Металл родий. Родиевое покрытие. Ювелирное применение благородного родия в изделиях

Родий (лат. Rhodium; обозначается символом Rh) - элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер - 45. По внешнему виду компактный родий – красивый серебристый металл с голубоватым оттенком.

Родий относится к благородным металлам платиновой группы. По сравнению с другими металлами этой группы он более яркий и твёрдый – пластичным становится только при нагревании.

Название элемента в переводе с древнегреческого означает «роза». Это имя он получил благодаря цвету своих типичных соединений - они красные, как и розы.

Родий очень редкий и рассеянный элемент. Среднее содержание его в земной коре 1 10-7 % по массе. Собственных минералов не имеет. Содержится в никелевых и платиновых рудах в виде простого соединения. Также содержится в изоморфной примеси минералов группы осмистого иридия (до 3,3 %), в медноникелевых рудах. Известна и редчайшая разновидность осмистого иридия – родистый невьянскит. В нем до 11,3% родия. Это самый богатый родием минерал.

Родий был открыт в Англии в 1803 году замечательным ученым своего времени Уильямом Гайдом Волластоном. Изучая самородную южноамериканскую платину, он обратил внимание на ярко окрашенный в розовато-красный цвет фильтрат, полученный им из раствора самородной платины в царской водке. Такую окраску раствор приобретал после осаждения платины и палладия. Из этого раствора Волластон выделил темно-красный порошок, прокалил его в атмосфере водорода и получил тяжелый белый металл - родий.

Вплоть до 20-ых годов прошлого столетия Россия закупала родий за рубежом. В стране не было специалистов-аффинеров, свойства родия и его «собратьев» были плохо изучены, а заграничные фирмы держали в секрете способы извлечения и очистки металлов платиновой группы.

В 1918 году в нашей стране открылся Институт по изучению платины и других благородных металлов. В первые же годы в нем были выполнены важные исследования по химии, аффинажу и анализу родия. А в 1925 году из уральской платины был получен первый отечественный родий.

Заслуга в этом принадлежит, прежде всего, выдающемуся ученому-химику Л. А. Чугаеву и его ученикам, впоследствии известным ученым И. И. Черняеву, В. В. Лебединскому и Н. К. Пшеницыну.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РОДИЯ

По внешнему виду компактный родий – красивый серебристый металл с голубоватым оттенком. Он обладает гранецентрированной кубической решеткой, параметр элементарной ячейки а = 0,3803 нм. Плотность при 20°C 12,41 г/см3. Температура плавления 1963 °C, кипения 3727 °C. В отличие от золота и платины родий плохо поддается механической обработке. Поэтому прокатать или протянуть его в проволоку можно лишь при 800...900°C. Проявляет свойства парамагнетика. Отражательная способность поверхности родия 80% для видимой части спектра.

Прочие характеристики:
- теплота плавления - 21,8 кДж/моль;
- теплота испарения - 494 кДж/моль;
- удельная теплоёмкость - 0,244 Дж/(K моль);
- теплопроводность - 150 Вт/(м K).

Родий в природе встречается виде устойчивого изотопа - 103Rh. Наиболее долгоживущие его изотопы с периодами полураспада: 101Rh (3,3 года), 102Rh (207 дней), 102mRh (2,9 года), 99Rh(16,1 дней).

Компактный родий исключительно устойчив к любым химическим воздействиям. Однако если взять сплав родия с цинком или кадмием и растворить его в соляной кислоте, а затем отфильтровать, то получится осадок мелкодисперсного родия, способный взрываться на воздухе.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РОДИЯ

Родий - благородный металл, по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину. На компактный родий не действуют ни кислоты, ни щелочи. Лишь мелко раздробленный родий медленно растворяется в горячей царской водке или концентрированной серной кислоте. Родий весьма устойчив и к действию галогенов: с хлором, бромом и даже фтором он реагирует лишь после продолжительного нагревания. При этом в зависимости от температуры проведения реакций получаются галогениды различного состава. В частности, с хлором образуются хлориды одно-, двух- и трехвалентного родия RhCl, RhCl2, RhCl3. При высоких температурах родий медленно реагирует с серой, превращаясь в сульфиды RhS, RhS2, Rh2S5.

Мелкоизмельченный родий медленно окисляется только при температуре выше 600°C:
4Rh + 3O2 = 2Rh2O3.
Родий при нагревании на воздухе обладает своеобразным поведением. При температуре с 600 до 800 градусов на его поверхности образуется оксидная пленка - Rh2O3. При повышении температуры с 800 до 1000 градусов оксидная пленка на поверхности родия, снова разлагается до металла.

При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой:
2Rh + 6KHSO4 = 2K3Rh(SO4)3 + 3H2.

