Кіріспе
Родий – химиялық элемент, символы Rh, атомдық нөмірі 45. Бұл өте сирек, күміс түсті, қатты, коррозияға төзімді өтпелі металл. Ол асыл металл және платина тобының мүшесі. Оның табиғатта кездесетін жалғыз изотопы – 103Rh. Табиғи родий көбінесе бос металл түрінде немесе ұқсас металдармен қорытпа ретінде кездеседі, ал бовиит және родплюмзит сияқты минералдарда химиялық қосылыс ретінде сирек табылады. Бұл – ең сирек және ең құнды бағалы металдардың бірі. Родий платина немесе никель кендерінде платина тобының басқа металдарымен бірге кездеседі. Оны 1803 жылы Уильям Хайд Волластон осындай кендердің бірінен тауып, оның хлор қосылыстарының бірінің раушангүл түсіне байланысты атады. Элементтің негізгі қолданылуы (әлемдік родий өндірісінің шамамен 80% -ын құрайды) – автомобильдердегі үш компонентті катализаторлардағы катализаторлардың бірі ретінде пайдалану. Родий металлы коррозияға және агрессивті химиялық заттарға төзімді болғандықтан, сондай-ақ сирек кездесетіндігіне байланысты, көбінесе платинамен немесе палладиймен қорытылып, жоғары температурада және коррозияға төзімді жабындарға қолданылады. Ақ алтынның сыртқы түрін жақсарту үшін көбінесе жұқа родий қабатымен қапталады, ал стерлинг күмісін қараюдан қорғау үшін родиймен қаптайды. Родий кейде силиконды полимерлеу үшін қолданылады: кремний гидриді бар бір бөлігі және винилді тоқтатқан силикон бар екінші бөлігінен тұратын екі компонентті силиконды араластырғанда, осы сұйықтықтардың біріне родий кешені қосылады. Родий детекторлары ядролық реакторларда нейтрон ағынының деңгейін өлшеу үшін қолданылады. Родийдің басқа да қолданылуларына дәрілік заттардың алдын-ала дайындалған заттарын жасау үшін қолданылатын асимметриялық сутегілендіру және сірке қышқылын өндіру процестері жатады.
Тарих
Родий (грекше rhodon (ῥόδον) – "гүл" деген мағынаны білдіреді) 1803 жылы Уильям Хайд Волластон палладийді ашқаннан кейін жақын уақытта тапқан. Ол, болжам бойынша, Оңтүстік Америкадан алынған шикі платина кенін пайдаланған. Оның әдісі кенді акварегияда ерітіп, қышқышты натрий гидроксидімен (NaOH) бейтараптандырды. Содан кейін аммоний хлориді (NH4Cl) қосып, платинаны аммоний хлорплатинаты түрінде тұндырды. Мыс, қорғасын, палладий және родий сияқты көптеген басқа металдар мырышпен тұншықтырылды. Сұйытылған азот қышқылы палладий мен родийден басқаларын ерітеді. Олардың ішінде палладий акварегияда еріседі, ал родий ерімейді, сосын родий натрий хлориді қосылғанда тұншықтырылды. Он жылдар бойы сирек кездесетін бұл элементтің қолданылуы шектеулі болды; мысалы, ғасыр басында родийден жасалған терможұптар 1800 °C дейін температураны өлшеу үшін қолданылды. Олар 1300-1800 °C температура диапазонында өте жақсы тұрақтылыққа ие. Алғашқы маңызды қолданысы – сәндік мақсаттардағы және коррозияға төзімді жабын ретіндегі электрожабын. 1976 жылы Volvo компаниясы үш компонентті катализаторды енгізгеннен кейін родийге деген сұраныс артты. Бұрынғы катализаторларда платина немесе палладий қолданылса, үш компонентті катализаторда оттегідегі NOx мөлшерін азайту үшін родий пайдаланылды.
Сипаттамалары
Z элементінің No Электрондар/қабықша 27 кобальт 2, 8, 15, 2 45 родий 2, 8, 18, 16, 1 77 иридий 2, 8, 18, 32, 15, 2 109 мейтнерий 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2 (болжам) Родий – қатты, күміс түсті, берік металл, жоғары жарықтандыру қабілетіне ие. Родий металлы, тіпті қыздырылғанда да, оксид түзбейді. Оттегі тек родийдің балқу температурасында ғана атмосферадан сіңіріледі, ал қатаю кезінде босатылады. Родийдің балқу температурасы платинадан жоғары, ал тығыздығы төмен. Оған көптеген қышқылдар әсер етпейді: азот қышқылында толығымен ерімейді және патша суында аздап еруге қабілетті.
Rhodium is a hard, silvery, durable metal that has a high reflectance. Rhodium metal does not normally form an oxide, even when heated. Oxygen is absorbed from the atmosphere only at the melting point of rhodium, but is released on solidification. Rhodium has both a higher melting point and lower density than platinum. It is not attacked by most acids: it is completely insoluble in nitric acid and dissolves slightly in aqua regia.
