El rodio se encuentra en minerales de platino o níquel junto con otros miembros del grupo de metales del platino. Fue descubierto en 1803 por William Hyde Wollaston en uno de esos minerales y recibió su nombre por el color rosa de uno de sus compuestos de cloro .
El principal uso del elemento (que consume alrededor del 80% de la producción mundial de rodio) es como uno de los catalizadores en los convertidores catalíticos de tres vías de los automóviles. Debido a que el rodio metálico es inerte frente a la corrosión y a la mayoría de los productos químicos agresivos, y debido a su rareza, el rodio suele alear con platino o paladio y aplicarse en revestimientos resistentes a altas temperaturas y a la corrosión. El oro blanco suele recubrirse con una fina capa de rodio para mejorar su aspecto, mientras que la plata esterlina suele recubrirse con rodio para resistir el deslustre. El rodio se utiliza a veces para curar siliconas: una silicona de dos partes en la que se mezclan una parte que contiene un hidruro de silicio y la otra que contiene una silicona con terminación de vinilo; uno de estos líquidos contiene un complejo de rodio. [9]
Los detectores de rodio se utilizan en reactores nucleares para medir el nivel de flujo de neutrones . Otros usos del rodio incluyen la hidrogenación asimétrica utilizada para formar precursores de fármacos y los procesos para la producción de ácido acético .
El rodio ( del griego rhodon (ῥόδον) que significa "rosa") fue descubierto en 1803 por William Hyde Wollaston , [10] poco después de descubrir el paladio . [11] [12] [13] Utilizó mineral de platino crudo presumiblemente obtenido de América del Sur . [14] Su procedimiento disolvió el mineral en agua regia y neutralizó el ácido con hidróxido de sodio (NaOH). Luego precipitó el platino como cloroplatinato de amonio agregando cloruro de amonio ( NH 4Cl ). La mayoría de los demás metales, como el cobre , el plomo , el paladio y el rodio, se precipitaron con zinc . El ácido nítrico diluido disolvió todos los metales, excepto el paladio y el rodio. De estos, el paladio se disolvió en agua regia, pero el rodio no, [15] y el rodio se precipitó mediante la adición de cloruro de sodio como Na 3[ClRh 6]· n H 2O . Después de lavarse con etanol, el precipitado de color rojo rosado se hizo reaccionar con zinc, lo que desplazó al rodio en el compuesto iónico y, por lo tanto, liberó el rodio como metal libre. [16]
Durante décadas, este raro elemento solo tuvo aplicaciones menores; por ejemplo, a principios del siglo XX, se utilizaron termopares que contenían rodio para medir temperaturas de hasta 1800 °C. [17] [18] Tienen una estabilidad excepcionalmente buena en el rango de temperatura de 1300 a 1800 °C. [19]
El rodio es un metal duro, plateado y duradero que tiene una alta reflectancia . El metal rodio normalmente no forma un óxido , incluso cuando se calienta. [24] El oxígeno se absorbe de la atmósfera solo en el punto de fusión del rodio, pero se libera en la solidificación. [25] El rodio tiene un punto de fusión más alto y una densidad más baja que el platino . No es atacado por la mayoría de los ácidos : es completamente insoluble en ácido nítrico y se disuelve ligeramente en agua regia .
El estado de oxidación común del rodio es +3, pero también se observan estados de oxidación de 0 a +7. [26] [27]
A diferencia del rutenio y el osmio , el rodio no forma compuestos volátiles de oxígeno. Los óxidos estables conocidos incluyen Rh 2Oh 3, RhO2, RhO 2· xAlto 2Oh , Na 2O2R 3, Sr 3LiRhO 6y Sr. 3NaRhO 6. [28] Los compuestos halogenados se conocen en casi todo el rango de posibles estados de oxidación. El cloruro de rodio (III) , el trifluoruro de rodio , el pentafluoruro de rodio y el hexafluoruro de rodio son ejemplos. Los estados de oxidación más bajos son estables solo en presencia de ligandos. [29]
El rodio natural está compuesto de un solo isótopo , 103 Rh. Los radioisótopos más estables son 101 Rh con una vida media de 3,3 años, 102 Rh con una vida media de 207 días, 102m Rh con una vida media de 2,9 años y 99 Rh con una vida media de 16,1 días. Se han caracterizado otros veinte radioisótopos con pesos atómicos que van desde 92,926 u ( 93 Rh) a 116,925 u ( 117 Rh). La mayoría de estos tienen vidas medias inferiores a una hora, excepto 100 Rh (20,8 horas) y 105 Rh (35,36 horas). El rodio tiene numerosos estados meta , siendo el más estable el 102m Rh (0,141 MeV) con una vida media de aproximadamente 2,9 años y el 101m Rh (0,157 MeV) con una vida media de 4,34 días (ver isótopos del rodio ). [31]
El rodio es uno de los elementos más raros de la corteza terrestre , con una cantidad estimada de 0,0002 partes por millón (2 × 10 −10 ). [33] Su rareza afecta a su precio y a su uso en aplicaciones comerciales. La concentración de rodio en meteoritos de níquel es normalmente de 1 parte por mil millones . [34] Se ha medido rodio en algunas patatas con concentraciones de entre 0,8 y 30 ppt. [35]
Minería y precio
Evolución del precio del RhPrecio diario del rodio 1992-2022
La extracción industrial de rodio es compleja porque los minerales se mezclan con otros metales como paladio , plata , platino y oro y hay muy pocos minerales que contengan rodio . Se encuentra en minerales de platino y se extrae como un metal blanco inerte que es difícil de fundir. Las principales fuentes se encuentran en Sudáfrica, las arenas de los ríos de los Montes Urales en Rusia y en América del Norte, especialmente en el área minera de sulfuro de cobre y níquel de la región de Sudbury , Ontario. Aunque la abundancia de rodio en Sudbury es muy pequeña, la gran cantidad de mineral de níquel procesado hace que la recuperación de rodio sea rentable.
