Rhodium, et sjeldent metall fra platinagruppen, og dets bruksområder

Science Picture Co/Getty Images

Rhodium er en sjeldenhet metall i platinagruppen (PGM) som er kjemisk stabil ved høye temperaturer, motstandsdyktig motkorrosjonog brukes hovedsakelig i produksjon av bilkatalysatorer.

Eiendommer

• Atomsymbol: Rh
• Atomnummer: 45
• Elementkategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 12,41 g/cm³
• Smeltepunkt: 3567 °F (1964 °C)
• Kokepunkt: 6683 °F (3695 °C)
• Mohs hardhet: 6,0

Kjennetegn

Rhodium er et hardt, sølvfarget metall som er veldig stabilt og har et høyt smeltepunkt. Rhodiummetall er motstandsdyktig mot korrosjon, og som PGM deler det gruppens eksepsjonelle katalytiske egenskaper.

Metallet har høy reflektans, er hardt og slitesterkt, og har både lav elektrisk motstand samt lav og stabil kontaktmotstand.

Historie

I 1803 var William Hyde Wollaston i stand til å isolere palladium fra andre PGM-er, og følgelig isolerte han i 1804 rhodium fra reaksjonsproduktene.

Wollaston ble oppløst platina timer i aqua regia (en blanding av salpetersyre og saltsyre) før du tilsetter ammoniumklorid og jern for å oppnå palladium. Han fant da ut at rhodium kunne trekkes fra kloridsaltene som var igjen.

Wollaston brukte aqua regia og deretter en reduksjonsprosess med hydrogengass for å oppnå rhodiummetall. Det gjenværende metallet hadde en rosa fargetone og ble oppkalt etter det greske ordet 'rodon', som betyr 'rose'.

Produksjon

Rhodium utvinnes som et biprodukt av platina og nikkel gruvedrift. På grunn av dets sjeldenhet og den komplekse og kostbare prosessen som kreves for å isolere metallet, er det svært få naturlig forekommende malmlegemer som gir økonomiske kilder til rhodium.

Som de fleste PGM-er er rhodiumproduksjonen fokusert rundt Bushveld-komplekset i Sør-Afrika. Landet står for over 80 prosent av verdens rhodiumproduksjon, mens andre kilder inkluderer Sudbury-bassenget i Canada og Norilsk-komplekset i Russland.

PMG finnes i forskjellige mineraler, inkludert dunitt, kromitt og noritt.

Det første trinnet i å utvinne rhodium fra malmen er å utfelle edle metaller som gull,sølv, palladium og platina. Den gjenværende malmen behandles med natriumbisulfat NaHSO₄og smeltet, noe som resulterer i rhodium(III)sulfat, Rh_to(SÅ₄)_3.

Rhodiumhydroksid utfelles deretter ved bruk av natriumhydroksid, mens saltsyre tilsettes for å produsere H₃RhCl₆. Denne forbindelsen behandles med ammoniumklorid og natriumnitritt for å danne et bunnfall av rhodium.

Bunnfallet løses opp i saltsyre, og løsningen varmes opp til gjenværende forurensninger er brent av, og etterlater det rene rhodiummetallet.

I følge Impala Platinum er den globale produksjonen av rhodium begrenset til bare rundt 1 million troy unser årlig (eller omtrent 28 tonn) årlig, mens det til sammenligning ble produsert 207 tonn palladium i 2011.

Omtrent en fjerdedel av rhodiumproduksjonen kommer fra sekundære kilder, hovedsakelig resirkulerte katalysatorer, mens resten utvinnes fra malm. Store rhodiumprodusenter inkluderer Anglo Platinum, Norilsk Nickel og Impala Platinum.

applikasjoner

Ifølge US Geological Survey utgjorde autokatalysatorer 77 prosent av all rhodiumbehov i 2010. Treveis katalysatorer for bensinmotorer bruker rhodium for å katalysere reduksjonen av nitrogenoksid til nitrogen.

Omtrent 5 prosent til 7 prosent av det globale rhodiumforbruket brukes av den kjemiske sektoren. Rhodium- og platina-rhodium-katalysatorer brukes i produksjonen av okso-alkoholproduksjon så vel som for å produsere nitrogenoksid, et råmateriale for gjødsel, eksplosiver og salpetersyre.

Glassproduksjonen står for ytterligere 3 prosent til 6 prosent av rhodiumforbruket hvert år. På grunn av deres høye smeltepunkter kan styrke og motstand mot korrosjon, rhodium og platina legeres for å danne kar som holder og former smeltet glass. Det er også viktig legeringer som inneholder rhodium, reagerer ikke med, eller oksiderer, glasset ved høye temperaturer. Andre rhodiumbruk i glassproduksjon inkluderer:

• For å danne bøssinger, som brukes til å produsere glassfiber ved å trekke smeltet glass gjennom hull (se bilde).
• Ved produksjon av flytende krystallskjermer (LCD-er) på grunn av de høyere temperaturene som kreves for å smelte råvarer og kvaliteten på glasset som kreves.
• I produksjon av skjermglass for katodestrålerør (CRT) skjermer.

Andre bruksområder for rhodium:

• Som finish for smykker (galvanisering av hvitt gull)
• Som finish for speil
• I optiske instrumenter
• I elektriske forbindelser
• I legeringer for flyturbinmotorer og tennplugger
• I atomreaktorer som detektor for nøytronfluksnivåer
• I termoelementer