Изотоптар
Табиғи түрде кездесетін родий тек бір изотоптан тұрады, 103Rh. Ең тұрақты радиоизотоптар – 101Rh (жартылай өмір мерзімі 3,3 жыл), 102Rh (жартылай өмір мерзімі 207 күн), 102mRh (жартылай өмір мерзімі 2,9 жыл) және 99Rh (жартылай өмір мерзімі 16,1 күн). Тағы 20 радиоизотоп сипатталған, олардың атомдық массасы 92,926 u (93Rh) -ден 116,925 u (117Rh) аралығында. Олардың көпшілігінің жартылай өмір мерзімі бір сағаттан кем, бірақ 100Rh (20,8 сағат) және 105Rh (35,36 сағат) бұған қарама-қарсы. Родийдің көптеген мета-күйлері бар, ең тұрақтысы – 102mRh (0,141 МэВ) (жартылай өмір мерзімі шамамен 2,9 жыл) және 101mRh (0,157 МэВ) (жартылай өмір мерзімі 4,34 күн) (родий изотоптарын қараңыз). 103-тен (тұрақты изотоп) салмағы аз изотоптардағы негізгі ыдырау түрі – электронды тұтқындау, ал негізгі ыдырау өнімі – рутений. 103-тен салмағы жоғары изотоптардағы негізгі ыдырау түрі – бета-эмиссия, ал негізгі өнім – палладий.
Пайда болуы
Родий – Жер қыртысындағы ең сирек кездесетін элементтердің бірі, оның құрамы шамамен миллионға 0,0002 бөлік (2 × 10−10) құрайды. Оның сирек кездесуі бағасына және коммерциялық қолданылуына әсер етеді. Никель метеориттеріндегі родийдің концентрациясы әдетте миллиардқа 1 бөліктей болады. Родийдің 0,8-ден 30 ppt-ге дейінгі концентрациясы кейбір картоптарда анықталған.
Тау-кен өндірісі және баға
Родийді өнеркәсіптік түрде өндіру күрделі, себебі кендер палладий, күміс, платина және алтын сияқты басқа металдармен қосылған және родийлі минералдар өте сирек кездеседі. Ол платина кендерінде табылады және балқыту қиын ақ, инертті металл ретінде алынады. Басты көздері Оңтүстік Африкада, Ресейдегі Урал тауларының өзен құмдарында және Солтүстік Америкада, оның ішінде Онтарио провинциясының Садбери аймағындағы мыс-никель сульфид кенін өндіру аймағында орналасқан. Судбериде родийдің мөлшері аз болғанымен, өңделген никель кендерінің көптігі родийді қайта өндіруді экономикалық тұрғыдан тиімді етеді. Родийдің негізгі экспорттаушысы Оңтүстік Африка (2010 жылы шамамен 80%), одан кейін Ресей.
Қолданбалар
Бұл элементтің негізгі қолданысы автомобильдерде катализатор ретінде, зиянды жанылмаған көмірсутектерді, көміртек монооксиді мен азот оксидінің қаушау газдарын аз зиянды газдарға айналдыруда. 2012 жылы әлем бойынша тұтынылған 30 000 кг родийдің 81%-ы (24 300 кг) осы мақсатқа жұмсалды, ал ескі катализаторлардан 8060 кг қайта өңделді. Шамамен 964 кг родий шыны өнеркәсібінде, көбінесе шыны талшығы және жалпақ шыны өндірісі үшін қолданылды, ал химия өнеркәсібінде 2520 кг родий пайдаланылды.
Қиыршық тас
Родий зергерлік бұйымдар мен әшекейлерге қолданылады. Сату кезінде ақ алтын мен платинаға электропластикалық жағу арқылы жылтыр, ақ түсті бет беру үшін пайдаланылады, бірақ кейін жұқа жағылған қабат тозып кетеді. Зергерлік істе родийдің осылай жағылуы "родийлеп жағу" деп аталады. Сонымен қатар, күміс тамырланудан (күміс сульфиді, Ag2S, атмосфералық күкірттегіштен, H2S пайда болады) қорғау үшін стерлинг күмісті қаптау үшін де қолданылуы мүмкін. Таза родийден жасалған зергерлік бұйымдар өте сирек, себебі олардың құны жоғары емес, өндіріс процесі қиын (жоғары балқу температурасы және нашар соғылу қабілеті). Құнының жоғары болуы родийдің тек электропластикалық жағу ретінде қолданылуын қамтамасыз етеді. Родий құрмет көрсету үшін немесе жоғары мәртебелі екенін білдіру үшін де қолданылған, әсіресе күміс, алтын немесе платина сияқты дәстүрлі металдар жеткіліксіз деп саналған жағдайларда. 1979 жылы Гиннестің рекордтар кітабы Пол Маккартниге тарихтағы ең көп сатылатын ән жазушы және орындаушы ретінде родиймен қапталған дискіні сыйлады.
Сақтық шаралары
Таза родий асыл металл болғандықтан, элементтік түрінде инертті және зиянсыз. Дегенмен, родийдің химиялық кешендері реактивті болуы мүмкін. Родий хлориді үшін егеуқұйрықтардағы орташа өлімдік доза (LD50) дене салмағының килограмына 198 мг құрайды. Басқа асыл металдар сияқты, родийдің ешқандай биологиялық функциясы жоқ. Адамдар жұмыс орнында родийды ингаляция арқылы жұмысқа қабылдауы мүмкін. Кәсіби қауіпсіздік және денсаулықты қорғау басқармасы (OSHA) жұмыс орнындағы родийға рұқсат етілген шектеуді (PEL) 8 сағаттық жұмыс күніне 0,1 мг/м3 деп белгілеген, ал Ұлттық еңбек қауіпсіздігі және денсаулықты қорғау институты (NIOSH) ұсынылатын шектеуді (REL) осы деңгейде белгілеген. 100 мг/м3 деңгейінде родий өмірге немесе денсаулыққа дереу қауіпті. Ерігіш қосылыстар үшін PEL және REL екеуі де 0,001 мг/м3 тең.