როდიუმი
როდიუმი (Rhodium) არის იშვიათი ქიმიური ელემენტი. იგი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის, მაგარი, ინერტული გარდამავალი მეტალია, შედის პლატინის ჯგუფში. მისი ქიმიური სიმბოლოა Rh, ხოლო ატომური ნომერია 45. ბუნებაში გავრცელებული როდიუმი შედგება მხოლოდ ერთი იზოტოპისაგან - 103Rh.
როდიუმი 1803 წელს ვ.ჰ. ვოლასტონმა აღმოჩინა პლატინის და ნიკელის საბადოებში პლატინის ჯგუფის სხვა მეტალებთან ერთად. როდიუმი ძირითადად გამოიყენება როგორც კატალიზატორი სამ-საფეხურიან კატალიზურ გარდაქმნებში. როდიუმი ინერტულია კოროზიის მიმართ, მაგრამ აგრესიულია და ამიტომაც როდიუმი გვხვდება პლატინასა და პალადიუმთან შენადნობის სახით, რომელიც გამოიყენება მაღალ ტემპერატურაზე და კოროზიამედეგი შეფუთვისათვის. თეთრი ოქრო ხშირად დაფარულია როდიუმის თხელი ფენით, რაც აუმჯობესებს მის თვისებებს.
როდიუმის დეტექტორები გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში ნეიტრონების ნაკადის დონის გასაზომად.
ვილიამ ჰაიდ ვოლესტონი
(William Hyde Wollaston)
ისტორია
როდიუმი (ბერძულ. rhodon ნიშნავს "ვარდს") 1803 წელს აღმოაჩინა ვ. ჰ. ვოლასტონმა. იგი ნედლეულად იყენებდა პლატინის საბადოს სამხრეთ ამერიკიდან. საბადოს ხსნიდა სამეფო წყალში და მჟავას ანეიტრალებდა ნატრიუმის ჰიდროქსიდით. შემდგომში ამონიუმის ქლორიდის (NH4Cl) დამატებით გამოილექებოდა ამონიუმქლორპლატინატი. სხვა მეტალების უმეტესობა, მათ შორის სპილენძი, ტყვია, პალადიუმი და როდიუმი ილექებოდა თუთიასთან ერთად. განზავებულ აზოტმჟავაში იხსნებოდა პალადიუმი და როდიუმი, რომელსაც შემდგომ ხსნიდნენ სამეფო წყალში და როდიუმი გამოილექებოდა ნატრიუმის ქლორიდის დამატებით Na3[RhCl6]·nH2O -ის სახით. შემდგომ ნალექს რეცხავდნენ ეთანოლით და მოვარდისფრო-წითელი ნალექი ურთიერთქმედებდა თუთიასთან. ეს უკანასკნელი იონურ ნაერთებში ჩაენაცვლებოდა როდიუმის ნაცვლად და როდიუმი გამოიყოფოდა თავისუფალი მეტალის სახით.
აღმოჩენის შემდეგ, როგორც იშვიათ ელემენტს - როდიუმს ჰქონდა უმნიშვნელო გამოყენება. მაგალითად, საუკუნის დასაწყისში როდიუმშემცველი თერმოწყვილები გამოიყენებოდა ტემპერატურის გასაზომად 1800°C-ზე ზევით. შემდგომ იყენებდნენ დეკორატიული და კოროზიამედეგ საფარებად , კატალიზატორებად ქიმიურ რეაქციებში.
გავრცელება
დედამიწის ქერქში როდიუმი დაახლოებით არის 1 ×10-7% (მასის მიხედვით). იგი ყოველთვის გვხვდება საბადოებში შერეული სხვა მეტალებთან ერთად, როგორიცაა პალადიუმი, ვერცხლი, პლატინა და ოქრო. პლატინის საბადოებიდან მას ექსტრაგირებენ თეთრი ინერტული მეტალის სახით, რომელიც ძნელად იძლევა შენადნობებს.
როდიუმის ძირითადი წყარო არსებობს სამხრეთ აფრიკაში, ურალის მთის მდინარეების ქვიშაში და ჩრდილოეთ ამერიკაში. როდიუმის ძირითადი ექსპორტიორია სამხრეთ აფრიკა (> 80%), შემდეგია რუსეთი. ამ ელემენტის წლიური წარმოება შეადგენს დაახლოებით 25 ტონას. 2007 წლის ოქტომბერში როდიუმი დაახლოებით რვაჯერ ძვირი იყო ოქროზე და 450-ჯერ ძვირი ვერცხლზე.
