После износа любой повседневной вещи из гардероба мы, не задумываясь, меняем ее на новую, но можно ли поступить так же с утратившим презентабельность ювелирным изделием? Дорогостоящие украшения, часто являющиеся символами определенных событий в жизни, не могут быть просто списаны, даже если потеряли свою привлекательность. Чтобы вернуть им блеск, скрыть потертости и потемнения, сохранив результат на долгие годы, последнее время часто применяется покрытие родием ювелирных изделий. Что представляет собой данный процесс, и о каких его тонкостях рекомендуется знать всем, подробно описано ниже.
Сведения о металле
Родий в ювелирных изделиях используется сравнительно короткое время. Изначально этот металл не считался ценным вообще, и после переработки руды (извлечения из нее платины) сразу отправлялся в утиль. Ценные свойства этого на сегодняшний день самого твердого драгоценного металла были открыты только в начале 19 века Уильямом Гайдом.
Родий относится к элементам периодической системы платиновой группы и очень редко встречается в природе. В среднем, его годовая добыча составляет всего 30 тонн, причем большая часть залежей находится на территории ЮАР. В незначительных количествах металл добывается в Канаде, России и Колумбии.
Свойства родия
Почему получил распространение родий в ювелирных изделиях? Такой популярности металл обязан своим уникальным свойствам, превосходящим характеристики других драгоценных металлов. К примеру, температура плавления у родия - 1964 градуса, что ровно на 900 выше, чем у золота, и на 1003, чем у серебра.
Кроме этого покрытие родием придает изделиям дополнительную прочность и износостойкость, ведь твердость этого металла по шкале Мооса определяется шестью единицами, при том что другие популярные металлы имеют показатель лишь в 2,5. Долговечность покрытия определяется еще и высокой стойкостью родия к химическим веществам. Окислительные процессы начиаются в металле только при нагревании выше 600 градусов.
К видимым положительным характеристикам материала следует отнести и красивый холодный блеск, который сохраняется неизменным на долгие годы.
Почему такой благородный, прочный и красивый родий в ювелирных изделиях не используется как основа? Дело в том, что металл очень хрупкий, и без дополнительной основы из другого материала может быстро треснуть. Такое наблюдается даже при ремонте некоторых изделий, покрытых родием, когда его слой откалывается частями и требует потом повторного нанесения.
Применение в ювелирной отрасли
Благодаря множеству положительных характеристик родий востребован во многих отраслях, но использоваться в реальности может далеко не во всех. Основной причиной для поиска аналогичных материалов является обычный недостаток металла в природе. Спрос на него значительно превышает предложение. Невозможно заменить родий по характеристикам в таких отраслях промышленности, как изготовление датчиков температуры, измерительной техники, зеркал, азотной кислоты и так далее.
Родий в ювелирных изделиях применяется не только для покрытия готовых украшений из других металлов. В основном его используют при искусственном выращивании некоторых драгоценных самоцветов как составляющее определенного фильтра.
Родирование
Именно так называется процесс нанесения слоя родия на готовое украшение. Слой покрытия может быть толщиной 0,1-25 микрон и может наноситься даже на бижутерию, чтобы придать изделиям эстетичность и долговечность.
Готовые украшения всегда обладают холодным платиновым блеском, высокой прочностью и долговечностью. Конечно, лучше всего родировать изделие еще до начала его носки, сразу после изготовления. Тогда поверхность украшения не будет иметь механических повреждений и покрытие ляжет ровно. При желании в специализированную мастерскую можно отдать и уже бывшее в употреблении кольцо или цепочку.
Процесс нанесения
Чтобы покрыть ювелирное изделие родием, его сначала нужно подготовить. Украшение полируется до тех пор, пока не исчезнут все следы его использования. После этого изделие обязательно промывается и обезжиривается, а только потом помещается в гальваническую ванну, где и осуществляется сам процесс родирования.
В подготовленную емкость сначала наливается специальный раствор, содержащий в себе положительно заряженные частицы солей металла. Само изделие перед погружением заряжается отрицательно. После его помещения в жидкость через нее пропускается электрический заряд, который и провоцирует притягивание разных частиц друг к другу. Украшение, являющееся анодом, под воздействием тока должно полностью исчезнуть под слоем родия. В зависимости от времени воздействия и интенсивности электрического заряда изменяется толщина слоя покрытия.