Гидроксид и оксид родия проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами с образованием комплексов Rh:
Rh2O3 + 12HCl = 2H3RhCl6 + 3H2O;
Rh(OH)3 + 6HCl = H3RhCl6 + 3H2O.

В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность образовывать комплексы 3–, родий взаимодействует с хлором, например:
2Rh + 6NaCl + Cl2 = 2Na3.

При спекании реагирует с расплавами Na2O2 и BaO2:
2Rh + 3BaO2 = Rh2O3 + 3BaO.

Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF6, который образуется при прямом сжигании родия во фторе. Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор или NO:
2RhF6 + 3Cl2 = 2RhF3 + 6ClF.

Родий легко сплавляется с платиной, палладием, медью и другими металлами.

Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высоко токсичными и канцерогенными веществами. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.

Месторождения и добыча родия

Ежегодно в мире добывается менее 30 тонн родия. Главный экспортер этого металла - Южная Африка (приблизительно 80%). Промышленная добыча родия сложна, поскольку металл происходит в рудах, смешанных с другими металлами, такими как палладий, серебро, платина и золото.

Раньше, основные залежи находились в России. На Урале были найдены внушительные запасы самородной платины. Но, теперь, их уже разработали. Сегодня по запасам родия лидирует Мексика. За ней следуют Южная Африка и Колумбия. Есть содержание драгоценного металла в золотых песках США.

Получение родия

Технология выделения родия зависит прежде всего от вида и состава перерабатываемого сырья. Рассмотрим получение родия из самородной платины.

С приисков сырая платина поступает на аффинажный завод, где ее загружают в фарфоровые котлы и обрабатывают царской водкой. Процесс идет при нагревании в течение суток. В результате родий переходит в раствор.

Затем на раствор действуют хлористым аммонием, чтобы осадить и отделить платину. Оставшийся раствор упаривают: образуется осадок, который состоит из нескольких солей. В нем до 6% родия. Этот осадок растворяют в воде и еще раз тем же способом отделяют платину. А раствор, в котором остались родий, рутений и палладий, по мере накопления направляют на очистку и разделение.

Далее нитритом натрия NaNO2 осаждают и отделяют от раствора осадок гидроокисей неблагородных металлов; родий при этом остается в растворе в форме Na3. После этого с помощью NH4Cl из раствора на холоду выделяют родий; он уходит в виде малорастворимого комплекса (NH4)2Na. Однако при этом вместе с родием в осадок переходит и иридий; другие же платиновые металлы – рутений, палладий и остатки платины – остаются в растворе.

Осадок растворяют в разбавленном едком натре и из этого раствора действием аммиака и NH4Cl снова осаждают родий – теперь уже в форме другого комплексного соединения . Осадок отделяют и тщательно промывают раствором хлористого аммония.

Полученный садок снова загружают в котел с соляной кислотой и нагревают несколько часов. Происходит реакция:
2 + 6HCl > 2 +3NO2 + 3NO + 3H2O
с образованием нового комплексного соединения родия ярко-желтого цвета. Это триаминтрихлорид родия. Его тщательно промывают водой и только после этого приступают к выделению металлического родия.

Соль загружают в печь и прокаливают несколько часов при 800...900°C. Комплексное соединение разлагается и образуется порошкообразный продукт смеси родия с его окислами. После охлаждения порошок еще раз тщательно промывают разбавленной царской водкой для удаления оставшегося незначительного количества неблагородных примесей, а затем снова загружают в печь и восстанавливают до металла, прокаливая в атмосфере водорода.

ПРИМЕНЕНИЕ РОДИЯ

Цена родия высока не только потому, что элемент драгоценный, но и потому что отраслей, где он нужен, больше чем самого металла. Однако, применяют его только там, где ему нет более дешевой и распространенной альтернативы.

Львиная доля добываемого родия потребляется автомобильной промышленностью. Отличные каталические свойства металла позволяют производить из его сплавов нейтрализаторы выхлопных газов.

Сплав родия с платиной является очень эффективным катализатором при производстве азотной кислоты путём окисления аммиака воздухом. Именно в этой сфере родию как металлу-катализатору нет аналогов.

Родий в сплавах с иридием и (или) платиной используют при производстве термопар, которые применяются для эффективного измерения высоких температур до 2200 градусов по Цельсию.

Крупный потребитель родия – стекольная промышленность. Из сплава родия с платиной (обычно 7% Rh) делают сосуды для плавления стекломассы и получения тончайших стеклянных и кварцевых нитей. Здесь родий также практически незаменим.

Поверхность родия обладает высокой отражательной способностью (80%) для видимой части спектра. Отражательная способность родия меньше, чем у серебра (95%), но зато его стойкость к действию корродирующих газов и высоких температур намного больше. Родированные поверхности не тускнеют даже в атмосфере вольтовой дуги. Поэтому родием покрывают рефлекторы прожекторов и технические зеркала прецизионных измерительных инструментов самого различного назначения.