იზოტოპები
ბუნებაში გავრცელებულია როდიუმის მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპი 103Rh. ყველაზე მდგრადი რადიოიზოტოპებია 101Rh (ნახევარდაშლის პერიოდი - 3.3 წელი), 102Rh (ნახევარდაშლის პერიოდი - 207 დღე), 102მეტაRh (ნახევარდაშლის პერიოდი - 2.9 წელი) და 99Rh (ნახევარდაშლის პერიოდი - 16.1 დღე).
ოც სხვა რადიოიზოტოპს აქვს ატომური წონა 92.926u (93Rh)-დან 116.925 u (117Rh)-მდე. მათი უმეტესობის ნახევარდაშლის პერიოდი ერთ საათზე ნაკლებია. გამონაკლისია 100Rh (ნახევარდაშლის პერიოდი - 20.8 საათი) და 105Rh (ნახევარდაშლის პერიოდი - 35.36 საათი). აგრეთვე არსებობს მეტა მდგომარეობა, რომელთაგან ყველაზე სტაბილურია 102მეტაRh (0.141 MeV) ნახევარდაშლის პერიოდი - 2.9 წელი და 101მეტაRh (0.157 MeV) ნახევარდაშლის პერიოდი - 4.34 დღე.
ფიზიკური თვისებები
როდიუმი წარმოადგენს მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის მბზინავ მეტალს. იგი მაგარია და აქვს გაწელვისა და სინათლის არეკვლის უნარი. როდიუმის კრისტალი წარმოადგენს წახნაგცენტრირებულ კუბს. მისი სიმკვრივეა 12.41გ/სმ3, ხოლო ლღობის ტემპერატურა - 1963°C.
როდიუმი მდებარეობს პერიოდული სისტემის მე-9 ჯგუფში. მას სავალენტო შრეზე გააჩნია არატიპიური ელექტრონული კონფიგურაცია, რომელიც ასევე შეიმჩნევა მეზობელ ნაერთებში ნობიუმში (41), რუთენიუმში (44), როდიუმში (45) და პალადიუმში (46).
ქიმიური თვისებები
მეტალური როდიუმი წარმოქმნის ოქსიდს გაცხელების დრო. ატმოსფეროდან ჟანგბადი აბსორბირდება მხოლოდ მისი ლღობის წერტილზე, მაგრამ გამყარებისას როდიუმი თავისუფლდება მისგან. როდიუმს გააჩნია უფრო მაღალი ლღობის ტემპერატურა და უფრო დაბალი სიმკვრივე, ვიდრე პლატინას. იგი არ ურთიერთქმედებს უმეტეს მჟავებთან, არ იხსნება აზოტმჟავაში და ნაწილობრივ იხსნება სამეფო წყალში. როდიუმის ზოგიერთი მარილის ხსნარი ვარდისფერია. აქედან წარმოიშვა მისი სახელწოდება.
| როდიუმის დაჟანგულობის რიცხვი | |
|---|---|
| +0 | Rh4(CO)12 |
| +1 | RhCl(PH3)2 |
| +2 | Rh2(O2CCH3)4 |
| +3 | RhCl3, Rh2O3 |
| +4 | RhF4, RhO2 |
| +5 | RhF5, Sr3LiRhO6 |
| +6 | RhF6 |
როდიუმის ჩვეულებრივი დაჟანგულობის რიცხვია +3, თუმცა აგრეთვე გვხვდება დაჟანგულობის რიცხვი 0-დან +6-მდე.
რუთენიუმისა და ოსმიუმისაგან განსხვავებით როდიუმი წარმოქმნის არააქროლად ჟანგბადნაერთებს, მათ შორის ცნობილი მდგრადი ნაერთებია: Rh2O3, RhO2, RhO2·xH2O, Na2RhO3, Sr3LiRhO6 და Sr3NaRhO6. ჰალოგენნაწარმები გვხვდება თითქმის ყველა დაჟანგულობის რიცხვით. ამის მაგალითია როდიუმ (III) ქლორიდი, როდიუმ (IV) ფთორიდი, როდიუმ (V) ფთორიდი და როდიუმ (VI) ფთორიდი. დაბალი ჟანგვითი რიცხვი მდგრადია იმ შემთხვევაში, თუ შედის ლიგანდის შემადგენლობაში.
ვილკინსონის კატალიზატორი
ყველაზე ცნობილი როდიუმ ჰალოგენნაერთია ვილკინსონის კატალიზატორი - ქლოროტრის(ტრიფენილფოსფინ) როდიუმ (I). ეს კატალიზატორი გამოიყენება ალკენების ფორმილირებისა და ჰიდრირების რეაქციებში.
