Rod, rzadki metal z grupy platynowców, i jego zastosowania

Science Picture Co/Getty Images

Rod jest rzadki metal z grupy platynowców (PGM), który jest stabilny chemicznie w wysokich temperaturach, odporny nakorozjai głównie stosowane w produkcji katalizatorów samochodowych.

Nieruchomości

• Symbol atomowy: Rh
• Liczba atomowa: 45
• Kategoria elementu: Metal przejściowy
• Gęstość: 12,41 g/cm³
• Temperatura topnienia: 3567 ° F (1964 ° C)
• Temperatura wrzenia: 6683°F (3695°C)
• Twardość Moha: 6,0

Charakterystyka

Rod to twardy metal w kolorze srebrnym, który jest bardzo stabilny i ma wysoką temperaturę topnienia. Metaliczny rod jest odporny na korozję i jako PGM posiada wyjątkowe właściwości katalityczne grupy.

Metal ma wysoki współczynnik odbicia, jest twardy i trwały oraz ma zarówno niską rezystancję elektryczną, jak i niską i stabilną rezystancję styku.

Historia

W 1803 r. William Hyde Wollaston był w stanie wyizolować pallad z innych PGM, aw konsekwencji w 1804 r. wyizolował rod z produktów reakcji.

Wollaston rozwiązany platyna godziny w aqua regia (mieszanina kwasu azotowego i solnego) przed dodaniem chlorku amonu i żelaza w celu uzyskania palladu. Następnie odkrył, że rod można uzyskać z pozostałych soli chlorkowych.

Wollaston zastosował wodę królewską, a następnie proces redukcji gazowym wodorem w celu uzyskania metalicznego rodu. Pozostały metal miał różowy odcień i został nazwany od greckiego słowa „rodon”, co oznacza „róża”.

Produkcja

Rod jest ekstrahowany jako produkt uboczny platyny i nikiel górnictwo. Ze względu na rzadkość występowania oraz złożony i kosztowny proces wymagany do wyizolowania metalu, istnieje bardzo niewiele naturalnie występujących rud, które stanowią ekonomiczne źródła rodu.

Podobnie jak większość PGM, produkcja rodu koncentruje się wokół kompleksu Bushveld w Afryce Południowej. Kraj odpowiada za ponad 80 procent światowej produkcji rodu, podczas gdy inne źródła to basen Sudbury w Kanadzie i kompleks Norilsk w Rosji.

PMG znajdują się w różnych minerałach, w tym w dunicie, chromicie i norycie.

Pierwszym krokiem w wydobyciu rodu z rudy jest wytrącanie metali szlachetnych, takich jak złoto,srebro, pallad i platyna. Pozostała ruda jest traktowana wodorosiarczanem sodu NaHSO₄i stopiono, w wyniku czego powstał siarczan rodu (III), Rh_dwa(WIĘC₄)_3.

Wodorotlenek rodu jest następnie wytrącany przy użyciu wodorotlenku sodu, podczas gdy kwas solny jest dodawany w celu wytworzenia H₃RhCl₆. Związek ten traktuje się chlorkiem amonu i azotynem sodu w celu wytrącenia osadu rodu.

Osad rozpuszcza się w kwasie solnym, a roztwór ogrzewa się do spalenia resztkowych zanieczyszczeń, pozostawiając czysty metaliczny rod.

Według Impala Platinum światowa produkcja rodu jest ograniczona do zaledwie około 1 miliona uncji trojańskich rocznie (lub około 28 ton metrycznych) rocznie, podczas gdy dla porównania w 2011 roku wyprodukowano 207 ton palladu.

Około jedna czwarta produkcji rodu pochodzi ze źródeł wtórnych, głównie z recyklingu konwertorów katalitycznych, podczas gdy pozostała część jest wydobywana z rudy. Do dużych producentów rodu należą Anglo Platinum, Norilsk Nickel i Impala Platinum.

Aplikacje

Według US Geological Survey, katalizatory samochodowe stanowiły 77 procent całego zapotrzebowania na rod w 2010 roku. Trójdrożne katalizatory do silników benzynowych wykorzystują rod do katalizowania redukcji tlenku azotu do azotu.

Około 5 do 7 procent światowego zużycia rodu zużywa sektor chemiczny. Katalizatory rodowe i platynowo-rodowe wykorzystywane są w produkcji, produkcji oxoalkoholi, a także do produkcji tlenku azotu, surowca do nawozów, materiałów wybuchowych i kwasu azotowego.

Produkcja szkła odpowiada za kolejne 3% do 6% zużycia rodu każdego roku. Ze względu na ich wysoką temperaturę topnienia, wytrzymałość i odporność na korozję, rod i platyna mogą być stapiane w celu utworzenia naczyń, które utrzymują i kształtują roztopione szkło. Ważne jest również to, że stopy zawierające rod nie reagują ani nie utleniają się ze szkłem w wysokich temperaturach. Inne zastosowania rodu w produkcji szkła to:

• Do formowania tulei, które są używane do produkcji włókna szklanego poprzez przeciąganie stopionego szkła przez otwory (patrz zdjęcie).
• W produkcji wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD) ze względu na wyższe temperatury wymagane do topienia surowców i wymaganą jakość szkła.
• W produkcji szkła ekranowego do wyświetlaczy kineskopowych (CRT).

Inne zastosowania rodu:

• Jako wykończenie biżuterii (galwanizacja białego złota)
• Jako wykończenie luster
• W przyrządach optycznych
• W połączeniach elektrycznych
• W stopach do lotniczych silników turbinowych i świec zapłonowych
• W reaktorach jądrowych jako detektor poziomów strumienia neutronów
• W termoparach