Il rodio è l'elemento chimico con simbolo Rh.
Storia Il termine rodio deriva dal greco "rhodon" che significa "rosa".
Il rodio fu scoperto nel 1803 da William Wollaston. Egli collaborò con Smithson Tennant in un'iniziativa commerciale che in parte consisteva nella produzione di platino puro da vendere. Il primo passo nel processo fu dissolvere il platino ordinario in acqua regia. Non tutto andò in soluzione e rimase un residuo nero.
Tennant indagò su questo residuo e da esso infine isolò osmio e iridio. Wollaston si concentrò invece sulla soluzione di platino dissolto che conteneva anche palladio. Rimosse questi metalli per precipitazione e rimase con una bella soluzione rossa dalla quale ottenne cristalli rosso-rosati. Questi erano cristalli di Esaclororodato di sodio, Na3RhCl6, da cui riuscì infine a produrre un campione del metallo stesso.
Chimica nucleare Il rodio ha numero atomico 45, massa atomica pari a 102,9055 g/mol e massa monoisotopica pari a 102,90549 u.
Isotopi Il rodio in natura è composto di un solo isotopo (103Rh). +Isotopi del rodioNuclideZ(p)N(n) Massa isotopica (u)EmivitaSpinEnergia di eccitazione89Rh454488.94884(48)#10# ms [>1.5 µs]7/2+#90Rh454589.94287(54)#15(7) ms [12(+9-4) ms]0+#90mRh0(500)# keV1.1(3) s [1.0(+3-2) s9+#91Rh454690.93655(43)#1.74(14) s7/2+#91mRh1.46(11) s(1/2-)92Rh454791.93198(43)#4.3(13) s(6+)92mRh4.66(25) s [2.9(+15-8) s](>=6+)93Rh454892.92574(43)#11.9(7) s9/2+#94Rh454993.92170(48)#70.6(6) s(2+,4+)94mRh300(200)# keV25.8(2) s(8+)95Rh455094.91590(16)5.02(10) min(9/2)+95mRh543.3(3) keV1.96(4) min(1/2)-96Rh455195.914461(14)9.90(10) min(6+)96mRh52.0(1) keV1.51(2) min(3+)97Rh455296.91134(4)30.7(6) min9/2+97mRh258.85(17) keV46.2(16) min1/2-98Rh455397.910708(13)8.72(12) min(2)+98mRh60(50)# keV3.6(2) min(5+)99Rh455498.908132(8)16.1(2) d1/2-99mRh64.3(4) keV4.7(1) h9/2+100Rh455599.908122(20)20.8(1) h1-100m1Rh107.6(2) keV4.6(2) min(5+)100m2Rh74.78(2) keV214.0(20) ns(2)+100m3Rh112.0+X keV130(10) ns(7+)101Rh4556100.906164(18)3.3(3) a1/2-101mRh157.32(4) keV4.34(1) d9/2+102Rh4557101.906843(5)207.0(15) d(1-,2-)102mRh140.75(8) keV3.742(10) a6+103Rh4558102.905504(3)STABLE1/2-103mRh39.756(6) keV56.114(9) min7/2+104Rh4559103.906656(3)42.3(4) s1+104mRh128.967(4) keV4.34(3) min5+105Rh4560104.905694(4)35.36(6) h7/2+105mRh129.781(4) keV42.9(3) s1/2-106Rh4561105.907287(8)29.80(8) s1+106mRh136(12) keV131(2) min(6)+107Rh4562106.906748(13)21.7(4) min7/2+107mRh268.36(4) keV>10 µs1/2-108Rh4563107.90873(11)16.8(5) s1+108mRh -60(110) keV6.0(3) min(5)(+#)109Rh4564108.908737(13)80(2) s7/2+110Rh4565109.91114(5)28.5(15) s(>3)(+#)110mRh -60(50) keV3.2(2) s1+111Rh4566110.91159(3)11(1) s(7/2+)112Rh4567111.91439(6)3.45(37) s1+112mRh330(70) keV6.73(15) s(4,5,6)113Rh4568112.91553(5)2.80(12) s(7/2+)114Rh4569113.91881(12)1.85(5) s1+114mRh200(150)# keV1.85(5) s(4,5)115Rh4570114.92033(9)0.99(5) s(7/2+)#116Rh4571115.92406(15)0.68(6) s1+116mRh200(150)# keV570(50) ms(6-)117Rh4572116.92598(54)#0.44(4) s(7/2+)#118Rh4573117.93007(54)#310(30) ms(4-10)(+#)119Rh4574118.93211(64)#300# ms [>300 ns]7/2+#120Rh4575119.93641(64)#200# ms [>300 ns]121Rh4576120.93872(97)#100# ms [>300 ns]7/2+#122Rh4577121.94321(75)#50# ms [>300 ns]