Металлический родий используется для производства зеркал подвергающихся сильному нагреву (калению) для мощных лазерных систем (например фтороводородных лазеров), а так же для производства дифракционных решеток к приборам для анализа вещества (спектрометры).

Из драгоценного металла и фильтры жидкокристаллических мониторов. Потребность в них растет с каждым годом. Требуется все больше и больше родия на эту отрасль промышленности.

Родиевые детекторы применяются в реакторах для измерения нейтронного потока.

Существуют драгоценные минералы, кристаллы которых в искусственных условиях растут только на фильтрах из сплава платины и родия.

Родирование

Родий имеет красивый серебристо-белый оттенок, за который он очень ценится в ювелирной отрасли. Его отражательная способность очень велика, металл сверкает и переливается, его блеск великолепен. Поэтому родирование становится все более популярной процедурой в ювелирных мастерских.

Родирование – это нанесение тонкого слоя родия (0,1 – 0, 25 мкм) на поверхность ювелирных изделий. Покрытие улучшает не только внешний вид металлов, придавая поверхности платиновый блеск, но и их химические и механические свойства. Кроме того, родий не тускнеет со временем.

Достоинства родирования:
- блестящий платиновый цвет;
- стойкость изделия к механическим повреждениям, царапинам и т.п.

Недостатки родирования: - нельзя чистить ювелирное украшение с применением абразивов, так как можно повредить покрытие;
- после каждого ремонта изделия, его придется заново покрывать родием.

Родиевое покрытие не вечно, но срок его службы зависит от нескольких факторов, главный из которых - толщина. По опыту пользования, возобновление родиевого слоя на кольцах, серьгах, цепочках требуется раз в пять лет и реже – в зависимости от интенсивности использования изделия. Во многих случаях качественно выполненное родирование украшает металл десятилетиями.

ЦЕНА РОДИЯ НА МИРОВОМ РЫНКЕ

Известно всем, что драгоценные металлы не могут стоить дешево. А так как к этой категории относится и родий, цена за грамм металла, который к тому же является достаточно редким, тоже довольно высока.

Вплоть до ноября 2008 года стоимость родия неумолимо росла, достигнув своей шокирующей критической отметки в 10 100 долларов за тройскую унцию (около 31,5 грамма), после чего рухнула до 900 долларов.

На графике представлена цена родия за тройскую унцию в долларах США за последние 10 лет. Как видим, своего максимума родий достиг в 2008 году. Это и был звездный час родия: цена на него в 10 раз превысила цену на золото. С 2012 года цена драгоценного металла платиновой группы несколько стабилизировалась.

На графике представлена цена родия за тройскую унцию в долларах США с мая 2015 год.

Происхождение и свойства родия

Россия долгое время закупала родий за рубежом, вплоть до 20-ых годов прошлого столетия. Это при том, что открыл элемент англичанин Уильям Гайдом еще в 1803-ем. Да и запасы родия в России одни из самых крупных в мире.

Дело в том, что редкий металл содержится только в самородной платине, и то только в сотых долях процента. Чтобы добыть килограмм родия, надо переработать тонны , а ее как раз до первой четверти 20-го столетия в нашей стране не умели очищать от примесей.

Европейские же ученые не спешили делиться с россиянами технологией извлечения родия, палладия и других ценных добавок, содержащихся в самородной платине.

Так что власти советов пришлось в 1918-ом создать отечественный центр изучения платины. Первый добытый родий из нее россияне извлекли только в 1925-ом. Важность произошедшего можно понять, если вспомнить, сколько сейчас стоит унция редкого металла. Английская мера веса равна 28-ми граммам, а просят за нее не менее 7-ми тысяч долларов.

Применение родия

Цена родия высока не только потому, что элемент драгоценный, но и потому что отраслей, где он нужен, больше чем самого металла. Если его запасы были внушительнее, то родий пригодился бы при получении чистого графита. Его используют в реакторах атомных станций. Обладает дорогостоящий элемент и обеззараживающими свойствами, к примеру, очищает воду.

Но, применяют родий только там, где ему нет более дешевой и распространенной альтернативы. Каждый год несколько сотен килограммов металла тратят на производство азотной кислоты. Без сеток из родия с платиной вещество не получить. Металлическая основа служит катализатором при химической реакции.

Без металла родия не обходится производство посуды для химических лабораторий. Драгоценный элемент не вступает в реакцию, практически ни с какими элементами. В колбах и пробирках из родия можно смешивать любые вещества.

Без металла, размещенного под 45-ым номером в , невозможно измерить высокие температуры. Родий настолько устойчив к жару, что используется для производства термопар. Это датчики температуры из двух соединенных проводников. Детали из родия способны зафиксировать, не оплавившись при этом, температуру в 1800 градусов Цельсия.