როდიუმით დაფერილი თეთრი ოქროს საქორწინო ბეჭედი
გამოყენება
როდიუმი წარმოადგენს ურან-235-ის დაშლის პროდუქტს. ყოველი დაშლილი ერთი კილოგრამი პროდუქტი შეიცავს მნიშვნელოვანი რაოდენობით პლატინის ჯგუფის მეტალებს, მათ შორის როდიუმსაც. ე.ი. ბირთვული საწვავი შეიძლება გახდეს როდიუმის წყარო.
როდიუმის უპირველესი გამოყენებაა ავტომობილებში, როგორც კატალიზური გარდამქმნელი, რომელიც ცვლის მავნე გამონაბოლქვს ნაკლებ დაჭუჭყიანებულ აირად.
2007 წელს როდიუმის მსოფლიო წარმოების 81% გამოყენებულ იქნა სამსაფეხურიან კატალიზურ გარდაქმნებში. როდიუმმა გამოამჟღავნა რამდენადმე უკეთესი თვისებები აზოტის ოქსიდების აზოტად და ჟანგბადად აღდგენის რეაქციებში, ვიდრე სხვა რომელიმე პლატინის ჯგუფის მეტალმა.
2 NOx → x O2 + N2
როდიუმი გამოიყენება აგრეთვე კატალიზატორად მეთანოლის კატალიზური კარბონილირების რეაქციაში ძმარმჟავის სინთეზის (მონსანტოს პროცესი), ჰიდროსილანების მოლეკულაში ორმაგ ბმაზე დამატების და ბენზოლის ციკლოჰექსანად აღდგენის რეაქციებში.
როდიუმის იონის კომპლექსი BINAR-თან (BINAR - ორგანოფოსფორული ნაერთი [2.2’ბის(დიფენილფოსფინ)-1.1’-ბინაფთილი]) ფართოდ გამოიყენება ქილარულ კატალიზურ სინთეზში, როგორიცაა, მაგალითად, მენთოლის სინთეზი.
როდიუმმა ასევე ჰპოვა გამოყენება საიუველირო საქმეში სამკაულების წარმოებისას. როდიუმით იფარება თეთრი ოქრო და პლატინა, რომელთაც აძლევთ თეთრ პრიალა ზედაპირს. როდიუმი ასევე გამოიყენება ვერცხლის დასაფარავად. იგი ვერცხლს აძლევს გამძლეობას, რათა არ დაიფაროს შავი ლაქებით, რომელიც გამოწვეულია ვერცხლზე ატმოსფერული გოგირდწყალბადის (H2S) მოქმედების შედეგად ვერცხლის სულფიდის (Ag2S) წარმოქმნის გამო.
მყარი (სუფთა) როდიუმის სამკაულები საუკეთესოა, რადგანაც მეტალს გააჩნია მაღალი ლღობის ტემპერატურა და იგი ასევე ადვილად ჭედადია.
როდიუმი აგრეთვე გამოიყენება პალადიუმთან და პლატინასთან შენადნობებში, აძლევს რა მათ სიმაგრეს და მდგრადობას კოროზიის მიმართ. ეს შენადნობები გამოიყენება ელექტროღუმელებში, თერმოწყვილებში, ელექტროდებად შიდაწვის ძრავებში ნაპერწკლის დასახშობად და ლაბორატორიული ტიგელების დასამზადებლად. როდიუმი აგრეთვე გამოიყენება ელექტრულ საკონტაქტო მასალად მისი დაბალი ელექტროწინაღობის და მაღალი კოროზიამედეგობის გამო.
როდიუმი გამოიყენება ოპტიკურ ხელსაწყოებში. იგი ფილტრის სახით იხმარება მამოგრაფიულ სისტემებში (სისტემაში დამახასიათებელი X-სხივების წარმოქმნის გამო).
როდიუმს ასევე იყენებენ დეტექტორებად ბირთვულ რეაქტორებში ნეიტრონების ნაკადის ოდენობის გაზომვისას.
ბიოლოგიური როლი
წარმოადგენს რა კეთილშობილ მეტალს, სუფთა როდიუმი ინერტულია, თუმცა როდიუმის ქიმიური კომპლექსები შეიძლება აქტიურიც იყოს. როდიუმ ქლორიდის (RhCl3) ლეტალურო დოზა (LD50) ვირთხებისათვის არის 12.6 მგ. ორგანიზმის მასის ყოველ კილოგრამზე. როდიუმის ნაერთებს შეუძლიათ გამოიწვიონ ადამიანის კანის სერიოზული დაზიანება. ადამიანის ორგანიზმში ელემენტს არა აქვს ბიოლოგიური როლი, თუ გამოვიყენებთ მას არა შენაერთების არამედ მისი ელემენტური ფორმით, იგი ნაკლებ მავნეა.
მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით
