le rhodium C'est un métal de transition qui appartient au groupe du palladium et dont le symbole chimique est Rh. Il est noble, inerte dans des conditions normales, alors qu'il est rare et coûteux, car c'est le deuxième métal le moins abondant dans la croûte terrestre. De plus, il n'y a pas de minéraux qui représentent une méthode rentable pour obtenir ce métal..
Bien que son apparence soit celle d'un métal blanc argenté typique, la plupart de ses composés partagent une coloration rougeâtre en commun, en plus du fait que leurs solutions apparaissent dans des tons rosés. C'est pourquoi ce métal a reçu le nom de «rhodon», qui signifie rose en grec..
Cependant, ses alliages sont en argent, ainsi que chers, car il est mélangé avec du platine, du palladium et de l'iridium. Son caractère noble élevé en fait un métal presque insensible à l'oxydation, ainsi que totalement résistant aux attaques d'acides et de bases forts; par conséquent, leurs revêtements aident à protéger les objets métalliques, tels que les bijoux.
Outre son utilisation ornementale, le rhodium peut également protéger les outils utilisés à haute température et dans les appareils électriques..
Il est généralement connu pour aider à décomposer les gaz toxiques de voiture (NOX) à l'intérieur des pots catalytiques. Il catalyse également la production de composés organiques, tels que le menthol et l'acide acétique..
Fait intéressant, il n'existe que dans la nature car l'isotope 103Rh, et ses composés sont faciles à réduire en métal en raison de son caractère noble. De tous ses nombres d'oxydation, le +3 (Rh3+) est la plus stable et la plus abondante, suivie de +1 et, en présence de fluorure, de +6 (Rh6+).
Dans son état métallique, il est inoffensif pour notre santé, à moins que nous respirions ses particules dispersées dans l'air. Cependant, ses composés colorés ou ses sels sont considérés comme cancérigènes, en plus d'être fortement attachés à la peau.
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La découverte du rhodium était accompagnée de celle du palladium, les deux métaux ont été découverts par le même scientifique: le chimiste anglais William H. Wollaston, qui en 1803 examinait un minéral de platine, supposément originaire du Pérou..
Je savais du chimiste français Hippolyte-Victor Collet-Descotils qu'il y avait des sels rougeâtres dans les minéraux de platine, dont la couleur était probablement due à un élément métallique inconnu. Ainsi, Wollaston a digéré son minerai de platine dans de l'eau régale, puis a neutralisé l'acidité du mélange résultant avec du NaOH..
De ce mélange, Wollaston devait, au moyen de réactions de précipitation, séparer progressivement les composés métalliques; platine séparé comme (NH4)deux[PtCl6], après avoir ajouté NH4Cl et d'autres métaux les ont réduits avec du zinc métallique. Il a essayé de dissoudre ces métaux spongieux avec HNO3, laissant deux métaux et deux nouveaux éléments chimiques: le palladium et le rhodium.
Cependant, quand il a ajouté aqua regia, il a remarqué qu'un métal à peine dissous, en même temps qu'il formait un précipité rouge avec le NaCl: Na3[RhCl6] NHdeuxO. C'est de là que vient son nom: la couleur rouge de ses composés, désignée par le mot grec «rhodon».
Ce sel a été réduit avec du zinc métallique, à nouveau, obtenant ainsi du rhodium spongieux. Et depuis lors, les techniques d'obtention se sont améliorées, tout comme la demande et les applications technologiques, pour finalement faire apparaître des pièces de rhodium brillant..
Métal blanc dur et argenté avec pratiquement aucune couche d'oxyde à température ambiante. Cependant, ce n'est pas un métal très malléable, ce qui signifie que lorsqu'il est frappé, il se fissurera.
102,905 g / mol
1964 ° C Cette valeur est supérieure à celle du cobalt (1495 ºC), ce qui reflète une augmentation de la résistance de la liaison métallique la plus forte à mesure qu'elle descend dans le groupe..
3695 ° C C'est l'un des métaux avec les points de fusion les plus élevés.
-12,41 g / mL à température ambiante
-10,7 g / mL au point de fusion, c'est-à-dire juste au moment où il fond ou fond
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2,28 sur l'échelle de Pauling
-Premièrement: 719,7 kJ / mol (Rh+ gazeux)
-Deuxième: 1740 kJ / mol (Rhdeux+ gazeux)
-Troisième: 2997 kJ / mol (Rh3+ gazeux)
150 W / (m K)
43,3 nΩ · m à 0 ºC
6
Paramagnétique
Le rhodium, bien qu'il s'agisse d'un métal noble, ne signifie pas qu'il s'agit d'un élément inerte. Il rouille à peine dans des conditions normales; mais lorsqu'il est chauffé au-dessus de 600 ºC, sa surface commence à réagir avec l'oxygène:
Rh (s) + Odeux(g) → RhdeuxOU ALORS3(s)
Et le résultat est que le métal perd son éclat argenté caractéristique..
