O ródio É um metal de transição que pertence ao grupo do paládio e cujo símbolo químico é Rh. É nobre, inerte em condições normais, embora seja raro e caro, pois é o segundo metal menos abundante na crosta terrestre. Além disso, não existem minerais que representem um método lucrativo de obtenção desse metal..
Embora sua aparência seja a de um típico metal branco-prateado, a maioria de seus compostos compartilham uma coloração avermelhada em comum, além de suas soluções apresentarem tons rosados. É por isso que esse metal recebeu o nome de 'rhodon', que significa rosa em grego..
No entanto, suas ligas são de prata, além de caras, já que se mistura com platina, paládio e irídio. Seu alto caráter nobre o torna um metal quase imune à oxidação, além de totalmente resistente ao ataque de ácidos e bases fortes; portanto, seus revestimentos ajudam a proteger objetos de metal, como joias.
Além de seu uso ornamental, o ródio também pode proteger ferramentas usadas em altas temperaturas e em dispositivos elétricos..
É popularmente conhecido por ajudar a quebrar os gases tóxicos dos carros (NOx) dentro dos conversores catalíticos. Também catalisa a produção de compostos orgânicos, como mentol e ácido acético..
Curiosamente, ele só existe na natureza como o isótopo 103Rh, e seus compostos são fáceis de reduzir a metal devido ao seu caráter nobre. De todos os seus números de oxidação, o +3 (Rh3+) é o mais estável e abundante, seguido por +1 e, na presença de flúor, +6 (Rh6+).
Em seu estado metálico, é inofensivo à saúde, a menos que respiremos suas partículas dispersas no ar. No entanto, seus compostos coloridos ou sais são considerados cancerígenos, além de serem fortemente aderidos à pele.
Índice do artigo
A descoberta do ródio foi acompanhada pela do paládio, ambos os metais foram descobertos pelo mesmo cientista: o químico inglês William H. Wollaston, que em 1803 examinava um mineral de platina, supostamente do Peru..
Eu soube pelo químico francês Hippolyte-Victor Collet-Descotils que havia sais avermelhados nos minerais de platina, cuja cor provavelmente se devia a um elemento metálico desconhecido. Assim, Wollaston digeriu seu minério de platina em água régia e neutralizou a acidez da mistura resultante com NaOH..
Dessa mistura Wollaston teve que, por meio de reações de precipitação, separar gradativamente os compostos metálicos; platina separada como (NH4)dois[PtCl6], após adicionar NH4Cl e outros metais os reduziram com zinco metálico. Ele tentou dissolver esses metais esponjosos com HNO3, deixando dois metais e dois novos elementos químicos: paládio e ródio.
Porém, ao adicionar água régia, percebeu que um metal dificilmente se dissolvia, ao mesmo tempo em que formava um precipitado vermelho com o NaCl: Na3[RhCl6] NHdoisO. É daí que vem seu nome: a cor vermelha de seus compostos, designados com a palavra grega 'rhodon'.
Este sal foi reduzido com zinco metálico, novamente, obtendo-se assim o ródio esponjoso. E desde então as técnicas de obtenção melhoraram, assim como a procura e as aplicações tecnológicas, surgindo finalmente peças brilhantes de ródio..
Metal duro, branco prateado, praticamente sem nenhuma camada de óxido em temperatura ambiente. No entanto, não é um metal muito maleável, o que significa que ao ser atingido irá rachar.
102,905 g / mol
1964 ° C. Este valor é superior ao do cobalto (1495 ºC), o que reflete um aumento na resistência da ligação metálica mais forte à medida que desce através do grupo..
3695 ° C É um dos metais com maior ponto de fusão.
-12,41 g / mL em temperatura ambiente
-10,7 g / mL no ponto de fusão, ou seja, apenas quando ele derrete ou derrete
26,59 kJ / mol
493 kJ / mol
24,98 J / (mol K)
2,28 na escala de Pauling
-Primeiro: 719,7 kJ / mol (Rh+ gasoso)
-Segundo: 1740 kJ / mol (Rhdois+ gasoso)
-Terceiro: 2997 kJ / mol (Rh3+ gasoso)
150 W / (m K)
43,3 nΩ · m a 0 ºC
6
Paramagnético
O ródio, embora seja um metal nobre, não significa que seja um elemento inerte. Quase não enferruja em condições normais; mas quando é aquecido acima de 600 ºC, sua superfície começa a reagir com o oxigênio:
Rh (s) + Odois(g) → RhdoisOU3(s)
E o resultado é que o metal perde seu brilho prateado característico..