Abbondanza e disponibilità Rh2+ è presente nelle inclusioni ricche di Ca-Al nei meteoriti rispetto alla composizione del sistema solare. Il rodio è presente in diversi minerali in associazione con:
lo zolfo: andrieslombaardite, bowieite, cuprorhodsite, ezochiite, ferhodsite, ferrotorryweiserite, hollingworthite, irarsite, kingstonite, konderite, miassite, oberthürite, rhodplumsite, shiranuiite e torryweiserite; il rame: fleetite e michitoshiite-(Cu); l'arsenico: cherepanovite, palladodymite, polkanovite, rhodarsenide e zaccariniite; il platino; l'iridio; il nichel; il ferro; il palladio: palladodymite; l'antimonio: minakawaite; il piombo; il selenio: zaykovite; il rutenio; il germanio.
La sua abbondanza nella crosta terrestre è stimata pari a 1 × 10-9 kg/kg. Nel Sole la frazione molare atomica di rodio rispetto al silicio è pari a 4,0 × 10-7 mentre nel sistema solare è stimata pari a 3,44 × 10-7 con un'incertezza dell'8%.
Per molti anni è stato il metallo di gran lunga più prezioso al mondo, con un prezzo che nel luglio 2008 ha superato i per oncia (350 $/g); in seguito il prezzo si è ridotto notevolmente, diventando a inizio 2009 paragonabile a quelli di oro e platino. Nel 2020 le quotazioni sono nuovamente salite, superando di dieci volte quelle dell’oro.
Caratteristiche atomiche È il secondo elemento del gruppo 9 del sistema periodico (collocato tra il cobalto e l'iridio), fa quindi parte del blocco d, ed è un elemento di transizione della seconda serie (5° periodo). CaratteristicaConfigurazione elettronica[Kr] 4d85s1Energia di ionizzazione7,45890 eVEnergia di 1ª ionizzazione719,675 kJ/molEnergia di 2ª ionizzazione1.744,45 kJ/molEnergia di 3ª ionizzazione2.996,83 kJ/molAffinità elettronica1,14291 ± 2,2x10-4 eVRaggio ionico66,5 pm +Spettro atomico Seq. Isoel.Guscio fondamentale Stato fondamentale Energia di ionizzazione (eV)Rh[Kr]4d85s 4F9/2 7.45890Ru[Kr]4d8 3F4 [18.08]Tc[Kr]4d7 4F9/2 [31.06]Mo[Kr]4d6 5D4 (42.0)Nb[Kr]4d5 6S5/2 (63.0)Zr[Kr]4d4 5D0 (80.0)Y[Kr]4d3 4F3/2 (97.0)Sr[Kr]4d2 3F2 (115.1)Rb[Kr]4d 2D3/2 (135.0)Kr[Ar]3d104s24p6 1S0 [207.51]Br[Ar]3d104s24p5 2P°3/2 (228.0)Se[Ar]3d104s24p4 3P2 (252.1)As[Ar]3d104s24p3 4S°3/2 (277)Ge[Ar]3d104s24p2 3P0 (306)Ga[Ar]3d104s24p 2P°1/2 [331.58]Zn[Ar]3d104s2 1S0 (389.3)Cu[Ar]3d104s 2S1/2 [415.97]Ni[Ar]3d10 1S0 (739)Co[Ar]3d9 2D5/2 (794)Fe[Ar]3d8 3F4 (857)Mn[Ar]3d7 4F9/2 (921)Cr[Ar]3d6 5D4 (984)V[Ar]3d5 6S5/2 (1 061)Ti[Ar]3d4 5D0 (1 131)Sc[Ar]3d3 4F3/2 (1 202)Ca[Ar]3d2 3F2 (1 274)K[Ar]3d 2D3/2 (1 344)Ar[Ne]3s23p6 1S0 [1 544]Cl[Ne]3s23p5 2P°3/2 [1 604.9]S[Ne]3s23p4 3P2 [1 677.6]P[Ne]3s23p3 4S°3/2 [1 763]Si[Ne]3s23p2 3P0 [1 851]Al[Ne]3s23p 2P°1/2 [1 903]Mg[Ne]3s2 1S0 [2 063]Na[Ne]3s 2S1/2 [2 129.22]Ne1s22s22p6 1S0 [5 018]F1s22s22p5 2P°3/2 [5 203]O1s22s22p4 3P2 [5 406]N1s22s22p3 (0,3/2)°3/2 [5 600]C1s22s22p2 3P0 [5 940]B1s22s22p 2P°1/2 [6 161]Be1s22s2 1S0 [6 444]Li1s22s 2S1/2 (6 623.262)He1s2 1S0 (27 486.979)H1s 2S1/2 (28 312.031)