45-ый элемент нужен при изготовлении выхлопных систем автомобилей. В них металл выступает в роли катализатора. Родием покрывают зеркала измерительной техники. Редкий элемент чуть уступает по отражающим свойствам , зато, устойчив к газам, способным вызвать коррозию элементов.

Из драгоценного вещества и фильтры жидкокристаллических мониторов. Потребность в них растет с каждым годом. Требуется все больше и больше родия на эту отрасль промышленности. Есть драгоценные минералы, которых в искусственных условиях растут только на фильтрах из сплава платины и родия.

Покрытия из металла №45 необходимы некоторым драгоценным украшениям. Пленка редкого металла делает изделия сверкающими. Родий отражает 80% лучей видимого спектра. Украшения с родием не теряют блеска долгие годы. Кстати, холодное сияние родия отлично подчеркивает переливы бриллиантов и фианитов. Редким металлом стараются покрывать .

В нем часто содержится , который у 20% людей вызывает аллергию, покраснение и зуд кожи. Напыление родия не дает опасному металлу контактировать с телом. К тому же, изделия с элементом №45 не царапаются, не окисляются, устойчивы к температурам. Изделия с редким металлом называют родированными.

И все же, по возможности ювелиры стараются заменить родий другими драгоценными металлами, к примеру . Он немного уступает по характеристикам элементу №45, но более доступен. Геологи оценивают мировые запасы родия всего в несколько тонн. Каждый год человечество расходует примерно полтонны.

Месторождения и добыча родия

Раньше, основные залежи находились в России. На Урале были найдены внушительные запасы самородной платины. Но, теперь, их уже разработали. Сегодня по добыче и запасам родия лидирует Мексика. За ней следуют Южная Африка и Колумбия. Есть содержание драгоценного металла в золотых песках США. Остальные страны довольствуются крохами.

Роза – царица цветов, а родий , судя по всему, — царь металлов. Название элемента в переводе с древнегреческого означает именно «роза». Правда, когда редкий металл называли, ему еще не нашли применение, поэтому и не подозревали о важности его персоны. Имя родий получил благодаря цвету своих типичных соединений, — они красные, как и розы.

Лишится данного металла, человечество не может. Поэтому, разрабатывают технологию добычи родия из радиоактивных отходов. Металл №45 накапливается в них. На тонну осколков приходится до 180-ти граммов элемента.

Атомная энергетика так развита, что добыча родия из отходов ее производство по объемам должно превысить количество металла, извлекаемое из руд земной коры. Физики так же трудятся над схемами новых реакторов, в которых будет накапливаться еще больше металла №45.

Можно потерять весь родий, если растворить его сплав с в соляной кислоте, а после, отфильтровать. Реакция даст осадок родия , называемый мелкодисперсным. Он взрывается на воздухе.

Так что, разом пропадут и запасы царя драгоценных металлов и, пожалуй, земли, окружающие точку взрыва. Мелкодисперсное состояние металла единственное, в котором он не устойчив. Компактный элемент №45, как уже говорилось, не реагирует ни на какие «раздражители».

Появляется одно желание - оно должно оставаться таким же красивым, изящным и привлекательным даже спустя многие годы. Для этого следует прикладывать немало усилий, а иногда и средств. Но обычно времени не хватает даже на элементарную домашнюю чистку, не говоря уже про походы к ювелирам. Именно для этого было изобретено родирование ювелирных изделий.

Что собой представляет элемент родий?

Родий в ювелирных изделиях используется довольно-таки часто. Он считается благородным представителем платиновой группы. Это яркий металл с необычайной крепостью. Главная его особенность - родий не подвержен окислению на воздухе и воздействию кислот. Внешне это светлый металл, очень похожий на серебро, имеющий стальной отблеск, но в отношении твёрдости остальные драгоценные металлы ему уступают. Он при нагревании становится пластичным и хорошо взаимодействует с другими металлами, многие мастера активно используют родий в ювелирных изделиях, создавая прекрасные украшения.

Секрет родирования

Как используется родий в ювелирных изделиях? Давайте разберемся, что такое родирование. Это покрытие любого драгоценного металла тонким слоем (от 0,1 до 1 мкм) родия. Такая процедура придаёт металлу высокую прочность, иммунитет к окислению и воздействию некоторых химических веществ, а также некоторые другие преимущества:

Защита от перепадов температуры (холод, жара, сухой или влажный воздух).
Украшение приобретает абсолютно другой внешний вид. Появляется красивый стальной блеск, который со временем не пропадает.
Отпадает необходимость в постоянной чистке, ведь родий не позволяет крупным частицам грязи ложиться на поверхность изделия.
Тонкий слой этого металла прекрасно выделяет на своём фоне благородные камни: бриллианты, рубины, изумруды, сапфиры.