Ele também pode reagir com o gás flúor:
Rh (s) + Fdois(g) → RhF6(s)
O RhF6 É preto. Se aquecer, pode se transformar em RhF5, liberando flúor no meio ambiente. Quando a reação de fluoração ocorre em condições secas, a formação de RhF é favorecida3 (sólido vermelho) acima do RhF6. Outros haletos: RhCl3, RhBr3 e RhI3 são formados de maneira semelhante.
Talvez o mais surpreendente sobre o ródio metálico seja sua extrema resistência ao ataque de substâncias corrosivas: ácidos e bases fortes. Aqua regia, uma mistura concentrada de ácidos clorídrico e nítrico, HCl-HNO3, pode se dissolver com dificuldade, resultando em uma solução rosada.
Sais fundidos, como KHSO4, são mais eficazes em dissolvê-lo, pois levam à formação de complexos de ródio solúveis em água.
Os átomos de ródio cristalizam na estrutura cúbica centrada na face, fcc. Os átomos de Rh permanecem unidos graças à sua ligação metálica, força responsável em macroescala pelas propriedades físicas mensuráveis do metal. Nesta ligação intervêm os elétrons de valência, que são dados de acordo com a configuração eletrônica:
[Kr] 4d8 5s1
É, portanto, uma anomalia ou exceção, pois seria esperado que houvesse dois elétrons em seu orbital 5s e sete no orbital 4d (obedecendo ao diagrama de Moeller).
Há um total de nove elétrons de valência que, juntamente com os raios atômicos, definem o cristal fcc; estrutura que parece ser muito estável, uma vez que pouca informação é encontrada de outras formas alotrópicas possíveis sob diferentes pressões ou temperaturas.
Esses átomos de Rh, ou melhor, seus grãos cristalinos, podem interagir de tal forma que criam nanopartículas com morfologias diferentes..
Quando essas nanopartículas de Rh crescem no topo de um molde (um agregado polimérico, por exemplo), elas adquirem as formas e dimensões de sua superfície; assim, as esferas mesoporosas de ródio foram projetadas para suplantar o metal em certas aplicações catalíticas (que aceleram as reações químicas sem serem consumidas no processo).
Como existem nove elétrons de valência, é normal supor que o ródio pode "perder todos eles" em suas interações dentro de um composto; isto é, assumindo a existência do cátion Rh9+, com um número de oxidação ou estado de 9+ ou (IX).
Os números de oxidação positivos encontrados para o ródio em seus compostos variam de +1 (Rh+) a +6 (Rh6+) De todos eles, +1 e +3 são os mais comuns, junto com +2 e 0 (ródio metálico, Rh0).
Por exemplo, no RhdoisOU3 o número de oxidação do ródio é +3, pois se assume a existência de Rh3+ e um caráter 100% iônico, a soma das cargas será igual a zero (Rhdois3+OU3dois-).
Outro exemplo é representado pelo RhF6, em que agora seu número de oxidação é +6. Novamente, apenas a carga total do composto permanecerá neutra se a existência de Rh for assumida.6+ (Rh6+F6-).
Quanto mais eletronegativo for o átomo com o qual o ródio interage, maior será sua tendência a apresentar números de oxidação mais positivos; tal é o caso do RhF6.
No caso de Rh0, corresponde a seus átomos do cristal fcc coordenado com moléculas neutras; por exemplo, CO, Rh4(CO)12.
Ao contrário de outros metais, não existe nenhum mineral disponível que seja rico o suficiente em ródio para torná-lo econômico para obtê-lo. É por isso que é mais um subproduto da produção industrial de outros metais; especificamente os nobres ou seus congêneres (os elementos do grupo da platina) e o níquel.
A maioria dos minerais usados como matéria-prima vem da África do Sul, Canadá e Rússia.
O processo de produção é complexo porque, mesmo sendo inerte, o ródio é encontrado na companhia de outros metais nobres, além de possuir impurezas de difícil remoção. Portanto, várias reações químicas devem ser realizadas para separá-lo da matriz mineralógica inicial..
