دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره عنصر رودیم (Rh)
رودیم، (به انگلیسی :Rhodium) با علامت اختصاری Rh و عدد اتمی ۴۵، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات واسطه است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
رودیم فلزی کمیاب، به رنگ نقره‌ای-سفید و سخت است. مقاومت بسیار در مقابل فرسایش و درخشندگی و جلای قابل توجه از ویژگی‌های این فلز است. رودیم از گروه پلاتین بوده ، به رنگ سفید مایل به نقره‌ای می‌باشد. این عنصر در معادن پلاتین یافت شده ، در ساخت آلیاژها و کاتالیزورها با پلاتین بکار می‌رود.
شناسنامه رودیم
عدد اتمی: ۴۵
جرم اتمی:۱۰۲٫۹۰۵۵
نقطه ذوب : C° ۱۹۶۴
نقطه جوش : C° ۳۶۹۵
شعاع اتمی : Å ۱٫۸۳
ظرفیت: ۳
رنگ: سفید نقره ای متالیک
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: ۹
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 719.7
شکل الکترونی:Kr]5s14d8]
شعاع یونی : Å ۰٫۶۸
الکترونگاتیوی:۲٫۲۸
حالت اکسیداسیون:۳
دانسیته: ۱۲٫۴۵۰
گرمای فروپاشی : Kj/mol 21.5
گرمای تبخیر : Kj/mol 493
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.0000000451
گرمای ویژه: J/g Ko 0.242
دوره تناوبی:۵
تاریخچه رودیم
ردیوم در سال ۱۸۰۳ ، توسط “William Hyde Wollaston” بعد از کشف پالادیوم کشف شد. Wollaston کشف خود را با استفاده از پلاتین خام که احتمالا از آفریقای جنوبی بدست آورده بود، در کشور انگلستان انجام داد. در این فرایند، وی ابتدا پلاتین را در محلول Aqua Regia حل کرد و بعد از آن ، اسید بدست آمده را با اضافه کردن هیدروکسید سدیم به آن خنثی کرد.
سپس با اضافه کردن کلرید آمونیاک به آن ، پلاتین را ته‌نشین کرد. عنصر پالادیوم نیز در ضمن مجاورت با سیانید جیوه جدا شد. ماده باقی مانده یک ماده قرمز رنگ به نام نمک کلرید ردیوم بود و ردیوم نیز با عمل احیا توسط گاز هیدروژن جدا شد.
پیدایش رودیم
استخراج صنعتی این عنصر ، بسیار دشوار و پیچیده است، چرا که این فلز در معادن به‌صورت ترکیبی با فلزات دیگر مانند پالادیوم ، نقره ، پلاتین و طلا وجود دارد. این عنصر بیشتر در معادن پلاتین یافت می‌شود و به‌صورت یک فلز آزاد و بی‌اثر که به‌سختی گداخته می‌شود وجود دارد. منابع اصلی این عنصر در ساحل رودخانه‌های کوه‌های اورال، شمال و جنوب آمریکا و همچنین معادن سولفید نیکل و مس در Sudbury ، Ontario است.
اگرچه مقدار آن در Sudbury بسیار ناچیز می‌باشد، ولی وجود معادن بسیار زیاد نیکل ، استخراج ردیوم را نیز به‌صرفه می‌کند. با این وجود ، تولید سالیانه این عنصر تنها ۷ تا ۸ تن است و معادن ردیوم بسیار اندکند.
ویژگی های رودیم
ردیوم که از فلزات با دوام می باشد به رنگ سفید مایل به نقره ای بوده و از قابلیت انعکاسی بالایی برخوردار است. در هوا هنگامی که به آرامی خنک می شود به Resquioxide تبدیل می شود اما در دماهای بالاتر مجدداً به حالت فلز در می آید. نقطه ذوب ردیوم در مقایسه با پلاتین بالاتر و چگالی آن کمتر است. این عنصر توسط اسیدها خورده نمی شود و تنها در محلول Aqua Regia حل می شود.
کاربردهای رودیم
کاربرد اصلی این فلز در ساخت مبدل‌های کاتالیست خودروهاست و حدود هشتاد درصد کل تولید رودیم دنیا در این بخش استفاده می‌شود. رودیم به عنوان یک کاتالیست همراه با پلاتین و پالادیم در ساخت این قطعه خودرو برای کاهش گازهای سمی خروجی از اگزوز موتور استفاده می‌شود.
مقاومت بسیار بالای رودیم در مقابل فرسایش و واکنش‌های شیمیایی باعث می‌شود تا گزینه مناسبی برای پوشش‌های مقاوم به فرسایش برای استفاده در حرارت‌های بالا باشد و به همین دلیل از آن برای سنجش دماهای بسیار زیاد به عنوان ترموکوپل در کوره‌های صنعتی استفاده می‌کنند.
البته به دلیل کمیابی معمولاً از آلیاژ رودیم با پالادیم و پلاتین استفاده می‌کنند. از آلیاژ رودیم و پلاتین در اتصال‌های الکتریکی نیز استفاده می‌شود. رودیم همچنین برای ساخت آینه‌های گران‌بها به عنوان پوشش پشت آینه و در ساخت نورافکن‌ها نیز کاربرد دارد و همچنین از آن در ساخت موتورهای توربینی مثل موتورهای جت نیز استفاده می‌شود.
