Rhodium là gì và nó được sử dụng ở đâu?

Rhodium là một kim loại quý hiếm và được những người yêu thích trang sức biết đến. Lớp mạ Rhodium chống trầy xước và mài mòn cho các món đồ quý giá, góp phần giữ được vẻ ngoài ban đầu trong thời gian dài.

Rhodium là một nguyên tố hóa học N45 trong bảng tuần hoàn, thuộc về các kim loại quý của nhóm bạch kim. Nguyên tố này được phát hiện bởi William Hyde Wollaston, người Anh vào năm 1803 khi đang làm việc với dung dịch bạch kim. Trong đó, nhà hóa học đã phát hiện ra một chất bột màu hồng sáng gọi là rhodium, có nghĩa là "hoa hồng" trong tiếng Hy Lạp.

Rhodium là một trong những kim loại hiếm và đắt nhất đó là do sự phức tạp của việc tách nó khỏi bạch kim ở quy mô công nghiệp. Trong tự nhiên, nó có trong các khoáng chất bao gồm một số platinoit trong thành phần của chúng cùng một lúc. Các chuyên gia lưu ý rằng để thu được 1 kg kim loại này, cần vài tấn bạch kim bản địa. Wollaston đã phân lập rhodi theo cách sau: sau khi tổng hợp muối natri hydro của rhodi, ông nung một loại bột màu đỏ hồng trên ngọn lửa hydro trong một thời gian dài, kết quả là ông chỉ nhận được một vài giọt kim loại nguyên chất.

Sau đó, thông qua nỗ lực của Giáo sư Lebedinsky, một phương pháp mới để tách rhodium đã được phát hiện. - tiếp xúc với dung dịch muối platinoid bằng cách lạnh. Kết quả của việc làm lạnh, một kết tủa được hình thành trong dung dịch, đại diện là các hợp chất của rhodi và iridi. Phương pháp này đã trở nên phổ biến trong ngành công nghiệp hóa chất và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Ngày nay, bằng cách sử dụng kỹ thuật Lebedinsky, khoảng 30 tấn kim loại nguyên chất được thải ra hàng năm.

Đối với sự xuất hiện của rhodi, các sắc thái đỏ hồng chỉ đặc trưng cho các hợp chất của nó, trong khi bản thân kim loại này trông tương tự như bạc, mặc dù nó kém hơn nó về độ sáng. Vì thế, lượng ánh sáng phản xạ bởi kim loại này là 80%, trong khi đối với bạc con số này là 95%... Mặc dù vậy, rhodium thường được sử dụng trong sản xuất gương kỹ thuật thay vì bạc. Điều này là do độ khúc xạ của platinoid và khả năng làm việc ở mật độ bức xạ điện từ tăng lên, bao gồm cả phạm vi hồng ngoại. Nói cách khác, lớp mạ rhodium có thể tồn tại trong nhiều năm, trong khi lớp mạ bạc trong điều kiện tương tự sẽ không kéo dài dù chỉ một ngày.

Việc mô tả đặc tính của kim loại sẽ không đầy đủ nếu không đề cập đến giá thành của nó. Giá của rhodium nguyên chất thay đổi liên tục và phụ thuộc vào khối lượng sản xuất hàng năm. Do đó, tính đến tháng 8 năm 2016, một ounce troy rhodium (31.1034768 g) có giá khoảng 700 đô la, nhưng trong những năm sau đó, giá đã tăng mạnh. Đầu năm 2020, một thanh rhodium nặng 1 ounce có giá 9.000 USD. Giá thành cao được giải thích là do kim loại này không có khoáng chất riêng và được chứa trong quặng platin, niken và đồng bản địa, cũng như trong cát chứa vàng như một người bạn đồng hành.