Сколько стоит покрытие ювелирных изделий родием? Цена изделия будет зависеть, прежде всего, от того, из какого метала оно изготовлено. То есть украшение из дешевого метала можно купить за 1500-2000 рублей. Соответственно, из дорогого метала изделие будет стоить намного дороже.

Как проходит сама процедура нанесения металла

Как используется родий в ювелирных изделиях? Сложный ли процесс его нанесения на украшение? Сам процесс покрытия одного металла другим не является сложным, и провести его может любой ювелир "средней руки", но необходимо доверять только специалистам своего дела. Поэтому выбирать следует только проверенных мастеров.

Чтобы понять, как проводится процесс родирования, достаточно заглянуть в учебник физики седьмого класса, но можно объяснить и парой предложений:

Лучше всего проводить родирование на новых украшениях, на поверхности которых нет изъянов и повреждений. Тогда слой родия ляжет точнее и тоньше, как вывод: меньше затраты, красивее вещь.
Украшение полируют, тщательно обезжиривают и промывают. Слой родия должен составить единое целое с другим драгоценным металлом и любая прослойка из грязи или микрочастиц пыли может послужить причиной неудачи.
Основой всего процесса является та же физика, а точнее, явление гальванизации. В с определённым раствором опускают ювелирное украшение и подают электрический ток. Под его действием из раствора выделяется родий и тончайшим слоем покрывает изделие. Силой тока и длительностью процесса можно свободно варьировать толщину покрывающего слоя. В среднем процесс занимает несколько минут.

Недостатки процесса родирования

Покрытие родием ювелирных изделий имеет множество плюсов. Но как бы данный элемент периодической таблицы ни был хорош, у него есть и свои недостатки. Они несущественны, но лучше ознакомиться с ними заранее.

Сама процедура покрытия не занимает много времени, но требует определённых инструментов и умения с ними обращаться. Настоящие ювелиры, которые способны работать с родием, берут достойную плату за своё искусство. Поэтому приняв решение покрыть свою ювелирную вещь родием, клиент должен быть готовым вложить в это определённые средства.
Настоящие ценители драгоценных изделий считают, что родий скрывает природную красоту металлов. И в случае нанесения он перекрывает истинную ценность украшения.
К сожалению, родий невозможно спаять. При деформации украшения слой родия приходится наносить заново по всей поверхности, повторять изначальную процедуру. А так как даже самый толстый слой родия со временем стирается, то рано или поздно это придётся делать.
Если хозяин изделия, покрытого родием, соберётся его продать, то это доставит некоторые хлопоты при оценке. Ювелиру будет не очень просто определить металл, из которого изначально было изготовлено украшение. Что делать, если был использован родий в ювелирных изделиях? Цена на чистый родий довольно-таки высокая. Но учитывая то, что верхний слой придётся нарушить, чтобы узнать из какого метала изготовлено украшение, то стоимость изделия может существенно пострадать.

Как было указано выше, пристального ухода за такими изделиями не требуется, достаточно выполнять следующее:

Раз в несколько месяцев протирать украшение. В качестве жидкости для протирки лучше всего использовать обыкновенный шампунь.
Ни в коем случае нельзя применять какие-либо химические вещества для очистки покрытия от мелкой грязи.
Не использовать материалы с мелкой крошкой для чистки.

Самым лучшим вариантом является предоставление выбора действий профессионалу. Просто отнести изделие ювелиру.

Те, кто не имеет отношения к драгоценным металлам и видит их только в ювелирных изделиях, порой недооценивают родий. Опровергнуть это мнение может один занимательный факт.

Когда-то на фабрике по переработке родия существовала уникальная ступка для измельчения драгоценного металла. На вид она была обыкновенной, разве что весила 30 кг. Однако её цена оказалась соизмерима со стоимостью… всего завода. А всё потому, что материалом для ступки стал очень редкий благородный металл – родий.

Что такое родий?

В периодической системе Д.И. Менделеева он известен как 45 элемент, который в реальности является одним из самых редких на Земле драгоценных металлов.

Родий был открыт в 1803 году известным английским учёным Уильямом Гайдом Волластоном. В самородном растворе платины исследователь обнаружил ярко-розовый порошок. После прокатки в атмосфере водорода красноватый порошок превратился в тяжёлый металл белого цвета, внешне напоминающий алюминий.

За особый оттенок он получил название ροδον, что в переводе с греческого означает «роза».

История родия

Количество родия в платине измеряется в долях процента, и долгое время драгоценный металл был практически недосягаем.

В 1819-1824 годах на Урале обнаружили богатейшие россыпи так называемой сырой (то есть самородной) платины. Уже через несколько лет после этого её количество составляло около двух тонн. Для дальнейшей обработки платину отправляли в Петербург, а родий и другие сопровождающие её металлы – в отходы.