В качестве основного элемента в данном процессе ранее выступали родиевые соли, но поскольку добывать их крайне сложно, то со временем вещество было успешно заменено на сульфат родий в концентрированном растворе. Производят его специального для покрытия украшений в достаточном спросу количестве.
Преимущества металла
Основными преимуществами родированных украшений является их стойкий холодный блеск, сохраняемый на долгое время неизменным. Также такое покрытие придает изделиям прочности, но многих, помимо эстетических характеристик металла, интересует вопрос, вреден или нет родий в ювелирных изделиях, ведь носить его на собственной коже после нанесения придется практически постоянно. Особенно эта информация важна для тех, кто склонен к аллергическим проявлениям, ведь определенные реакции в редких случаях возникают даже при контакте с благородным золотом и серебром.
Здесь всем чувствительным любителям украшений можно не волноваться, поскольку родий абсолютно гипоаллергенен, что давно доказано множеством опытов.
Недостатки покрытия
Главным минусом данного металла является его хрупкость, которая и не допускает его применения непосредственно в изготовлении ювелирных украшений. Конечно, даже если не учитывать этот факт, изделия из родия не изготавливаются еще и в связи с его высокой стоимостью, которая превышает цену золота в десятки раз. Чтобы только покрыть родием кольцо или цепочку, понадобится в среднем заплатить 500-1000 рублей, и то подобную услугу могут оказать не в каждой мастерской.
После ремонта родированное изделие чаще всего требует повторного покрытия, поскольку верхний слой металла может отслаиваться при механическом воздействии.
Также следует учитывать, что наносится покрытие очень тонко, а значит, со временем при регулярном использовании может попросту стереться. В среднем кольца, браслеты и цепочки способны сохранить первоначальные характеристики в течение пяти лет, для сережек этот срок составляет уже порядка 10 лет.
Разновидности покрытия
Чаще всего родирование применяется для придания благородного холодного блеска изделиям из белого золота, которое при высокой пробе все же имеет желтоватый оттенок. Не менее популярными для покрытия являются платиновый и серебряные украшения, а также некоторые изделия, относящиеся к бижутерии. Стоимость последних при наличии слоя родия будет колебаться в пределах 2 тысяч рублей.
Сегодня благодаря специальным добавкам родирование может дополнять украшения не только белым блеском, а и розоватым, желтоватым или золотистым. Существует и черный родий.
В ювелирных изделиях он используется для придания украшениям состаренного вида или чтобы усилить блеск определенных драгоценных камней. Очень часто для дополнительной крепости места крепления камней именно эту часть украшения покрывают родием.
Заключение
Итак, для чего ювелирные изделия покрывают родием, теперь понятно. Любое кольцо или браслет с покрытием из такого металла приобретает новую жизнь и благодаря яркому блеску иногда выглядит совершенно по-другому. Долгое время такие украшения сохраняют первозданный вид. Даже при необходимости повторного родирования мало у кого возникают сомнения по поводу необходимости процесса.
Чтобы сохранить покрытие на украшениях на долгое время, важно соблюдать элементарные правила ухода за изделиями. В некоторых случаях игнорирование следующих рекомендаций может привести к тому, что украшение будет выглядеть еще хуже, чем до нанесения родия. Итак, несмотря на стойкость к химическому воздействию и прочность материал может быть поврежден сильными абразивными веществами, поэтому рекомендуется снимать украшения во время уборки или любых водных процедур. Для чистки самого изделия следует использовать мягкие средства, а лучше всего - специальные салфетки для полировки ювелирных изделий.
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».
Родий имеет холодный блеск белого цвета. Отличается большей устойчивостью к коррозии, чем платина. Родий уступает серебру по способности отражать свет, но зато этот металл со временем не тускнеет.
Родий был открыт в 1803 году английским ученым Уильямом Волластоном. Этот специалист известен нам тем, что именно он первым начал делать маленькие алмазы высокого качества из больших камней с дефектами, а также смог выделить из руды платину.
Цены на родий
Всем прекрасно известно, 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 8 апреля 2015 года цена родия составляет 37,13 долларов за грамм, что, согласитесь, совсем не дешево. Почему же тогда его не используют как базовый металл ювелирных изделий?