El principal exportador de rodio es Sudáfrica (aproximadamente el 80% en 2010), seguido de Rusia. [36] La producción mundial anual es de 30 toneladas . El precio del rodio es muy variable.
Combustibles nucleares usados
El rodio es un producto de fisión del uranio-235 : cada kilogramo de producto de fisión contiene una cantidad significativa de metales más ligeros del grupo del platino. Por lo tanto, el combustible nuclear usado es una fuente potencial de rodio, pero la extracción es compleja y costosa, y la presencia de radioisótopos de rodio requiere un período de almacenamiento en refrigeración para múltiples vidas medias del isótopo de vida más larga ( 101 Rh con una vida media de 3,3 años, y 102m Rh con una vida media de 2,9 años), o alrededor de 10 años. Estos factores hacen que la fuente sea poco atractiva y no se ha intentado ninguna extracción a gran escala. [37] [38] [39]
Aplicaciones
El uso principal de este elemento es en automóviles como convertidor catalítico , transformando los hidrocarburos nocivos no quemados, el monóxido de carbono y las emisiones de óxido de nitrógeno en gases menos nocivos. De los 30.000 kg de rodio consumidos en todo el mundo en 2012, el 81% (24.300 kg) se destinó a esta aplicación, y 8.060 kg se recuperaron de convertidores antiguos. Alrededor de 964 kg de rodio se utilizaron en la industria del vidrio, principalmente para la producción de fibra de vidrio y vidrio plano, y 2.520 kg se utilizaron en la industria química. [36]
En 2008, la demanda neta (teniendo en cuenta el reciclaje) de rodio para los convertidores automotrices representó el 84% del uso mundial, [41] y la cifra fluctuó alrededor del 80% entre 2015 y 2021. [42]
Los catalizadores de rodio se utilizan en varios procesos industriales, en particular en la carbonilación catalítica de metanol para producir ácido acético mediante el proceso Monsanto . [43] También se utiliza para catalizar la adición de hidrosilanos a dobles enlaces moleculares , un proceso importante en la fabricación de ciertos cauchos de silicona. [44] Los catalizadores de rodio también se utilizan para reducir el benceno a ciclohexano . [45]
El complejo de un ion rodio con BINAP es un catalizador quiral ampliamente utilizado para la síntesis quiral , como en la síntesis de mentol . [46]
Usos ornamentales
El rodio se utiliza en joyería y para decoraciones. Se galvaniza sobre oro blanco y platino para darle una superficie blanca reflectante [47] en el momento de la venta, después de lo cual la capa delgada se desgasta con el uso. Esto se conoce como destello de rodio en el negocio de la joyería. También se puede utilizar en el recubrimiento de plata esterlina para proteger contra el deslustre ( sulfuro de plata , Ag2S , producido a partir de sulfuro de hidrógeno atmosférico , H2S ) . La joyería de rodio sólido (puro) es muy rara, más por la dificultad de fabricación (alto punto de fusión y mala maleabilidad) que por el alto precio. [48] El alto costo asegura que el rodio se aplique solo como galvanoplastia . El rodio también se ha utilizado para honores o para significar un estatus de élite, cuando los metales más comúnmente utilizados, como la plata, el oro o el platino, se consideraban insuficientes. En 1979, el Libro Guinness de los Récords Mundiales le otorgó a Paul McCartney un disco bañado en rodio por ser el compositor y artista discográfico con mayores ventas de todos los tiempos. [49]
Otros usos
El rodio se utiliza como agente de aleación para endurecer y mejorar la resistencia a la corrosión [24] del platino y el paladio . Estas aleaciones se utilizan en bobinados de hornos, casquillos para la producción de fibra de vidrio, elementos de termopar , electrodos para bujías de aviones y crisoles de laboratorio. [50] Otros usos incluyen:
El rodio recubierto mediante galvanoplastia o evaporación es extremadamente duro y útil para instrumentos ópticos. [52]
Filtros en los sistemas de mamografía para los rayos X característicos que produce. [53]
Los detectores de neutrones de rodio se utilizan en los reactores nucleares para medir los niveles de flujo de neutrones. Este método requiere un filtro digital para determinar el nivel actual de flujo de neutrones, lo que genera tres señales independientes: inmediata, con un retraso de unos segundos y con un retraso de un minuto, cada una con su propio nivel de señal; las tres se combinan en la señal del detector de rodio. Los tres reactores nucleares de Palo Verde tienen cada uno 305 detectores de neutrones de rodio, 61 detectores en cada uno de los cinco niveles verticales, lo que proporciona una "imagen" tridimensional precisa de la reactividad y permite un ajuste fino para consumir el combustible nuclear de forma más económica. [54]
En la fabricación de automóviles, el rodio también se utiliza en la construcción de reflectores de faros. [55]
Una muestra de 78 g de rodio
Corte transversal de un convertidor catalítico con núcleo metálico
Alianza de boda en oro blanco rodiado
Lámina y alambre de rodio
Precauciones
Compuesto químico
Al ser un metal noble , el rodio puro es inerte e inofensivo en forma elemental. [57] Sin embargo, los complejos químicos de rodio pueden ser reactivos. Para el cloruro de rodio, la dosis letal media (LD50 ) para ratas es de 198 mg ( RhCl 3) por kilogramo de peso corporal. [58] Al igual que los demás metales nobles, no se ha descubierto que el rodio tenga ninguna función biológica.
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Enlaces externos
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