря на все преимущества, этот благородный металл довольно хрупкий, что делает невозможным его применение в качестве базового при изготовлении украшений. Родий в ювелирных изделиях выступает только в виде защитного и декоративного покрытия.
Химическая
В ней металл используется вместе с платиной при производстве термостойкой химической посуды, обладающей повышенной прочностью, различных приборов, прочего. Родиевые детекторы используются в ядерных реакторах для измерения нейтронных потоков.
Электротехническая
В ней родиевое покрытие наносится на разъемы, контакты, также металл применяется для изготовления фильтров для ЖК-мониторов, температурных датчиков.
Запасы родия в мире не так уж велики и состоят из нескольких десятков тонн. Стоимость родия в несколько раз превышает цену золота, но это не только не уменьшает спрос на него, а с каждым годом он все больше возрастает.
Получение
Родий извлекают из самородной платины. Сырую самородную платину помещают в фарфоровые котлы, после чего обрабатывают царской водкой при нагревании в течение суток. Родий, почти вся платина, палладий, неблагородные металлы (железо, медь и другие), частично рутений и иридий переходят в раствор, а в осадке остаётся осмистый иридий, кварц, хромистый железняк и другие примеси. Последующим добавлением в раствор хлорида аммония выделяют гексахлороплатинат(IV) аммония (NH4)2PtCl6. Оставшийся раствор упаривают, в осадке остаётся до 6 % родия, присутствуют также палладий, рутений, иридий, платина (всю её с помощью NH4Cl отделить не удаётся) и неблагородные металлы. Этот осадок растворяют в воде и ещё раз тем же способом отделяют платину. Раствор, в котором остались родий, рутений и палладий, направляют на очистку и разделение.
Родий извлекают разными способами. Известен способ, предложенный советским учёным В. В. Лебединским в 1932 году. Вначале на раствор действуют нитритом натрия NaNO2. Таким образом осаждают и отделяют от раствора гидроокиси неблагородных металлов. Родий сохраняется в растворе в форме Na3[Rh(NO2)6]. После этого действием NH4Cl на раствор на холоде выделяют родий в виде малорастворимого комплекса (NH4)2Na[Rh(NO2)6]. Однако при этом вместе с родием в осадок переходит и иридий. Другие платиновые металлы — рутений, палладий и остатки платины — остаются в растворе.
На осадок действуют разбавленным едким натром, что позволяет растворить его. Из полученного раствора действием аммиака и NH4Cl снова осаждают родий. Осаждение происходит за счёт образования малорастворимого комплексного соединения [Rh(NH3)3(NO2)3]. Отделенный осадок тщательно промывают раствором хлористого аммония. После этого осадок обрабатывают соляной кислотой, нагревая его в ней в течение нескольких часов. Протекает реакция:
2[Rh(NH3)3(NO2)3] + 6HCl → 2[Rh(NH3)3Cl3] + 3NO2 + 3NO + 3H2O
с образованием триаминтрихлорида родия ярко-жёлтого цвета. Осадок тщательно промывают водой, переводя в состояние, пригодное для выделения металлического родия. Прокаливание полученного соединения проводят в течение нескольких часов при 800—900 °C. Итогом процесса является порошкообразный продукт смеси родия с его окислами. Порошок охлаждают, промывают разбавленной царской водкой с целью удаления оставшегося незначительного количества неблагородных примесей, после чего при высокой температуре восстанавливают до металла в среде водорода.
Родирование
Такой метод применяется для продления срока эксплуатации ювелирного украшения, придания ему платинового блеска. На изделие наносится тонкий слой металла. Этот процесс разумнее осуществлять на новых украшениях, сразу после их изготовления. Поскольку поверхность еще ровная, не имеет механических повреждений, то защитный родиевый слой будет ложиться без изъянов.
Обычно таким слоем покрывают изделия из платины и белого золота, что придает яркости и защищает. Но поскольку в природе белого золота не существует, под этим названием скрывается с добавлением лигатуры – серебра, платины, никеля. Цвет сплава все равно имеет желтоватый оттенок, что не совсем сочетается с названием металла. Для достижения красивого белого цвета изделия и родируют.
Если украшение было в эксплуатации, для нанесения защиты его отдают в специализированную ювелирную мастерскую. Там на него наносят гальваническое покрытие. Процесс состоит из таких этапов:
- Полировка, шлифование украшения для придания ровной поверхности.
- Промывание при помощи ультразвука.
- Обезжиривание (применяется раствор щелочи и серной кислоты).
- Размещение изделия в ванной (гальванической), содержащей специальный раствор, через который пропускается ток, что и приводит к выделению Rh и постепенному покрытию поверхности.
Толщина защитного покрытия зависит от длительности процесса и мощности электрического разряда.
Плюсами такого покрытия считаются:
- Увеличение срока использования украшения.
- Родий не вреден для здоровья. Наоборот, важную роль родиевое покрытие на драгоценных украшениях играет для людей с аллергией на серебро или золото, поскольку препятствует ее появлению.