Только в 40-х годах XIX века профессор Казанского университета К.К. Клаус заинтересовался уральскими месторождениями и нашёл в них «не малое количество родия, иридия, осмия и палладия». Тогда же учёный открыл ранее неизвестный металл платиновой группы – рутений.

Несмотря на то, что до начала XX века в России добывалось около 95 % мировых запасов платины, применение сопутствующим ей редким металлам так и не нашли, и продавали родий за рубеж, можно сказать, за бесценок.

В 1918 году в нашей стране открылся Институт по изучению платины и других благородных металлов, где проводились важнейшие исследования родия. И уже в 1925 году редчайший металл был впервые получен в СССР.

До сих пор его, как и остальные металлы платиновой группы, получают из «сырой» платины или в процессе аффинажа золота. Однако даже в наше время свойства этого невероятно редкого элемента до конца не изучены.

Почему ценится родий?

Высокая температура плавления (1960 градусов) и устойчивость к внешним воздействиям сделали его популярным во многих сферах промышленности, в том числе химической, стекольной и ювелирной.

Мировые запасы родия составляют всего несколько десятков тонн. Несмотря на то, что стоимость родия в несколько раз выше, чем золота, спрос на него возрастает с каждым годом.

По сравнению с другими металлами платиновой группы родий более яркий и твёрдый – пластичным он становится только при нагревании.

Родий не окисляется на воздухе, ему не страшна влажная среда, влияние кислот, серы, хлора, фтора и других агрессивных сред. Благодаря высокой прочности, родий более долговечен, чем другие металлы. Его отражающая способность – около 80%. Конечно, она ниже, чем у серебра, но стойкость к коррозии и температурному воздействию у родия намного выше.

Именно поэтому его используют в качестве защитно-декоративного покрытия украшений из золота и серебра.

Родирование

На ювелирные украшения металл наносится с помощью электрохимической реакции. Нанесение гальванического покрытия требует особого внимания, точности соблюдения самого технологического процесса и подготовки к нему.

Изделие проходит несколько этапов: ультразвуковую мойку, обезжиривание в растворах щелочи и серной кислоты, промывку и обработку в парогенераторе. На завершающем этапе поверхность обрабатывается специальным маркером под воздействием электрического тока либо полностью окунается в гальваническую ванну.

Родий – металл с белым блеском, поэтому особенно выгодно покрытие смотрится на украшениях из белого золота и серебра. В изделиях из красного золота с помощью декоративного покрытия достигается сочетание в одном украшении сразу нескольких оттенков металла без использования спайки разных сплавов.

Традиционно родием покрываются места закрепки ювелирных камней (например, бриллиантов или сапфиров), чтобы подчеркнуть блеск ювелирных вставок.

Чёрное родирование

Ювелирами часто используется чёрное родиевое покрытие, которое придаёт украшениям чуть состаренный или, напротив, свежий современный вид, а камни на таком «фоне» выглядят более яркими и выразительными. От чего же зависит цвет родия?

Если внимательно прочитать состав на упаковках родия различного оттенка, вы заметите, что все они отличаются лишь одним компонентом – раствором солей. От него-то из зависит цвет будущего покрытия. В остальном же родий различных цветов абсолютно идентичен, а значит, сохраняет все те же свойства, что и привычный нам светлый металл.

Уход за родированными изделиями

Прежде всего необходимо помнить, что родирование – это всего лишь покрытие, тонкий защитный слой на поверхности украшения. Поэтому забудьте про порошки, наждачную бумагу и другие абразивные вещества, применяя которые, вы рискуете испортить изделие.

В том случае, если родаж повредился, самое лучшее – обратиться к специалисту, который в короткие сроки восстановит декоративное покрытие. Если такой возможности нет, используйте те же методы, что и для очистки серебра.

Родий (лат. Rhodium ; обозначается символом Rh) - элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 45. Это самый яркий и твердый металл из всей платиновой группы.

Атомный номер - 45

Атомная масса - 102,91

Плотность, кг/м³ - 12400

Температура плавления, °С - 1966

Теплоемкость, кДж/(кг·°С) - 0,247

Электроотрицательность - 2,2

Ковалентный радиус, Å - 1,25

1-й ионизац. потенциал, эв - 7,46

История открытия родия

Элемент №45 открыт в Англии в 1803 г. замечательным ученым своего времени Уильямом Гайдом Волластоном. Изучая самородную южноамериканскую платину, Волластон обратил внимание на ярко окрашенный в розовато-красный цвет фильтрат, полученный им из раствора самородной платины в царской водке. Такую окраску раствор приобретал после осаждения платины и палладия.

Из этого раствора Волластон выделил темно-красный порошок, прокалил его в атмосфере водорода и получил тяжелый белый металл. По окраске раствора и нарекли новый элемент: ροδοεις – значит «розовый».