Metodi di preparazione Il rodio può essere preparato dalla reazione tra il platino metallico concentrato con l'acido nitrico a cui fa seguito un trattamento sequenziale con bisolfato di sodio, idrossido di sodio, acido cloridrico, nitrito di sodio, cloruro di ammonio e acido cloridrico. Il composto così ottenuto viene purificato per cromatografia a scambio ionico e infine precipitato con acido formico.
Il rodio puro viene inoltre ottenuto dalla riduzione termica del suo sale amminico, dicloropentaminorodio, con la polvere risultante che viene compressa in barre, sinterizzata in idrogeno e ridotta di dimensioni con un martello.Browning, E. Toxicity of Industrial Metals. 2nd ed. New York: Appleton-Century-Crofts, 1969., p. 278
È anche possibile estrarre rodio dal combustibile nucleare esaurito, poiché le barre contengono una piccola percentuale di isotopi di rodio. Il rodio proveniente da questa fonte contiene isotopi radioattivi con emivita fino a 45 giorni, perciò il metallo deve essere lasciato in depositi di smaltimento per circa 5 anni finché la sua radioattività non scenda a livelli ritenuti innocui.
Caratteristiche chimico fisiche In condizioni standard il rodio si presenta come un solido bianco, duro, duttile e malleabile con una lucentezza grigio-azzurra. I fumi metallici sono invece di un colore tra il grigio-rossastro e il nero. Il rodio è insolubile in acqua e acidi, mentre risulta solubile in bisolfato di potassio e acido solforico concentrato.
Informazioni strutturali CaratteristicaReticolo cristallinocubico a facce centrateRaggio atomico2,10ÅRaggio covalente1,34Å
Caratteristiche elettroniche CaratteristicaValenzada 1 a 6, comuni 1 e 3Stati di ossidazione5, 4, 3, 2, 1, 0Elettronegatività (scala di Pauling)2,28Ioni principaliRh+3, Rh+4, Rh+5, Rh+6
Caratteristiche termodinamiche CaratteristicaPunto di ebollizione3.695 °CPunto di fusione1.964 °CPressione di vapore1 Pa2015 °C10 Pa2223 °C100 Pa2476 °C1 kPa2790 °C10 kPa3132 °C100 kPa3724 °CEntalpia standard di formazione del gas556,9 kJ/molEntalpia di fusione26,59 kJ/mol
Caratteristiche solido CaratteristicaDensità12,41 g/cm3 a 20 °CDurezzascala di Brinell100scala di Vickers100-120Suscettibilità mmagnetica9,9 × 10-7 cm3/gClassificazione Goldchmidtsiderofilo
Proprietà di trasporto ProprietàResistività elettrica4.,51 microohm-cm a 0 °CCalore specifico243 J/kg KCapacità termica dei cristalli25,0 J/mol KCapacità termica del gas21,0 J/mol K
Caratteristiche chimiche Reagisce violentemente con gli alogeni e, data la sua azione catalitica, può reagire con molti composti organici e inorganici. In particolare reagisce con fluoro, cloro (quando riscaldato), perossido di idrogeno, anidride solforosa (quando riscaldata), BrF5, ClF3, OF2 e diossido di azoto. Questa sua reattività è alla base del potenziale pericolo d'incendio ed esplosione.