Sua baixa reatividade química o mantém inalterado enquanto os primeiros metais são extraídos; até que apenas os nobres permaneçam (o ouro entre eles). Esses metais nobres são então tratados e fundidos na presença de sais, como NaHSO.4, tê-los em uma mistura líquida de sulfatos; neste caso, o Rhdois(SW4)3.
A essa mistura de sulfatos, da qual cada metal é precipitado separadamente por meio de diferentes reações químicas, adiciona-se NaOH para formar o hidróxido de ródio, Rh (OH)x.
O Rh (OH)x redissolve a adição de HCl e, assim, forma H3RhCl6, que ainda está dissolvido e mostra uma cor rosa. Depois, H3RhCl6 reage com NH4Cl e NaNOdois para precipitar como (NH4)3[Rh (NÃOdois)6].
Novamente, o novo sólido é redissolvido em mais HCl e o meio é aquecido até que uma esponja de ródio metálico precipite enquanto as impurezas são queimadas..
Seu caráter nobre é utilizado para recobrir peças metálicas com um revestimento das mesmas. Desta forma, os objetos de prata são banhados com ródio para protegê-los de oxidação e escurecimento (formando uma camada preta de AgO e AgdoisS), além disso, eles se tornam mais reflexivos (brilhantes).
Esses revestimentos são usados em peças de joalheria, refletores, instrumentos ópticos, contatos elétricos e filtros de raios-X no diagnóstico de câncer de mama..
Não é apenas um metal nobre, mas também duro. Essa dureza pode ser contribuída para as ligas que compõe, principalmente quando se trata de paládio, platina e irídio; dos quais, os de Rh-Pt são os mais conhecidos. Além disso, o ródio melhora a resistência dessas ligas a altas temperaturas.
Por exemplo, ligas de ródio-platina são usadas como material para fazer vidros que podem dar forma ao vidro fundido; na fabricação de termopares, capazes de medir altas temperaturas (acima de 1000 ºC); cadinhos, buchas para limpeza de fibras de vidro, bobinas de fornos de indução, motores de turbinas de aeronaves, velas de ignição, etc..
O ródio pode catalisar reações como um metal puro ou coordenado com ligantes orgânicos (organoródio). O tipo de catalisador depende da reação específica a ser acelerada, bem como de outros fatores..
Por exemplo, em sua forma metálica pode catalisar a redução de óxidos de nitrogênio, NOx, aos gases do ambiente, oxigênio e nitrogênio:
2 NÃOx → x Odois + Ndois
Essa reação ocorre constantemente no dia a dia: nos conversores catalíticos de veículos e motocicletas. Graças a esta redução, os gases NÃOx eles não poluem as cidades em um grau pior. Para tanto, nanopartículas de ródio mesoporosas têm sido utilizadas, o que melhora ainda mais a decomposição dos gases NO.x.
O composto [RhCl (PPh3)3], conhecido como catalisador Wilkinson, é usado para hidrogenar (adicionar Hdois) e hidroformilato (adicionar CO e Hdois) alcenos, para formar alcanos e aldeídos, respectivamente.
Os catalisadores de ródio são usados brevemente para hidrogenar, carbonilar (adicionar CO) e hidroformilar. O resultado é que muitos produtos dependem deles, como o mentol, um composto químico essencial na goma de mascar; além de ácido nítrico, ciclohexano, ácido acético, organossilício, entre outros.
O ródio, sendo um metal nobre, mesmo que vazasse para o nosso corpo, seus átomos de Rh não podiam (até onde ele sabe) ser metabolizados. Portanto, eles não representam nenhum risco para a saúde; a menos que haja muitos átomos de Rh espalhados no ar, que podem acabar se acumulando nos pulmões e nos ossos.
Na verdade, nos processos de banho de ródio em joias ou joias de prata, os joalheiros são expostos a esses “sopros” de átomos; razão pela qual sofreram desconforto no sistema respiratório. Quanto ao risco de seu sólido finamente dividido, nem mesmo é inflamável; exceto quando queima na presença de OFdois.
Os compostos de ródio são classificados como tóxicos e cancerígenos, cujas cores mancham profundamente a pele. Aqui vemos outra diferença clara em como as propriedades de um cátion metálico variam em comparação com as do metal de.
E, finalmente, em questões ecológicas, a escassa abundância de ródio e sua falta de assimilação pelas plantas torna-o um elemento inofensivo em caso de derramamentos ou resíduos; contanto que seja ródio metálico.
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