Rhodium là một kim loại bạc quý cứng, vượt trội hơn bạch kim "tiền thân" của nó về khả năng chống hóa chất trong nhiều môi trường ăn mòn. Công thức điện tử của nguyên tử của nó như sau: Rh - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 8 5s 1. Kim loại tan tốt khi đun sôi trong nước cường toan (hỗn hợp HCl và HNO3), trong H2SO4 đặc (khi đun nóng) và trong hiđro peoxit. Nhiệt độ nóng chảy là 1964 ° C, nhiệt độ sôi là 3697 ° C, khối lượng riêng của kim loại ở 20 ° C là 12,41 g / cm3. Rhodium thuộc nhóm kim loại đất hiếm, ở trạng thái rắn có màu ánh bạc pha chút lạnh.

Rhodium bền về mặt hóa học, do đó nó phản ứng rất kém với các phi kim loại - chỉ khi đạt đến nhiệt độ đỏ. Quá trình oxi hóa kim loại chậm chỉ có thể xảy ra ở trạng thái bị nghiền nát và chỉ ở 1000 ° C.

Chất lượng quan trọng của kim loại là khả năng thay đổi màu sắc của nó, đặc biệt có giá trị trong trang sức. Vì vậy, khi được nung ở nhiệt độ 800 ° C, rhodi sẽ được bao phủ bởi một lớp màng oxit, lớp màng này sẽ biến mất khi nhiệt độ tăng lên 1000 ° C. Rhodium đen đặc biệt được đánh giá cao, thứ không thể thiếu trong sản xuất đồ trang sức có cấu hình tinh tế nhất. Một tính chất khác của kim loại là khả năng hoạt động như một chất xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa học. Vì vậy, với sự trợ giúp của bột rhodium nghiền nát, rượu vang thông thường có thể được biến thành axit axetic.

Sản lượng rhodi hàng năm trên thế giới là 30 tấn. Sản lượng nhỏ như vậy là do hàm lượng nguyên tố trong lòng đất thấp và không có khoáng chất riêng của nó. Các mỏ kim loại chính nằm ở Nam Phi, nơi cung cấp 75-80% rhodium cho thị trường chung. Các mỏ ít phong phú hơn được tìm thấy ở Canada, Columbia và Nga - những quốc gia có nồng độ bạch kim bản địa trung bình trong lòng đất.

Ngoài việc tinh chế, việc tách đồng vị bền của nó từ plutonium, uranium và thorium, được sử dụng rộng rãi trong điện hạt nhân, được coi là một phương pháp đầy hứa hẹn để chiết xuất kim loại.Thu được rhodi theo cách này có thể giải quyết vấn đề nhu cầu cao và không đủ khối lượng kim loại khai thác tại các mỏ. Tính đến ngành công nghiệp hạt nhân phát triển và hàm lượng rhodi cao trong nhiên liệu hạt nhân (lên đến 400 g / t), vấn đề thiếu rhodi có thể được giải quyết và điện hạt nhân sẽ trở thành nhà cung cấp chính kim loại này cho các thị trường thế giới.

Lĩnh vực ứng dụng của rhodium khá rộng. Kim loại này có nhu cầu trong nhiều lĩnh vực của ngành công nghiệp hóa chất và chế biến, nơi nó được sử dụng làm chất xúc tác, nguyên liệu thô và vật liệu trang sức.

Với khả năng này, kim loại được sử dụng trong các phản ứng hóa học, trong đó phổ biến nhất là sản xuất axit axetic từ rượu metylic. Nó cũng được sử dụng để tạo ra các bộ lọc trung hòa được thiết kế để làm việc với khí thải từ ô tô. Và hợp kim rhodi-platin được coi là chất xúc tác hiệu quả nhất trong sản xuất HNO3 bằng cách oxy hóa amoniac sử dụng không khí, và chưa tìm thấy chất nào thay thế cho rhodium trong quá trình sản xuất này.

Rhodium không thể thiếu trong sản xuất thủy tinh cho các thiết bị tinh thể lỏng, để sản xuất hợp kim của nó với bạch kim. Về vấn đề này, việc tiêu thụ kim loại đang tăng đều đặn tương ứng với tốc độ tăng trưởng trong sản xuất các thiết bị hiện đại. Rhodium được sử dụng tích cực trong sản xuất gương kỹ thuật, máy chiếu và các bề mặt phản chiếu khác sẽ được sử dụng trong các điều kiện khắc nghiệt và lắp đặt laser.