Agisce come agente riducente ed è incompatibile con lo zinco (Zn). Può catalizzare reazioni tra altri materiali. La reattività può essere alterata dalla presenza di composti insolubili di rodio, a seconda dei composti specifici e delle loro proporzioni nella miscela. Quando viene fuso assorbe ossigeno. Si ossida lentamente a 6°C.
Reazioni C16O16Rh6 (cr) -> 16CO (g) + 6Rh (cr) ΔrH° = 649 ± 17 kJ/mol
C12O12Rh4 (cr) -> 12CO (g) + 4Rh (cr) ΔrH° = 498 ± 13 kJ/mol
CH4 + Rh -> HRhCH3
Metodi di determinazione Il rodio può essere determinato:
in matrice acquosa mediante il metodo EPA-NERL 265.1 o EPA-NERL 265.2 che prevedono l'utilizzo della spettroscopia di assorbimento atomico nell'aria mediante il metodo NIOSH S188 che prevede l'utilizzo della spettroscopia di assorbimento atomico nel catalizzatore platino-rodio mediante spettrometria di assorbimento atomico a forno di grafite
Precauzioni Il rodio metallico preparato riscaldando i suoi composti in idrogeno deve essere lasciato raffreddare in un'atmosfera inerte per prevenire l'accensione catalitica dell'idrogeno assorbito al contatto con l'aria. Limite di esposizioneIDLH (NIOSH)100 mg Rh/m3IDLH (OSHA)2 mg/m³REL-TWA0,001 mg/m³PEL-TWA0,1 mg/m3TWA0,1 mg/m3TLV1 mg/m3 (8 ore)TLV-TWA1 mg/m³ Può causare irritazione meccanica a seguito di breve esposizione. Non è classificato come carcinogeno. L'esposizione avviene attraverso inalazione e può causare orticaria da contatto. L'esposizione a questo elemento provoca reazioni allergiche di ipersensibilità negli individui suscettibili.
Composti Diseliniuro di rodio (RhSe2) Ditellururo di rodio (RhTe2) Tricloruro di rodio (RhCl3) Trifloruro di rodio (RhF3) Tetrafluoruro di rodio (RhF4) Esafluoruro di rodio (RhF6) Tetrarodio eicosafluoruro (RhF5)4 Tribromuro di rodio (RhBr3) Triioduro di rodio (RhI3) Biossido di rodio (RhO2) Triossido di rodio (Rh2O3)
Applicazioni Il rodio è usato:
come placcatura resistente alla corrosione per proteggere i servizi in argento dall'ossidazione per la realizzazione di specchi ad alta riflettività per proiettori cinematografici e fari il rodio spugnoso o nero è utilizzato come catalizzatore in varie reazioni di idrogenazione e ossidazione organica, compresa l'ossidazione dell'ammoniaca nella produzione di acido nitrico come forte agente complessante nelle leghe rodio-platino per filtri e manicotti per l'estrusione di fibre sintetiche, avvolgimenti per forni ad alta temperatura, crogioli da laboratorio nei rivestimenti di contatti elettrici in alcuni strumenti scientifici nei gioielli
Note
Bibliografia
Voci correlate Rodio nativo
Altri progetti
Collegamenti esterni