Τι είναι το ρόδιο και πού χρησιμοποιείται;

Το ρόδιο είναι ένα σπάνιο πολύτιμο μέταλλο και είναι πολύ γνωστό στους λάτρεις του κοσμήματος. Η επίστρωση με ρόδιο αποτρέπει τις γρατσουνιές και τις εκδορές σε πολύτιμα αντικείμενα, συμβάλλοντας στη διατήρηση της αρχικής εμφάνισης για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Το ρόδιο είναι ένα χημικό στοιχείο N45 από τον περιοδικό πίνακα, το οποίο ανήκει στα ευγενή μέταλλα της ομάδας της πλατίνας. Το στοιχείο ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο William Hyde Wollaston το 1803 ενώ εργαζόταν με ένα διάλυμα πλατίνας. Σε αυτό, ο χημικός ανακάλυψε μια λαμπερή ροζ σκόνη ουσία που ονομάζεται ρόδιο, που σημαίνει «τριαντάφυλλο» στα ελληνικά.

Το ρόδιο είναι ένα από τα πιο σπάνια και ακριβότερα μέταλλα που οφείλεται στην πολυπλοκότητα του διαχωρισμού του από την πλατίνα σε βιομηχανική κλίμακα. Στη φύση, υπάρχει σε ορυκτά που περιλαμβάνουν πολλά πλατινοειδή στη σύνθεσή τους ταυτόχρονα. Οι ειδικοί σημειώνουν ότι για την απόκτηση 1 κιλού αυτού του μετάλλου απαιτούνται αρκετοί τόνοι φυσικής πλατίνας. Ο Wollaston απομόνωσε το ρόδιο με τον εξής τρόπο: μετά τη σύνθεση του νατρίου υδρογόνου άλατος του ροδίου, φρύωσε μια ροζ-κόκκινη σκόνη σε φλόγα υδρογόνου για μεγάλο χρονικό διάστημα, με αποτέλεσμα να λάβει μόνο μερικές σταγόνες καθαρού μετάλλου.

Αργότερα, με τις προσπάθειες του καθηγητή Lebedinsky, ανακαλύφθηκε μια νέα μέθοδος διαχωρισμού του ροδίου. - έκθεση στο διάλυμα πλατινοειδών αλάτων με κρύο. Ως αποτέλεσμα της ψύξης, σχηματίστηκε ένα ίζημα στο διάλυμα, που αντιπροσωπεύεται από ενώσεις ροδίου και ιριδίου. Αυτή η μέθοδος έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη στη χημική βιομηχανία και χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα. Σήμερα, χρησιμοποιώντας την τεχνική Lebedinsky, απελευθερώνονται περίπου 30 τόνοι καθαρού μετάλλου ετησίως.

Όσον αφορά την εμφάνιση του ροδίου, οι κόκκινες-ροζ αποχρώσεις είναι χαρακτηριστικές μόνο για τις ενώσεις του, ενώ το ίδιο το μέταλλο μοιάζει με το ασήμι, αν και είναι κατώτερο από αυτό σε φωτεινότητα. Ετσι, η ποσότητα φωτός που ανακλάται από αυτό το μέταλλο είναι 80%, ενώ για το ασήμι αυτό το ποσοστό είναι 95%... Παρόλα αυτά, το ρόδιο χρησιμοποιείται συχνά στην κατασκευή τεχνικών κατόπτρων αντί για ασήμι. Αυτό οφείλεται στην ανθεκτικότητα του πλατινοειδούς και στην ικανότητά του να λειτουργεί σε αυξημένη πυκνότητα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένης της υπέρυθρης περιοχής. Με άλλα λόγια, η ροδίωση μπορεί να διαρκέσει πολλά χρόνια, ενώ η επάργυρη υπό παρόμοιες συνθήκες δεν θα διαρκέσει ούτε μια μέρα.

