Ρόδιος: ο πιο ακριβής μέταλλος στο αυτοκίνητο

Στην περιοδική τάξη του Дмитρίου Ιωάννου Μεντελέγιου υπάρχει ένα στοιχείο που είναι ταυτόχρονα και κοσμηματικό κρυπτόνυμο και κρίσιμος βιομηχανικός υλικό. Ο αριθμός του είναι 45, και το όνομά του είναι ρόδιος. Κόστος πολλές φορές περισσότερο από το χρυσό και το πλάτινο, είναι εξαιρετικά σπάνιο και έχει μοναδικά καταλυτικά χαρακτηριστικά που βοηθούν να καθαρίζουν τον αέρα στις πόλεις. Σήμερα, ο ρόδιος είναι ένας από τους πιο ζητημένους μεταλλούς στον κόσμο, και η σημασία του συνεχίζει να αυξάνεται.

Γιατί το στοιχείο πήρε το όνομα «Ρόδιος»;?

Το όνομα ρόδιος προέρχεται από το ελληνικό όνομα ῥόδον (ρόδον), που σημαίνει «ρόδος». Το στοιχείο πήρε το όνομά του για τον χαρακτηριστικό ροζοκίτρινο χρώμα του πρώτου χημικού του συνθετικού — του χλωριούχου ροδίου. Ο ανακαλύπτης του στοιχείου, ο αγγλικός χημικός Ουίλλιαμ Βολαστόν, θαυμάστηκε από την ομορφιά αυτού του τόνο και αποφάσισε να διατηρήσει αυτή τη λεπτή σύνδεση με το λουλούδι στο όνομα του μετάλλου.

Γιατί ο ρόδιος έχει αριθμό σειράς 45;

Ο αριθμός σειράς 45 σημαίνει ότι στο κέντρο του ατόμου του ροδίου υπάρχουν 45 πρωτόνια. Στην περιοδική τάξη βρίσκεται στη δέκατη ομάδα (σύμφωνα με την σύγχρονη ταξινόμηση — 9) ή στη ομάδα VIIIB στην παλιά ταξινόμηση, στον πέμπτο κύκλο. Ο ρόδιος περιλαμβάνεται στην τριάδα «Ρόδιος—Πλατίνο—Χαλκός» και ανήκει στην ονομαζόμενη ελαφρά ομάδα των πλατινικών μετάλλων.

Ιστορία της ανακάλυψης: ένας άλλος μέταλλος από το πλάτινο ορυχείο

Η ιστορία της ανακάλυψης του ροδίου μοιάζει με ένα δράμα του XIX αιώνα. Το 1803, ο αγγλικός γιατρός και χημικός-αυτοδίδακτος Ουίλλιαμ Βολαστόν, που ήδη έγινε γνωστός για την ανακάλυψη του πλατίνου, συνεχίζοντας να μελετά τη βρώμια πλάτινο, που φέρνουν από τη Νότια Αμερική. Επέκρινε ότι μετά την εξαγωγή του πλατίνου στο διάλυμα παρέμενε ένα σκοτεινό κόκκινο σώμα με εξαιρετικές ιδιότητες.

Ο Βολαστόν, με πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις (λύση σε βασικό οξύ, απόθεση), εξέχτηκε ένα νέο σώμα και, ανακτήνοντας το, έλαβε άμυλο μετάλλου ροδίου. Το 1804, ο Βολαστόν ανακοίνωσε επίσημα την ανακάλυψη του νέου μετάλλου στο δοκίμιο του Βασιλικής Εταιρείας. Πρώτα, ο Βολαστόν έλαβε μόνο μερικά γραμμάρια ροδίου, παραμένοντας για πολύ καιρό ο μόνος παραγωγός του.

Η μοναδικότητα του ροδίου: ο φωτεινός και η ανθεκτικότητα

Εξωτερική εμφάνιση. Ο ρόδιος είναι ένα λευκό-αργυρό λαμπρό μέταλλο με έντονο μπλε τόνο. Έχει υψηλή ικανότητα απόκρισης.

Χημική αδιαφιλοξενία. Είναι ένας από τους πιο ανθεκτικούς μεταλλούς στην διάβρωση. Δεν οξειδώνεται στον αέρα ακόμη και όταν θερμαίνεται μέχρι τους 600°C και δεν λύεται σε οξέα, συμπεριλαμβανομένου του βασικού οξέος. Ο ρόδιος είναι δύσκολο να λιώσει (θερμοκρασία πήξης 1963°C) και έχει υψηλή μηχανική αντοχή.