Không thể không kể đến những chiếc chén nung bằng platin-rhodi dùng để nuôi cấy đá quý, pha lê có tính chất điện quang trong điều kiện phòng thí nghiệm.... Kết hợp với iridi hoặc bạch kim, kim loại này thường được sử dụng để sản xuất cặp nhiệt điện cần thiết để đo nhiệt độ khắc nghiệt (trên 2200 ° C). Cần lưu ý vai trò của kim loại trong quá trình chế tạo ống nghiệm, bình thí nghiệm dùng cho thí nghiệm hóa học. Do thực tế là rhodium không tương tác với bất kỳ chất nào trên thực tế, nên bất kỳ công thức nào cũng có thể được đổ vào các đĩa như vậy.

Rhodium được sử dụng rộng rãi trong chế tác đồ trang sức, thực hiện hai chức năng cùng một lúc - bảo vệ và trang trí. Ví dụ, bạc được phủ một lớp rhodium mỏng có được độ sáng bóng sâu, không bị đen hoặc bị oxy hóa trong không khí, và vàng mạ rhodium do kim loại có độ cứng cao (6 đơn vị của trường Mohs) trở nên bền hơn và chống mài mòn. Ngoài ra, kim loại này là cần thiết để có được vàng trắng, loại vàng rất phổ biến đối với những người yêu trang sức và các oxit của nó có liên quan đến việc tạo ra vàng đen - xu hướng tiên phong trong thời trang kim loại quý.

Lạnh lùng, nhưng đồng thời bóng rhodium sâu và đầy mê hoặc kết hợp tốt với zirconia khối, zirconia, kim cương và kim loại quý. Ngoài ra, kim loại này thường được sử dụng làm chất ghép trong sản xuất đồ trang sức bằng bạch kim và palladi. Sản phẩm mạ Rhodium không cần lau chùi thường xuyên và giữ được độ sáng bóng ban đầu trong thời gian dài.

Ngoài chức năng trang trí, mạ rhodium làm giảm đáng kể khả năng gây dị ứng của vàng trắng, khi tiếp xúc thường xuyên với da sẽ gây mẩn đỏ và ngứa. Một lớp kim loại này ngăn chặn những hậu quả khó chịu khi đeo đồ trang sức, đặc biệt có giá trị đối với những người bị bệnh ngoài da. Tuy nhiên, cùng với một số ưu điểm lớn, xi mạ rhodium vẫn có những nhược điểm của nó: xi mạ rhodium đòi hỏi phải đổi mới định kỳ, và sự hiện diện của nó làm tăng đáng kể giá của đồ trang sức.

Ngoài các lĩnh vực ứng dụng đã thảo luận, rhodium được sử dụng trong sản xuất tiền xu. Vì vậy, vào năm 2009, những đồng tiền rhodium thuần túy đầu tiên đã được phát hành tại Sở đúc tiền Hoa Kỳ, không được sử dụng làm phương tiện thanh toán mà được dùng như một khoản đầu tư. Tuy nhiên, một thời gian sau (năm 2014), Ngân hàng Quốc gia Rwanda đã phát hành đồng xu rhodium đầu tiên với mệnh giá 10 franc Rwanda, bắt đầu được sử dụng làm phương tiện thanh toán.

Vào thời Xô Viết, người ta tin rằng nhiều bộ phận vô tuyến được làm bằng rhodium nguyên chất. Tuy nhiên, điều này khác xa với vỏ máy và kim loại chỉ được sử dụng để che các điểm tiếp xúc của các đầu nối. Đối với việc tự sản xuất các bộ phận, nó không phù hợp, vì nó khá mỏng manh và quá giòn. Nhưng với tư cách là một lớp phủ, nó không thể thay thế được, do khả năng chống ăn mòn tốt và khả năng phản xạ tia điện từ cao. Các tiếp điểm mạ Rhodium (rơ le sậy) loại RES-55 (A) trong dòng RS 4569601, RS 4569602, RS 4569603, RS 4569604 và RS 4569605.

Video sau đây sẽ cho bạn biết mạ rhodium vàng là gì.