Il peut également réagir avec le fluor gazeux:
Rh (s) + Fdeux(g) → RhF6(s)
Le RhF6 c'est noir. S'il chauffe, il peut se transformer en RhF5, libérant du fluorure dans l'environnement. Lorsque la réaction de fluoration a lieu dans des conditions sèches, la formation de RhF est favorisée3 (solide rouge) au-dessus de celui de RhF6. Autres halogénures: RhCl3, RhBr3 et RhI3 sont formés de la même manière.
La chose la plus surprenante à propos du rhodium métallique est peut-être son extrême résistance aux attaques de substances corrosives: acides forts et bases fortes. Aqua regia, un mélange concentré d'acides chlorhydrique et nitrique, HCl-HNO3, peut se dissoudre avec difficulté, ce qui donne une solution rosâtre.
Sels fondus, tels que KHSO4, sont plus efficaces pour le dissoudre, car ils conduisent à la formation de complexes de rhodium solubles dans l'eau.
Les atomes de rhodium cristallisent dans la structure cubique à faces centrées, fcc. Les atomes Rh restent unis grâce à leur liaison métallique, une force responsable à une échelle macro des propriétés physiques mesurables du métal. Dans cette liaison interviennent les électrons de valence, qui sont donnés selon la configuration électronique:
[Kr] 4d8 5 s1
C'est donc une anomalie ou une exception, puisqu'on s'attendrait à ce qu'il ait deux électrons dans son orbitale 5s, et sept dans son orbitale 4d (obéissant au diagramme de Moeller).
Il y a un total de neuf électrons de valence qui, avec les rayons atomiques, définissent le cristal fcc; structure qui semble être très stable, car on trouve peu d'informations sur d'autres formes allotropes possibles sous différentes pressions ou températures.
Ces atomes Rh, ou plutôt leurs grains cristallins, peuvent interagir de telle manière qu'ils créent des nanoparticules de morphologies différentes..
Lorsque ces nanoparticules Rh poussent au-dessus d'un gabarit (un agrégat polymérique, par exemple), elles acquièrent les formes et les dimensions de sa surface; ainsi, des sphères de rhodium mésoporeuses ont été conçues pour supplanter le métal dans certaines applications catalytiques (qui accélèrent les réactions chimiques sans être consommées dans le processus).
Puisqu'il y a neuf électrons de valence, il est normal de supposer que le rhodium peut «tous les perdre» dans ses interactions au sein d'un composé; c'est-à-dire en supposant l'existence du cation Rh9+, avec un indice ou un état d'oxydation de 9+ ou (IX).
Les nombres d'oxydation positifs trouvés pour le rhodium dans ses composés varient de +1 (Rh+) à +6 (Rh6+). De tous, +1 et +3 sont les plus courants, avec +2 et 0 (rhodium métallique, Rh0).
Par exemple, dans le RhdeuxOU ALORS3 l'indice d'oxydation du rhodium est +3, car s'il suppose l'existence de Rh3+ et un caractère 100% ionique, la somme des charges sera égale à zéro (Rhdeux3+OU ALORS3deux-).
Un autre exemple est représenté par le RhF6, dans lequel maintenant son indice d'oxydation est +6. Encore une fois, seule la charge totale du composé restera neutre si l'existence de Rh est supposée.6+ (Rh6+F6-).
Plus l'atome avec lequel le rhodium interagit est électronégatif, plus sa tendance à montrer des nombres d'oxydation plus positifs est grande; tel est le cas de RhF6.
Dans le cas de Rh0, correspond à ses atomes du cristal fcc coordonnés avec des molécules neutres; par exemple, CO, Rh4(CO)12.
Contrairement à d'autres métaux, il n'y a pas de minéral disponible qui soit suffisamment riche en rhodium pour le rendre économique à obtenir à partir de celui-ci. C'est pourquoi il s'agit plutôt d'un sous-produit de la production industrielle d'autres métaux; spécifiquement les nobles ou leurs congénères (les éléments du groupe du platine), et le nickel.
La plupart des minéraux utilisés comme matières premières proviennent d'Afrique du Sud, du Canada et de Russie.
Le processus de fabrication est complexe car, même s'il est inerte, le rhodium se trouve en compagnie d'autres métaux nobles, en plus d'avoir des impuretés difficiles à éliminer. Par conséquent, plusieurs réactions chimiques doivent être effectuées pour le séparer de la matrice minéralogique initiale..
