Глава 3. РОДИЙ И ЕГО СВОЙСТВА

 

Ро́дий (лат. Rhodium; обозначается символом Rh) — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 45. Простое вещество родий (CAS-номер: 7440-16-6) — твёрдый переходный металл серебристо-белого цвета. Благородный металл платиновой группы.

Родий содержится в платиновых рудах, в некоторых золотых песках Южной Америки. До 43 % родия содержится в мексиканском золоте. Также содержится в изоморфной примеси минералов группы осмистого иридия (до 3,3 %), в медноникелевых рудах. Редкая разновидность осмистого иридия — родиевый невьянскит — самый богатый родием минерал.

Физические свойства

Родиевая фольга и проволока

Родий — твёрдый металл, серебристо-серого цвета. Имеет высокий коэффициент отражения электромагнитных лучей видимой части спектра, поэтому широко используется для изготовления «поверхностных» зеркал.

Изотопы родия

Природный родий состоит из изотопа ¹⁰³Rh. Наиболее долгоживущие изотопы

 

Изотоп	Период полураспада
101Rh	3,3 года
102Rh	207 дней
102mRh	2,9 года
99Rh	16,1 дней

Химические свойства

Родий — благородный металл, по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину.

Металлический родий растворяется в царской водке при кипячении, а также электрохимически, анодно — в смеси перекиси водорода и серной кислоты.

Родий характеризуется высокой химической устойчивостью. С неметаллами он взаимодействует только при температуре красного каления. Мелко измельчённый родий медленно окисляется только при температуре выше 600 °C:

 

4Rh + 3O₂ = 2Rh₂O₃.

 

При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой, раствором гипохлорита натрия и бромоводорода. При спекании реагирует с расплавами гидросульфата калия KHSO₄, пероксида натрия Na₂O₂ и пероксида бария BaO₂:

 

2Rh + 6KHSO₄ = 2K₃Rh(SO₄)₃ + 3H₂↑,

2Rh + 3BaO₂ = Rh₂O₃ + 3BaO.

 

В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность образовывать комплексы [RhX₃]³⁻, родий взаимодействует с хлором, например:

 

2Rh + 6NaCl + Cl₂ = 2Na₃[RhCl₆].

 

При действии на водные растворы солей и комплексов родия (III) щелочами образуется осадок гидроксида родия Rh(OH)₃:

 

Na₃[RhCl₆] + 3NaOH = Rh(OH)₃↓ + 6NaCl.

 

Гидроксид и оксид родия (III) проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами с образованием комплексов Rh (III):

 

Rh₂O₃ + 12HCl = 2H₃RhCl₆ + 3H₂O,

Rh(OH)₃ + 6HCl = H₃RhCl₆ + 3H₂O.

 

Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF₆, который образуется при прямом сжигании родия во фторе. Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор или оксид азота (II) NO:

 

2RhF₆ + 3Cl₂ = 2RhF₃ + 6ClF.

 

В низших степенях окисления +1 и +2 родий образует комплексные соединения.

Применение

Катализаторы

· Родий применяется в катализаторах, в том числе в каталитических фильтрах-нейтрализаторах выхлопных газов автомобилей

· Сплав родия с платиной очень эффективный катализатор для производства азотной кислоты окислением аммиака воздухом и до сих пор его применению нет альтернативной замены.

Конструкционный материал

· при производстве стекла (сплав платина-родий — фильеры для стеклонитей, для жидкокристаллических экранов). В связи с ростом производства жидкокристаллических устройств потребление родия быстро растёт (в 2005 в производстве стекла было использовано 1,55 тонны родия, в 2003 — 0,81 тонны).

· Металлический родий используется для производства зеркал подвергающихся сильному нагреву (калению) для мощных лазерных систем (например фтороводородных лазеров), а также для производства дифракционных решеток к приборам для анализа вещества (спектрометры).

· Тигли из платино-родиевых сплавов используются в лабораторных исследованиях и для выращивания некоторых драгоценных камней и электрооптических кристаллов.

Термопары

· Термопары платина-родий и др., в качестве очень эффективного и долговечного измерения высоких (до 2200 °C) температур нашли широкое применение сплавы родия с иридием (например ИР 40\60).

Материал контактных пар

Благодаря высокой стойкости к электроэрозии родий и его сплавы применяются в качестве материала для контактов (герконы, разъёмы, скользящие контакты).

Ювелирное дело

Используются гальванические электролиты родирования (преимущественно сульфатные, сульфаматные и фосфатные) для получения износостойких и коррозионноустойчивых покрытий.

Холодный белый блеск родия хорошо сочетается с бриллиантами, фианитами и др. вставками. Так же родий добавляют в качестве легирующей, укрепляющей добавки в платину и палладий. Нанесение на ювелирное изделие родиевого покрытия уменьшает износ и увеличивает твердость изделия, защищая от царапин, и придает яркий блеск.

Биологическая роль и физиологическое воздействие

Родий не играет биологической роли.

Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высоко токсичными и канцерогенными веществами. LD₅₀ хлорида родия для крыс — 12,6 мг/кг. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.