Причина в хрупкости этого металла. При этом он обладает удивительной устойчивостью к изнашиванию и механическим повреждениям, а по сравнению с платиной он значительно тверже. И ювелиры нашли ему отличное применение, предложив миру родиевое покрытие украшений.
Зачем нужно родиевое покрытие
Слоем родия часто покрывают платину и белое золото. Это придает изделиям яркость и защищает от повреждений. Стоит отметить, что отдельного металла под названием «белое золото» в природе не существует. Белым золотом называют сплав золота с каким-либо металлом белого цвета - палладием, серебром или никелем. Сплав получается с желтоватым оттенком, что как-то не сочетается с названием. И чем выше проба материала, тем желтизна ярче. Поэтому для придания красивого цвета и блеска ювелирных изделий их родируют - производят покрытие родием ювелирных изделий.
Такая процедура сказывается положительно не только на внешнем виде изделия, но и на его долговечности. Родиевое покрытие выполняет защитную функцию, так как этот металл не тускнеет со временем и не теряет своего цвета. Родий менее склонен к образованию царапин, чем то же золото, и изделие с таким покрытием может долго не портиться даже при ежедневной носке. Но не только для белого золота популярна эта процедура - серебро с родиевым покрытием гораздо дольше сохраняет свой блеск, не так быстро чернеет.
Плюсы и минусы родирования
Узнавая все больше об этом дорогом и редком металле, в конце концов, нельзя не задаться вопросом, родий вреден для здоровья или все-таки нет? Спешим успокоить: никакого вреда здоровью родий нанести не может. В том числе и родиевое покрытие на бижутерии или ювелирных изделиях. Более того, тем, кто желает носить изделия из серебра или золота, но склонен к аллергии на эти металлы, придти на выручку может именно родий, ведь этот металл совершенно гипоаллергенен.
К недостаткам родирования следует отнести то, что это временная мера. Даже родий со временем способен стираться, и требуется повторная процедура. Сложно точно определить, как долго продлится эффект. Это зависит, прежде всего, от толщины покрытия и от частоты носки изделия (от контакта с другими изделиями и кожей металл стирается) .
При покупке платиновых, серебряных или золотых украшений обязательно узнавайте, есть ли на них родиевое покрытие. Хотя это может значительно повысить стоимость изделия, все же выгоднее приобретать его уже с защитным слоем, чем потом восстанавливать потускневшее украшение.
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
|
|||||||
Родий
Несколько лет назад на одном из заводов существовала единственная в своем роде ступка, весившая (вместе с пестиком) около 30 кг.
Внешне ступка как ступка, но стоимость ее сравнима, пожалуй, со стоимостью целой фабрики, и чтобы эту ступку изготовить, нужно было переработать десятки тысяч тонн руды.
Эта удивительная ступка была изготовлена из очень редкого и драгоценного металла родия и служила для измельчения того же самого родия, который на этом заводе получали.
Производство и потребление родия невелики; велики, однако, ценность и значение этого элемента.
Прошлое 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.
Розовый осадок и желтая соль
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.
Поскольку наш рассказ о родии, осадок оставим в покое, а проследим за раствором. Сначала на него 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.
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.
Вот каким долгим и сложным путем получается чистый родий.
Следует иметь в виду, что в нашем рассказе путь этот еще упрощен и укорочен: опущены второстепенные, не несущие самостоятельной «химической нагрузки» стадии. Но в действительности на всех стадиях родиевого производства нет «мелочей». Температурные режимы, концентрация реагентов, продолжительность операций, материалы аппаратуры все важно. Управление всеми процессами требует больших знаний и громадного опыта.
Сейчас родий вместе с другими платиновыми металлами добывают также из сульфидных медноникелевых руд. Содержание элемента №45 в этих рудах исчисляется миллиграммами на тонну руды. Поэтому собственно аффинажу родия предшествуют сложные технологические операции отделения основных количеств цветных металлов и получения концентрата благородных металлов. А дальше примерно так, как рассказано выше.
Родий глазами химика
По внешнему виду компактный родий красивый серебристый металл с голубоватым оттенком. Плавится он при температуре около 1960°C и обладает незначительной летучестью вплоть до температуры 2500°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.
Элемент №45 легко образует сплавы с платиной, палладием, медью и другими металлами.