Sa faible réactivité chimique le maintient inchangé pendant l'extraction des premiers métaux; jusqu'à ce que seuls les nobles restent (l'or parmi eux). Ces métaux nobles sont ensuite traités et fondus en présence de sels, comme le NaHSO.4, les avoir dans un mélange liquide de sulfates; dans ce cas, le Rhdeux(SW4)3.
À ce mélange de sulfates, à partir duquel chaque métal est précipité séparément par différentes réactions chimiques, NaOH est ajouté pour former de l'hydroxyde de rhodium, Rh (OH)X.
Le Rh (OH)X redissout l'ajout de HCl et donc la formation de H3RhCl6, qui est encore dissous et montre une couleur rose. Après, H3RhCl6 réagit avec NH4Cl et NaNOdeux précipiter comme (NH4)3[Rh (NONdeux)6].
Là encore, le nouveau solide est redissous dans plus de HCl et le milieu est chauffé jusqu'à ce qu'une éponge de rhodium métallique précipite pendant que les impuretés sont brûlées..
Son caractère noble est utilisé pour recouvrir des pièces métalliques d'un revêtement de celui-ci. De cette façon, les objets en argent sont plaqués de rhodium pour le protéger de l'oxydation et de l'assombrissement (formant une couche noire d'AgO et d'AgdeuxS), en plus ils deviennent plus réfléchissants (brillants).
Ces revêtements sont utilisés sur des vêtements de bijouterie, des réflecteurs, des instruments optiques, des contacts électriques et des filtres à rayons X dans le diagnostic du cancer du sein..
Ce n'est pas seulement un métal noble, mais aussi un métal dur. Cette dureté peut être apportée aux alliages qu'elle constitue, notamment en ce qui concerne le palladium, le platine et l'iridium; dont, ceux de Rh-Pt sont les plus connus. De plus, le rhodium améliore la résistance de ces alliages aux températures élevées.
Par exemple, des alliages de rhodium-platine sont utilisés comme matériau pour fabriquer des verres qui peuvent façonner du verre fondu; dans la fabrication de thermocouples, capables de mesurer des températures élevées (plus de 1000 ºC); creusets, douilles pour le nettoyage des fibres de verre, bobines de four à induction, turbomoteurs d'avion, bougies d'allumage, etc..
Le rhodium peut catalyser des réactions sous forme de métal pur ou coordonné avec des ligands organiques (organorodiques). Le type de catalyseur dépend de la réaction spécifique à accélérer, ainsi que d'autres facteurs..
Par exemple, sous sa forme métallique, il peut catalyser la réduction des oxydes d'azote, NOX, aux gaz ambiants oxygène et azote:
2 NONX → x Odeux + Ndeux
Cette réaction se produit constamment au quotidien: dans les pots catalytiques des véhicules et des motos. Grâce à cette réduction, les gaz NOX ils ne polluent pas les villes dans une moindre mesure. A cet effet, des nanoparticules de rhodium mésoporeuses ont été utilisées, qui améliorent encore la décomposition des gaz NO.X.
Le composé [RhCl (PPh3)3], connu sous le nom de catalyseur de Wilkinson, est utilisé pour hydrogéner (ajouter Hdeux) et hydroformylate (ajouter CO et Hdeux) alcènes, pour former respectivement des alcanes et des aldéhydes.
Les catalyseurs au rhodium sont brièvement utilisés pour hydrogéner, carbonyler (ajouter du CO) et hydroformyler. Le résultat est que de nombreux produits en dépendent, comme le menthol, un composé chimique essentiel dans la gomme à mâcher; en plus de l'acide nitrique, du cyclohexane, de l'acide acétique, de l'organosilicium, entre autres.
Le rhodium, étant un métal noble, même s'il s'infiltrait dans notre corps, ses atomes Rh ne pourraient pas (à sa connaissance) être métabolisés. Par conséquent, ils ne présentent aucun risque pour la santé; à moins qu'il y ait trop d'atomes Rh dispersés dans l'air, qui pourraient finir par s'accumuler dans les poumons et les os.
En effet, dans les procédés de placage au rhodium sur les bijoux ou les bijoux en argent, les bijoutiers sont exposés à ces «bouffées» d'atomes; raison pour laquelle ils ont souffert d'inconfort dans leur système respiratoire. En ce qui concerne le risque de son solide finement divisé, il n'est même pas inflammable; sauf en cas de brûlure en présence de OFdeux.
Les composés de rhodium sont classés comme toxiques et cancérigènes, dont les couleurs tachent profondément la peau. Ici, nous voyons une autre différence claire dans la façon dont les propriétés d'un cation métallique varient par rapport à celles du métal de.
Et enfin, en matière écologique, la faible abondance du rhodium et son manque d'assimilation par les plantes en font un élément inoffensif en cas de déversements ou de déchets; tant qu'il s'agit de rhodium métallique.
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