Καταλύτης. Η κύρια εφαρμογή του ροδίου βασίζεται στην μοναδική του ικανότητα να επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις. Είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό στη νιτρώδη οξείδωση, καθιστώντας τον απαραίτητο στους καταλύτες των αυτοκινήτων.

Πού βρίσκεται ο ρόδιος

Ο ρόδιος είναι ένας από τους πιο σπάνιους στοιχεία της φυσικής γης. Το περιεχόμενό του στην φυσική γη εκτιμάται στο 0,0000001%. Δεν εμφανίζεται σε μορφή ανεξάρτητων ορυκτών, αλλά εξάγεται ως συνοδευτικός συντελεστής των πλατινικών και νικελιούχων ορυκτών. Τα κύρια ορυχεία ροδίου βρίσκονται στη Νότια Αφρική, τη Ρωσία (στο Κόλπο του Βορείου και στο Νοριλ), τον Καναδά και τη Ζιμπάμπουε. Η μέση τιμή του ροδίου είναι από 500 έως 700 χιλιάδες δολάρια το κιλό, καθιστώντας τον έναν από τους πιο ακριβείς μετάλλους στον κόσμο.

Εφαρμογή του ροδίου στην βιομηχανία

Καταλύτες αυτοκινήτων. Περίπου 80% του ροδίου που εξάγεται χρησιμοποιείται ακριβώς εδώ. Ο ρόδιος παίζει κρίσιμο ρόλο στους τριών συνδυασμούς καταλύτη: μετατρέπει τους τοξικούς οξείδους του αζώτου (NOx) σε ασφαλή αζωτό και οξυγόνο.

Χημική βιομηχανία. Ο ρόδιος χρησιμοποιείται ως καταλύτης στη δράση καρβονιλίωσης μεθανόλης για την παραγωγή οξικού οξέος. Χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή οξικού οξέος και στη υδρογονωτική της οργανικής χημείας.

Βιομηχανία γυαλιού και οπτικής. Οι πλατινο-ροδικοί σπλάβοι χρησιμοποιούνται για την παραγωγή φιάλων για την βραχυχρόνια παρασκευή υψηλής ποιότητας οπτικού γυαλιού και γυαλιού βελτίωσης, καθώς είναι ανθεκτικοί στο λιωμένο γυαλί και δεν το χρωματίζουν. Το ροδικό κάλυμμα στα φωτιστικά και τα καθρέφτες διαφέρει εξαιρετικά στην ένταση και τη διάρκεια ζωής.

Κοσμηματοργία. Το ροδирование είναι ο διαδικασμός κάλυψης κοσμημάτων από λευκό χρυσό ή ασήμι με λεπτό στρώμα ροδίου. Αυτό προσδίδει στα κοσμήματα απίστευτο λαμπύρισμα, προστατεύει από τα τραυματισμούς και αποτρέπει την αποχρώσεια. Περίπου 5-10% του ροδίου χρησιμοποιείται στην κοσμηματοργία.

Ηλεκτρονική. Ο ρόδιος χρησιμοποιείται για το κάλυμμα των ηλεκτρικών συνδέσεων και των επαφών σε ακριβή μέτρηση συσκευές, καθώς είναι ανθεκτικός στην διάβρωση και την δημιουργία οξυδικών φιλμ. Η πάχος του καλύμματος είναι συνήθως 0,5-1 μικρόμετρο.

Μελλοντική πορεία του ροδίου: αυξανόμενη ζήτηση και αναζήτηση εναλλακτικών

Το μέλλον του ροδίου συνδέεται άμεσα με τα παγκόσμια περιβαλλοντικά πρότυπα. Με την μετάβαση στην ηλεκτρική αυτοκίνηση, η ρόλη του ροδίου ως συστατικού του καταλύτη του ΔΦΜ μπορεί να μειωθεί. Μερικοί παραγωγοί αναζητούν τρόπους αντικατάστασης του ροδίου με πιο φθηνά μέταλλα, όπως το πλάτινο. Ωστόσο, οι αυξανόμενες περιβαλλοντικές απαιτήσεις στις αναπτυσσόμενες χώρες υποστηρίζουν τη ζήτηση. Αναπτύσσονται ενεργά τεχνολογίες επαναχρησιμοποίησης του ροδίου από αποβλήματα καταλύτη. Το ρόδιο συνεχίζει να είναι απαραίτητο στην βιομηχανία γυαλιού και χημείας.