В 1819...1824 гг. на Урале были открыты богатейшие россыпи самородной или, как ее еще называют, «сырой» платины. Анализ этой платины, произведенный обер-бергмейстером Архиповым и обер-бергпробирером Яковлевым, указал на присутствие в ней родия. Уже в 1828 г. на Урале добыли неслыханное по тем временам количество самородной платины – более полутора тонн. Для переработки ее перевозили в Петербург, где из нее извлекали относительно чистую платину.

Родий же и другие драгоценные металлы платиновой группы в то время шли в отходы.

В начале 40-х годов, заинтересовавшись уральской платиной, профессор Казанского университета К.К. Клаус обнаружил в отходах «не малое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия», а вслед за тем открыл новый платиновый металл рутений.

Как свидетельствуют документы, к 1843 г. на Монетном дворе в Петербурге скопилось около полутора тонн отходов платинового производства. Но использовать их не умели и потому продали за границу практически за бесценок. А после прекращения переработки сырой платины в России (это случилось в 1867 г.) всю добываемую на Урале самородную платину даже без пошлины стали вывозить за границу.

Цена металла определялась лишь содержанием платины, а металлы, еще более редкие и ценные – родий, иридий и осмий, – при этом не учитывались и фактически вывозились бесплатно.

Вплоть до Октябрьской революции Россия, где добывали почти всю платину мира (90...95% мировой добычи), не очищала самородный металл и вынуждена была за огромные суммы приобретать в Европе родий и другие платиноиды, извлеченные из русской уральской платины. В старой России не было специалистов-аффинеров, свойства родия и его «собратьев» были плохо изучены, а заграничные фирмы держали в секрете способы извлечения и очистки металлов платиновой группы.

После Октябрьской революции Советское правительство сразу же приняло решительные меры для создания отечественной промышленности благородных металлов, «нашего исконного естественного богатства», как писал о них профессор Л.А. Чугаев.

Прежде всего необходимо было разработать научные основы производства платиновых металлов, а значит, хорошо изучить их физико-химические свойства. Вот почему уже в мае 1918 г. был создан и начал работать Институт по изучению платины и других благородных металлов, вошедший в 1934 г. в Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова АН СССР.

В первые же годы в институте были выполнены важные исследования по химии, аффинажу и анализу родия. А в 1925 г. из уральской платины был получен первый отечественный родий.

Заслуга в этом принадлежит прежде всего выдающемуся ученому-химику Л.А. Чугаеву и его ученикам, впоследствии известным ученым И.И. Черняеву, В.В. Лебединскому, Н.К. Пшеницыну.

Содержание родия в природе

Родий содержится в платиновых рудах, в некоторых золотых песках Южной Америки. До 43 % родия содержится в мексиканском золоте.

Получение родия

Извлечение родия и очистка его от неблагородных и благородных примесей связана с исключительно сложными, длительными и трудоемкими операциями. Это неизбежно: родий относится к числу наиболее редких элементов. К тому же он рассеян, собственных минералов не имеет. Находят его вместе с самородной платиной и осмистым иридием.

Технология выделения родия зависит прежде всего от вида и состава перерабатываемого сырья. Расскажем для примера, как извлекают родий из самородной платины.

С приисков сырая платина поступает на аффинажный завод, где отделяют благородные металлы от неблагородных примесей и разделяют сами драгоценные металлы. Делается это так.

Сырую, платину загружают в фарфоровые котлы и обрабатывают царской водкой. Процесс идет при нагревании в течение суток. Родий, а вместе с ним почти вся платина, палладий, неблагородные металлы (железо, медь и другие), частично рутений и иридий переходят в раствор, а в осадке остаются осмистый иридий, кварц, хромистый железняк и другие минеральные примеси.

Сначала на раствор действуют хлористым аммонием, чтобы осадить и отделить платину. Оставшийся раствор упаривают: образуется осадок, который состоит из нескольких солей. В нем до 6% родия; присутствуют также палладий, рутений, иридий, платина (всю ее с помощью NH 4 Cl отделить не удается) и неблагородные металлы. Этот осадок растворяют в воде и еще раз тем же способом отделяют платину. А раствор, в котором остались родий, рутений и палладий, по мере накопления направляют на очистку и разделение.

Родий извлекают разными способами. Например, по способу, предложенному советским ученым В.В. Лебединским в 1932 г., вначале нитритом натрия NaNO 2 осаждают и отделяют от раствора осадок гидроокисей неблагородных металлов; родий при этом остается в растворе в форме Na 3 . После этого с помощью NH 4 Cl из раствора на холоду выделяют родий; он уходит в виде малорастворимого комплекса (NH 4) 2 Na. Однако при этом вместе с родием в осадок переходит и иридий; другие же платиновые металлы – рутений, палладий и остатки платины – остаются в растворе. Итак, родий в осадке, и нас теперь интересует уже только этот осадок. Что с ним происходит дальше?