Родий относят к благородным металлам не только за эффектную внешность: как и положено металлу-«аристократу», он обладает очень высокой химической стойкостью. 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, RhCl 2 , RhCl 3 . При высоких температурах родий медленно реагирует с серой, превращаясь в сульфиды RhS, RhS 2 , Rh 2 S 5 .
Одна из важных особенностей родия характер его взаимодействия с кислородом при высокой температуре. При нагревании родия в кислороде образуется окисел Rh 2 O 3 . Но процесс идет очень медленно. Чтобы окислить на воздухе десятые доли грамма мелкодисперсного родия, его нужно много часов непрерывно продержать в печи при температуре порядка 1000°C.
Поскольку родий находится в VIII группе периодической системы, он должен быть типичным металлом-комплексообразователем. И действительно, химия родия это химия его комплексных соединений.
Исходными соединениями для синтеза многих сотен комплексных соединений родия обычно служат его хлорокомплексы. Для их получения металлический родий предварительно спекают с перекисью бария или с перекисью натрия при 700...1000°C, а затем полученные продукты обрабатывают соляной кислотой. При этом элемент №45 переходит в раствор в виде легко гидролизующихся комплексных ионов 3 . Комплексные хлориды родия получаются также при хлорировании смеси металлического родия с поваренной солью при высокой температуре с последующим растворением полученного вещества в соляной кислоте. То же происходит и при электролитическом растворении металла в HCl.
В комплексных соединениях родий обычно трехвалентен, и молекулы их имеют октаэдрическое строение. Атом родия располагается в центре, а связанные с ним химической связью лиганды располагаются по углам октаэдра. Лигандами могут быть различные кислотные остатки и нейтральные молекулы (Сl , Br , NO 2 , CN , NH 3 , H 2 O, пиридин, амины и многие другие органические вещества). Физико-химические свойства этих соединений в значительной мере определяются природой и числом лигандов, их взаимным расположением в пространстве.
Некоторые комплексные соединения, как мы видели, находят применение в процессах извлечения и очистки самого родия.
В чем драгоценность родия?
Высокая устойчивость родия к действию агрессивных сред и повышенных температур позволяет применять его в самых различных отраслях промышленности.
Родий один из самых дорогих металлов, тем не менее спрос на него опережает производство. Естественно, что в такой ситуации родий поступает лишь туда, где его нельзя заменить никакими другими металлами.
Важнейший потребитель родия химическая промышленность. Из сплава платины с родием изготавливают катализаторные сетки, на которых при температуре 800...900°C происходит окисление аммиака в окислы азота главная стадия процесса получения азотной кислоты. Присадка 5...10% родия намного повышает прочность сетки, и потери платины в процессе производства уменьшаются в полтора два раза. Более того, эта присадка увеличивает каталитическую активность. Производство азотной кислоты на платинородиевых сетках сейчас исчисляется десятками миллионов тонн в год и требует ежегодно нескольких сот килограммов родия.
Другой 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. И в этом случае родий резко повышает химическую и механическую стойкость платины и вдобавок значительно повышает температуру ее плавления. Здесь родий также практически незаменим.
Сплавы платины с 1...3% родия идут на изготовление лабораторной химической посуды, от которой требуются высокая химическая и термическая стойкость и способность не менять свой вес даже при длительном прокаливании. Такой посудой пользуются при самых ответственных и точных аналитических исследованиях.
Стабильность термоэлектрических свойств и большая тугоплавкость давно сделали родий исключительно важным материалом для термопар в технике измерения высоких температур. Например, термопара из платинородиевой проволоки (1...40% Rh) позволяет измерять температуру до 1800°C.
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. Особый блеск и красоту родиевые покрытия придают ювелирным изделиям. Однако большая техническая ценность родия, трудность его получения и скудость его запасов в природе ограничивают использование этого металла для изготовления предметов роскоши.
Заканчивая рассказ о родии, хотим подчеркнуть, что свойства этого элемента очень редкого и очень ценного изучены далеко не полностью. Познание этих свойств продолжается и, надо думать, дальнейшие исследования родия дадут науке много интересного, а промышленности полезного.
Возможности и потребности
Месторождения родия в нашей стране находятся на Урале и в Заполярье, а за рубежом наиболее крупные в Южно-Африканской республике. Канаде и Колумбии. За последние 20 лет потребность в родии выросла в 10...13 раз и продолжает расти ежегодно примерно на 20%.