Ο χαρακτηρισμός του μετάλλου θα ήταν ελλιπής χωρίς να αναφερθεί το κόστος του. Η τιμή του καθαρού ροδίου ποικίλλει συνεχώς και εξαρτάται από τον ετήσιο όγκο παραγωγής. Έτσι, από τον Αύγουστο του 2016, μια ουγγιά ροδίου (31,1034768 g) κόστιζε περίπου 700 δολάρια, αλλά τα επόμενα χρόνια η τιμή αυξήθηκε απότομα. Στις αρχές του 2020, μια ράβδος ροδίου μιας ουγγιάς είχε τιμή 9.000 $. Το υψηλό κόστος εξηγείται από το γεγονός ότι το μέταλλο δεν έχει δικό του ορυκτό και περιέχεται σε εγγενή μεταλλεύματα πλατίνας, νικελίου και χαλκού, καθώς και σε χρυσοφόρους άμμους ως σύντροφο.

Το ρόδιο είναι ένα σκληρό ευγενές αργυρόχρωμο μέταλλο που ξεπερνά την «προγονική» πλατίνα του σε χημική αντοχή σε πολλά διαβρωτικά περιβάλλοντα. Ο ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου του είναι ο εξής: Rh - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 8 5s 1. Το μέταλλο διαλύεται καλά κατά τη διάρκεια του βρασμού σε aqua regia (μίγμα HCl και HNO3), σε συμπύκνωμα H2SO4 (όταν θερμαίνεται) και σε υπεροξείδιο του υδρογόνου. Το σημείο τήξης είναι 1964 ° C, το σημείο βρασμού είναι 3697 ° C, η πυκνότητα του μετάλλου στους 20 ° C είναι 12,41 g / cm3. Το ρόδιο ανήκει στην ομάδα των μετάλλων σπάνιων γαιών, σε στερεή κατάσταση έχει ασημί χρώμα με ψυχρή απόχρωση.

Το ρόδιο είναι χημικά σταθερό, με αποτέλεσμα να αντιδρά πολύ άσχημα με τα αμέταλλα - μόνο όταν επιτευχθεί η θερμοκρασία κόκκινης θερμότητας. Η καθυστερημένη οξείδωση του μετάλλου είναι δυνατή μόνο σε θρυμματισμένη κατάσταση και μόνο στους 1000 ° C.

Μια σημαντική ιδιότητα του μετάλλου είναι η ικανότητά του να αλλάζει το χρώμα του, το οποίο είναι ιδιαίτερα πολύτιμο στα κοσμήματα. Έτσι, όταν πυρώνεται σε θερμοκρασία 800 ° C, το ρόδιο καλύπτεται με μια μεμβράνη οξειδίου, η οποία εξαφανίζεται όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 1000 ° C. Το μαύρο ρόδιο εκτιμάται ιδιαίτερα, το οποίο είναι απαραίτητο για την κατασκευή κοσμημάτων με τις πιο εκλεκτές διαμορφώσεις. Μια άλλη ιδιότητα ενός μετάλλου είναι η ικανότητά του να δρα ως καταλύτης για τις περισσότερες χημικές αντιδράσεις. Έτσι, με τη βοήθεια θρυμματισμένης σκόνης ροδίου, η συνηθισμένη αλκοόλη κρασιού μπορεί να μετατραπεί σε οξικό οξύ.

Η ετήσια παγκόσμια παραγωγή ροδίου είναι 30 τόνοι. Τέτοιοι μικροί όγκοι παραγωγής οφείλονται στη χαμηλή περιεκτικότητα του στοιχείου στο εσωτερικό της γης και στην απουσία δικών της ορυκτών. Τα κύρια κοιτάσματα του μετάλλου βρίσκονται στη Νότια Αφρική, η οποία προμηθεύει το 75-80% του ροδίου στη γενική αγορά. Λιγότερο πλούσια κοιτάσματα βρίσκονται στον Καναδά, την Κολομβία και τη Ρωσία - σε χώρες με μέση συγκέντρωση εγγενούς πλατίνας στο εσωτερικό της γης.

Εκτός από τη διύλιση, ο διαχωρισμός του σταθερού του ισοτόπου από το πλουτώνιο, το ουράνιο και το θόριο, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην πυρηνική ενέργεια, θεωρείται μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος εξόρυξης μετάλλου.Η απόκτηση ροδίου με αυτόν τον τρόπο μπορεί να λύσει το πρόβλημα της υψηλής ζήτησης και των ανεπαρκών όγκων μετάλλου που εξορύσσεται στα κοιτάσματα. Λαμβάνοντας υπόψη την ανεπτυγμένη πυρηνική βιομηχανία και την υψηλή περιεκτικότητα σε ρόδιο στα πυρηνικά καύσιμα (έως 400 g / τόνο), το πρόβλημα της ανεπάρκειας ροδίου μπορεί να λυθεί και η πυρηνική ενέργεια θα γίνει ο κύριος προμηθευτής αυτού του μετάλλου στις παγκόσμιες αγορές.

Το πεδίο εφαρμογής του ροδίου είναι αρκετά ευρύ. Το μέταλλο έχει ζήτηση σε πολλούς τομείς της χημικής βιομηχανίας και επεξεργασίας, όπου χρησιμοποιείται ως καταλύτης, δομικές πρώτες ύλες και υλικό κοσμήματος.

Με αυτή την ιδιότητα, το μέταλλο χρησιμοποιείται σε χημικές αντιδράσεις, η πιο κοινή από τις οποίες είναι η παραγωγή οξικού οξέος από μεθυλική αλκοόλη. Χρησιμοποιείται επίσης για τη δημιουργία φίλτρων εξουδετέρωσης που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με καυσαέρια από αυτοκίνητα. Και τα κράματα ροδίου-πλατίνας θεωρούνται οι πιο αποτελεσματικοί καταλύτες στην παραγωγή HNO3 με την οξείδωση της αμμωνίας με χρήση αέρα, και δεν έχει βρεθεί ακόμη εναλλακτική λύση στο ρόδιο σε αυτή την παραγωγή.

Το ρόδιο είναι απαραίτητο για την κατασκευή γυαλιού για συσκευές υγρών κρυστάλλων, για την παραγωγή των οποίων λαμβάνεται το κράμα του με πλατίνα. Από αυτή την άποψη, η κατανάλωση μετάλλου αυξάνεται σταθερά ανάλογα με την ανάπτυξη της παραγωγής σύγχρονων gadgets. Το ρόδιο χρησιμοποιείται ενεργά στην κατασκευή τεχνικών κατόπτρων, προβολέων και άλλων ανακλαστικών επιφανειών που θα χρησιμοποιηθούν σε ακραίες συνθήκες και σε εγκαταστάσεις λέιζερ.

Είναι αδύνατο να μην αναφέρουμε τα χωνευτήρια πλατίνας-ροδίου που χρησιμοποιούνται για την καλλιέργεια πολύτιμων λίθων και κρυστάλλων με ηλεκτροοπτικές ιδιότητες σε εργαστηριακές συνθήκες.... Σε συνδυασμό με ιρίδιο ή πλατίνα, το μέταλλο χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή θερμοστοιχείων που είναι απαραίτητα για τη μέτρηση ακραίων θερμοκρασιών (πάνω από 2200 ° C). Θα πρέπει να σημειωθεί ο ρόλος του μετάλλου στη διαδικασία κατασκευής εργαστηριακών δοκιμαστικών σωλήνων και φιαλών που χρησιμοποιούνται για χημικά πειράματα. Λόγω του γεγονότος ότι το ρόδιο δεν αλληλεπιδρά με σχεδόν καμία ουσία, οποιαδήποτε σύνθεση μπορεί να χυθεί σε τέτοια πιάτα.