رودیم در ساخت جواهرات نیز کاربرد دارد. حتی یک لایه بسیار نازک رودیم هم می‌تواند درخشش و جلای قابل توجه و مقاومت بالایی در مقابل فرسایش و تیرگی به جواهرات بدهد. رنگ خاص طلای سفید به دلیل همین روکش رودیم است. از رودیم به عنوان روکش نقره و جواهرات بدلی استفاده می‌شود.
ایزوتوپ های رودیم
ردیومی که به صورت طبیعی به وجود می آید تنها از یک ایزوتوپ تشکیل شده است. (Rh-103) پایدارترین ایزوتوپ های رادیو اکتیوی Rh-101 با نیمه عمر ۳٫۳ سال و Rh102 با نیمه عمر ۲۰۷ روز و Rh99 با نیمه عمر ۱۶٫۱ روز می باشند. بیست ایزوتوپ رادیواکتیوی دیگر نیز برای این عنصر شناخته شده است که وزن اتمی آن ها از ۹۲٫۹۲۶ (Rh-93) تا ۱۱۶٫۹۲۵amu (Rh-20.8) گسترده شده است.
بیشتر آن ها بجز Rh-100 که نیمه عمرش ۲۰٫۸ ساعت و Rh-105 که نیمه عمرش ۳۵٫۳۶ ساعت می باشد بقیه نیمه عمری کمتر از یک ساعت دارند. برای این عنصر تعداد بی شماری Meta State نیز وجود دارد که پایدار ترین آن ها Rhm-102(0.141Mev) با نیمه عمر ۲٫۹ سال و Rhm-101(0.157Mev) با نیمه عمر ۴٫۳ روز می باشند.
حالت Decay اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار Rh-103 الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن Beta Emission می باشد. محصول Decay اولیه قبل از Rh-103 عنصر Ruthenium و محصول اولیه بعد از آن پالادیوم می باشد.
تولید و قیمت رودیم
رودیم معمولاً در سنگ‌های حاوی پلاتین و نیکل همراه با دیگر فلزات گروه پلاتین یافت می‌شود. تولید سالانه این فلز تنها در حدود ۳۰ تن است (در مقایسه با حدود ۴ هزار تن تولید سالانه طلا و ۲۰۰ تن تولید سالانه پلاتین). معادن رودیم بسیار محدود هستند و فرایند استحصال آن نیز پیچیده و دشوار است.
تولیدکننده اصلی این فلز آفریقای جنوبی است. در سال ۲۰۱۰ حدود ۸۰ درصد صادرات جهانی این فلز از این کشور صورت گرفته‌است. روسیه دومین تولیدکننده مهم رودیم است اما صادرات روسیه به دلایل سیاسی هیچگاه استمرار نداشته و یکی از دلایل نوسانات بسیار شدید قیمت این فلز به همین موضوع بر می‌گردد.
رودیم یکی از فلزات گروه پلاتین است و همچون دیگر فلزهای هم‌خانوادهٔ خود بسیار کمیاب و گران‌بهاست و قیمت آن نوسانات بسیار شدیدی را تجربه کرده‌است. بهای این فلز در ژانویه سال ۱۹۹۰ به رکورد ۵۳۴۷ دلار برای هر اونس تروا (۳۱.۱ گرم) رسید که بیش از ۲۰ برابر قیمت طلا در آن زمان بود. هرچند در سال‌های بعد تا کمتر از ۴۰۰ دلار کاهش داشت اما در سال ۲۰۰۰ دوباره به قیمت بیش از دو هزار دلار افزایش یافت.
در سال ۲۰۰۷ قیمت این فلز حدود هشت برابر قیمت طلا، ۴۵۰ برابر نقره و ۲۷۲۵۰ برابر مس بود اما رکود اقتصادی سال ۲۰۰۸ قیمت آن را به کمتر از هزار دلار برای هر اونس رساند. رودیم در سال ۲۰۱۰ در یک جهش قیمتی بسیار سریع برای مدتی به رقم بیش از ۱۰ هزار دلار برای هر اونس (۳۵۰ هزار دلار برای هر کیلو) رسید اما دوباره به شدت کاهش یافت و در سال ۲۰۱۳ کمی پایین‌تر از هزار دلار معامله می‌شد. در اوایل سال ۲۰۱۴ هم بهای این فلز حدود ۲۰ درصد ارزانتر از طلا و ۳۰ درصد ارزانتر از پلاتین شده و فقط حدود ۵۰ برابر قیمت نقره شده‌است.
هشدارها
ترکیباتی که حاوی Rhodium می‌باشند، به‌ندرت در دسترس انسانها قرار میگیرد، ولی به هر حال آنها به‌شدت سمی و سرطان‌زا هستند. ترکیبات ردیوم پوست انسان را به‌شدت لکه‌دار کرده و می‌سوزاند. این عنصر هنچگونه نقش بیولوژیکی در زندگی انسان ها ندارد.
پیشنهادی: ایزوتوپ ها را بیشتر بشناسید!عنصر رودیم _ دانشچی