Запасы и цены
Мировые запасы родия (без СССР) оцениваются всего лишь в несколько тонн, а ежегодная добыча исчисляется сотнями килограммов. Стоит родий в несколько раз дороже золота. На мировом рынке грамм родия стоит около 9 долларов.
Взрывчатый родий
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.
Элемент 45 порядка относится к редкоземельному типу металлов, а цена за 1 грамм родия в рублях пару лет назад составляла в 10 раз больше стоимости золота! И потребность в нем очень высокая.
Одна из главных классификаций химических элементов проводится по принадлежности их к классу металлов. Они составляют большую часть всех существующих элементов, но 8 из них, с особыми свойствами, относятся к драгоценным металлам. Еще пять из этих металлов известны, благодаря использованию сплавов на их основе в ювелирном деле. К ним относятся следующие представители:
- платина;
- золото;
- серебро;
- палладий;
Если первые четыре названия вызывают непосредственно визуализацию, то последний элемент известен не всем.
Добыча родия и стоимость
В природе он встречается в рассеянном виде. Существует ограниченное количество месторождений золота, платины, где родий находится в небольших количествах 1·10 −7 % от общей массы. Получают его в виде порошка или сульфатов после сложных химических реакций, проводимых с сопутствующими минералами.
Тот фактор, что в мире ежегодно добывается всего лишь 30 тонн этого материала, а потребность в нем очень высокая, определяет его стоимость. Динамика цен за 10 лет (начиная с 2008 года) очень сильно менялась, но стабилизировалась в течение последних 2 лет. Биржевые цены являются показателем общей стоимости, естественно, что стоимость материала для потребителя возрастает почти в 10 раз.
Несмотря на то, что сегодня цена на 1 грамм родия заметно упала в сравнении с прошлым десятилетием, в среднем она составляет 25-28 $ за 1 грамм или 1550-1800 рублей.
В своей истории самая высокая стоимость была зафиксирована в 2008 году, когда стоимость одного грамма составила 322 доллара США, а самая низкая в 2015 году, когда цена снизилась до 24 долларов. В последние 2 года цена изменялась в диапазоне 25-28 долларов и на конец 2017 г. составила 28 у. е. или в рублях - 1624.
Где используют родий
Ювелирное дело
Сказать, что родий красивый — значит, ничего не сказать. Всего лишь одно нанесение на поверхность даже самого неприглядного сплава, способно придать невероятно дорогой внешний вид. В некоторых случаях без родиевого покрытия просто не обойтись. Появление белого золота стало возможным благодаря появлению технология покрытия родием.
Оптика
Поверхности он придает особые характеристики: прочность, светоотражательную способность. Обладая очень прочными межмолекулярными связями, родий защищает поверхность от механических повреждений, таких как царапины, вмятины от ударов. Способность такой поверхности отражать световые лучи используется при изготовлении оптических приборов, зеркал, ЖК экранов. Высокая t плавления (1900 C) незаменима при изготовлении термопар.
Органическая химия
Родий используется в качестве катализатора в органике. В производстве при изготовлении фильтров для автомобилей, нейтрализующих выхлопные газы. Для получения азотной кислоты.
Особенности
Его блеск не входит в сравнение ни с одним из других металлов, но из него не изготавливают никаких изделий. Почему? И дело не только в высокой стоимости (1 грамм металла стоит 28 долларов), в большей степени определяется это техническими свойствами элемента, сложностями его обработки, нахождением в природе.
- Родий не имеет собственных минералов, т. е. вы не встретите это металл в таком виде, как руду, золотой песок, слитки или кристаллы. Найти и извлечь его можно только как сопутствующий элемент при добыче платиновых пород, групп осмистого иридия, медно-никелевых руд.
- Родий обладает кубической гранецентрированной структурной решеткой, которая определяет высокую плотность (12,41 г/см³- выше, чем у Fe) и прочность металла. Для обеспечения практичности любого металла ему нужна не только прочность, но и пластичность, в случае родонием нужной пластичности или нет. А повышенная прочность для металла сродни с такой характеристикой как хрупкость.
Технология родирования
Как говорилось выше, родий наноситься на поверхность изделий, придавая им декоративно-прочностные свойства. Технология нанесения родия в виде сульфатов называется гальваническое родирование.