Το ρόδιο χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή κοσμημάτων, εκτελώντας δύο λειτουργίες ταυτόχρονα - προστατευτική και διακοσμητική. Για παράδειγμα, ασήμι επικαλυμμένο με λεπτό στρώμα ροδίου αποκτά βαθιά λάμψη, δεν σκουραίνει ούτε οξειδώνεται στον αέρα, και ο ρόδιος χρυσός λόγω της υψηλής σκληρότητας του μετάλλου (6 μονάδες της σχολής Mohs) γίνεται πιο ανθεκτικός και ανθεκτικός στη φθορά. Επιπλέον, το μέταλλο χρειάζεται για την απόκτηση λευκού χρυσού, ο οποίος είναι πολύ δημοφιλής στους λάτρεις του κοσμήματος και τα οξείδια του εμπλέκονται στη δημιουργία μαύρου χρυσού - την πρωτοποριακή τάση στη μόδα των πολύτιμων μετάλλων.

Η κρύα, αλλά ταυτόχρονα βαθιά και μαγευτική λάμψη ροδίου ταιριάζει πολύ με κυβικά ζιρκονία, ζιρκονία, διαμάντια και ένθετα από πολύτιμα μέταλλα. Επιπλέον, το μέταλλο χρησιμοποιείται συχνά ως σύνδεσμος στην κατασκευή κοσμημάτων από πλατίνα και παλλάδιο. Τα προϊόντα με ρόδιο δεν απαιτούν τακτικό καθαρισμό και διατηρούν την αρχική τους λάμψη για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Εκτός από τη διακοσμητική του λειτουργία, η επίστρωση ροδίου μειώνει σημαντικά την αλλεργιογένεση του λευκού χρυσού, ο οποίος σε συνεχή επαφή με το δέρμα προκαλεί ερυθρότητα και κνησμό. Ένα στρώμα από αυτό το μέταλλο αποτρέπει τις δυσάρεστες συνέπειες της χρήσης κοσμήματος, το οποίο είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για άτομα που πάσχουν από δερματικές παθήσεις. Ωστόσο, μαζί με έναν μεγάλο αριθμό πλεονεκτημάτων, η ρόδιο επιμετάλλωση εξακολουθεί να έχει τα μειονεκτήματά της: η επίστρωση ροδίου απαιτεί περιοδική ανανέωση και η ίδια η παρουσία της αυξάνει σημαντικά την τιμή του κοσμήματος.

Εκτός από τους τομείς εφαρμογής που συζητήθηκαν, το ρόδιο χρησιμοποιείται στην κατασκευή νομισμάτων. Έτσι, το 2009 κυκλοφόρησαν στο νομισματοκοπείο των ΗΠΑ τα πρώτα νομίσματα αμιγώς ροδίου, τα οποία δεν χρησιμοποιήθηκαν ως μέσο πληρωμής, αλλά χρησίμευαν ως επένδυση. Ωστόσο, λίγο αργότερα (το 2014), η Εθνική Τράπεζα της Ρουάντα εξέδωσε το πρώτο νόμισμα ροδίου ονομαστικής αξίας 10 φράγκα Ρουάντα, το οποίο άρχισε να χρησιμοποιείται ως μέσο πληρωμής.

Στη σοβιετική εποχή, πίστευαν ότι πολλά εξαρτήματα ραδιοφώνου ήταν κατασκευασμένα από καθαρό ρόδιο. Ωστόσο, αυτό απέχει πολύ από την περίπτωση και το μέταλλο χρησιμοποιήθηκε μόνο για να καλύψει τις επαφές των συνδετήρων. Για την κατασκευή των ίδιων των εξαρτημάτων, δεν ήταν κατάλληλο, καθώς ήταν αρκετά εύθραυστο και υπερβολικά εύθραυστο. Αλλά ως επίστρωση, ήταν αναντικατάστατο, λόγω της καλής αντοχής στη διάβρωση και της υψηλής ανακλαστικότητας των ηλεκτρομαγνητικών ακτίνων. Ρόδιο επαφές (ρελέ καλαμιού) τύπου RES-55 (A) στις σειρές RS 4569601, RS 4569602, RS 4569603, RS 4569604 και RS 4569605.

Το παρακάτω βίντεο θα σας πει τι είναι η επίχρυση επίστρωση ροδίου.