Осадок растворяют в разбавленном едком натре и из этого раствора действием аммиака и NH 4 Cl снова осаждают родий – теперь уже в форме другого комплексного соединения . Осадок отделяют и тщательно промывают раствором хлористого аммония.

На этом очистка родия еще не закончена. Осадок снова загружают в котел с соляной кислотой и нагревают несколько часов. Происходит реакция:

2 + 6HCl → 2 +3NO 2 + 3NO + 3H 2 O

с образованием нового комплексного соединения родия ярко-желтого цвета. Это триаминтрихлорид родия. Его тщательно промывают водой и только после этого приступают к выделению металлического родия.

Вот каким долгим и сложным путем получается чистый родий.

Физические свойства родия

Родий - металл, серебристо-серого цвета. Имеет высокий коэффициент отражения электромагнитных лучей видимой части спектра, поэтому широко используется для изготовления «поверхностных» зеркал.

Родий - металл исключительно стойкий к действию многих веществ. Он не растворяется не только в обычных кислотах, но и в царской водке. Температура плавления родия - около двух тысяч градусов (1966°С). В жидком состоянии родий растворяет до семи процентов углерода, а при охлаждении выделяет растворенный углерод в виде графита.

Родий достаточно пластичен, и из него можно изготовить фольгу методом прокатки (хотя для этого потребуется несколько промежуточных отжигов для рекристаллизации). Этот металл отличается несколько своеобразным поведением при нагревании на воздухе. Он устойчив до температуры 800 градусов, а затем на поверхности родия появляется пленка оксида Rh2O3, который, при дальнейшем повышении температуры до 1000 градусов, снова разлагается до металла.

Химические свойства родия

Все спутники платины известны как хорошие катализаторы, особенно в состоянии большого измельчания, как говорят химики, в виде "черни".

Большинство металлов в компактном состоянии обладает специфическим, так называемым металлическим блеском и "белым", "светлым" цветом. Исключение составляют медь, золото и немногие другие цветные металлы, у которых сохраняется свой характерный для них цвет и при измельчении. Однако тонкие порошки других металлов имеют серый цвет, а тончайший порошок - черный или почти черный. Отсюда и химическое, а затем и техническое название - "чернь".

Родиевая "чернь" растворима в кислотах, в то время как родий в слитке, как уже указывалось, нерастворим даже в царской водке. Каталитическая активность родиевой "черни" настолько велика, что винный спирт быстро переходит в ее присутствии в уксусную кислоту. К тону же родиевый катализатор стоек против ядов, отравляющих катализаторы.

Родий - благородный металл, по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину.

Металлический родий растворяется в царской водке при кипячении, а также электрохимически, анодно - в смеси перекиси водорода и серной кислоты.

Родий характеризуется высокой химической устойчивостью. С неметаллами он взаимодействует только при температуре красного каления. Мелко измельчённый родий медленно окисляется только при температуре выше 600 °C:

4Rh + 3O 2 = 2Rh 2 O 3 .

При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой, раствором гипохлорита натрия и бромоводорода. При спекании реагирует с расплавами гидросульфата калия KHSO 4 , пероксида натрия Na 2 O 2 и пероксида бария BaO 2:

2Rh + 6KHSO 4 = 2K 3 Rh(SO 4) 3 + 3H 2 ,

2Rh + 3BaO 2 = Rh 2 O 3 + 3BaO.

В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность образовывать комплексы 3- , родий взаимодействует с хлором, например:

2Rh + 6NaCl + Cl 2 = 2Na 3 .

При действии на водные растворы солей и комплексов родия (III) щелочами образуется осадок гидроксида родия Rh(OH) 3:

Na 3 + 3NaOH = Rh(OH) 3 ↓ + 6NaCl.

Гидроксид и оксид родия (III) проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами с образованием комплексов Rh (III):

Rh 2 O 3 + 12HCl = 2H 3 RhCl 6 + 3H 2 O,

Rh(OH) 3 + 6HCl = H 3 RhCl 6 + 3H 2 O.

Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF 6 , который образуется при прямом сжигании родия во фторе. Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор или оксид азота (II) NO:

2RhF 6 + 3Cl 2 = 2RhF 3 + 6ClF.

В низших степенях окисления +1 и +2 родий образует комплексные соединения.

Применение родия

Если бы родий был более доступным металлом, его можно было бы применять для получения чистейшего графита, столь необходимого во многих отраслях современной техники. Родий обеззараживает воду

Биологическая роль родия и его физиологическое воздействие

Родий не играет биологической роли.

Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высоко токсичными и канцерогенными веществами. LD 50 хлорида родия для крыс - 12,6 мг/кг. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.