Родий и золотые украшения
Существует мнение, что ярко-белое сияние присуще именно белому золоту. В действительности непокрытое родием украшение из белого золота выглядит скорее серым, чем белым. А при использовании более дешевой лигатуры оно может иметь даже желтоватый или розоватый оттенок.
Сияние родированного белого золота прекрасно подчеркивает цвет камней
Для придания белизны и ослепительного блеска изделия покрывают родием. Но со временем, как и любому другому покрытию, той же позолоте, ему свойственно стираться. При длительной носке, что особенно касается колец, слой родия истончается и сквозь него проступает настоящий оттенок белого золота. Кроме того, царапины на гладкой блестящей поверхности более заметны, чем на классическом желтом золоте.
При этом у родированных украшений всегда остается козырь в рукаве – возможность заново нанести покрытие. Эта процедура недорогая, занимает около часа и ее выполняют практически все ювелирные мастерские. Как часто она потребуется, зависит от площади взаимодействия украшения с телом, частоты носки и фактуры изделия. В среднем этот промежуток составляет несколько лет, но более точно сказать невозможно – все зависит от вас. В то же время родированные серьги из-за малого контакта с телом сносить в принципе очень трудно.
Черное родирование
Довольно необычным считается применение черного родирования. Многие ювелиры используют черный родий для придания украшениям состаренного вида или камням яркости и оригинальности в современных изделиях винтажного стиля.
На цвет металла, а соответственно и на покрытия, влияет такой компонент, как солевой раствор. Именно он и определяет конечный цвет родиевого напыления и оттенок кольца, цепочки, кулона, прочего.
Покупая драгоценности, необходимо уточнять, содержат ли они покрытие из родия. Хоть это и повышает стоимость, но при этом оно будет защищено и прослужит гораздо дольше.
Цена
Родий недаром относится к одним из самых дорогостоящих металлов, его цена за грамм достаточно высока. В начале 2021 года цена за тройскую унцию родия установилась на отметке 845 долларов США.
Таблица изменений цены за тройскую унцию родия за последние 10 лет:
| Металл | Цена за тройскую унцию в долларах | Год |
| Родий | 10000 | 2008 |
| 2000 | 2009 | |
| 2500 | 2010 | |
| 2900 | 2011 | |
| 2000 | 2012 | |
| 1100 | 2013 | |
| 1000 | 2014 | |
| 1200 | 2015 | |
| 700 | 2016 | |
| 850 | 2017 |
Чтобы рассчитать цену за грамм, нужно разделить 845 на 31,1 (это вес тройской унции). Стоит заметить, что реальные цены во многом отличаются от биржевых. Если говорить о нанесении родия на ювелирное украшение, это будет достаточно дорого, если взять во внимание небольшое количество затрат металла для родирования.
Важно! Высокая цена на родий обусловлена дефицитом металла, его высоким уровнем применения в каких-либо сферах производства и низкими объемами добычи.
Уход за родированными изделиями
Родирование подразумевает нанесение на ювелирное украшение тонкого защитного слоя из благородного металла, который со временем или под воздействием абразивных веществ стирается. Для предотвращения такой ситуации избегайте попадания на украшение подобных веществ или снимайте изделие во время их использования. Уход за родированными изделиями напоминает уход за украшениями из серебра. Основные правила следующие:
- Не допускается чистка украшений зубной пастой или порошком.
- Избегать попадания веществ, содержащих аммиак.
- После нанесения на кожу средств, содержащих спирт, украшение надевать после полного их впитывания.
- Во время чистки применять специальную салфетку для полировки поверхности и теплую воду.
- Перед сном или во время посещения бани, сауны украшение предпочтительно снимать.
Если придерживаться этих правил, внешний вид изделия будет в хорошем состоянии. При малейших повреждениях следует обратиться в ювелирную мастерскую для восстановления украшения и нанесения повторного покрытия.
Сферы применения
С каждым годом в разных сферах промышленности потребляется огромное количество запасов родия. Он является одним из наиболее востребованных металлов, считается драгоценным, но его использование ограничивается только невозможностью применения более дешевой альтернативы.
Ежегодно тысячи килограммов родия требуются для получения азотной кислоты. Основа из металла является мощным катализатором. Без этого химического элемента не обойтись и в сфере производства лабораторной посуды, емкостей и пробирок. Это объясняется тем, что вещество не взаимодействует практически ни с какими составами, а значит, в колбы можно смело наполнять любыми составами.
Родий востребован и в других сферах жизни:
- позволяет измерять высокие температуры, датчики способы без оплавления зафиксировать 1800 градусов по Цельсию;
- в выхлопных системах автомобилей используется как катализатор;
- применяется при производстве жидкокристаллических мониторов.
В течение года человек добывает и расходует примерно половину тонны родия, а общий запас оценивается геологами в 7−8 тонн. Его стараются заменить, используя другие металлы, особенно в ювелирной отрасли.
