RHODIUM: SEJARAH, SIFAT, STRUKTUR, KEGUNAAN, RISIKO - KIMIA - 2025

The rhodium adalah logam transisi milik kelompok paladium dan yang simbol kimia Rh. Ia mulia, lembam dalam kondisi normal, sementara itu langka dan mahal, karena ia adalah logam paling sedikit kedua di kerak bumi. Selain itu, tidak ada mineral yang mewakili metode menguntungkan untuk mendapatkan logam ini.

Meskipun penampilannya adalah logam putih keperakan yang khas, sebagian besar senyawanya memiliki warna kemerahan yang sama, selain fakta bahwa larutannya tampak berwarna merah muda. Itulah sebabnya logam ini diberi nama 'rhodon', yang merupakan bahasa Yunani untuk warna merah muda.

Mutiara rhodium metalik. Sumber: Gambar Elemen Kimia Resolusi Tinggi

Namun, paduannya berwarna perak, dan juga mahal, karena dicampur dengan platinum, paladium, dan iridium. Sifat luhurnya yang tinggi membuatnya menjadi logam yang hampir kebal terhadap oksidasi, serta sangat tahan terhadap serangan asam dan basa kuat; oleh karena itu, pelapisnya membantu melindungi benda logam, seperti perhiasan.

Selain digunakan sebagai ornamen, rodium juga dapat melindungi alat yang digunakan pada suhu tinggi dan perangkat listrik.

Ini dikenal paling baik untuk membantu memecah gas mobil beracun (NO _x ) di dalam konverter katalitik. Ini juga mengkatalisasi produksi senyawa organik, seperti mentol dan asam asetat.

Menariknya, ia hanya ada di alam sebagai isotop ¹⁰³ Rh, dan senyawanya mudah direduksi menjadi logam karena sifat mulianya. Dari semua bilangan oksidasinya, +3 (Rh ³⁺ ) adalah yang paling stabil dan melimpah, diikuti oleh +1 dan, dengan adanya fluor, +6 (Rh ⁶⁺ ).

Dalam bentuk logamnya, itu tidak berbahaya bagi kesehatan kita, kecuali partikelnya yang tersebar di udara dihirup. Namun, senyawa berwarna atau garamnya dianggap karsinogen, selain melekat kuat pada kulit.

Sejarah

Penemuan rhodium disertai dengan paladium, kedua logam tersebut ditemukan oleh ilmuwan yang sama: ahli kimia Inggris William H. Wollaston, yang pada tahun 1803 memeriksa mineral platinum, yang diduga dari Peru.

Saya tahu dari Hippolyte-Victor Collet-Descotils, seorang ahli kimia Prancis, bahwa ada garam kemerahan dalam mineral platinum, warna yang mungkin disebabkan oleh unsur logam yang tidak diketahui. Jadi Wollaston mencerna bijih platina dalam aqua regia, kemudian menetralkan keasaman campuran yang dihasilkan dengan NaOH.

Dari campuran ini Wollaston, melalui reaksi pengendapan, memisahkan senyawa logam; Dia memisahkan platina sebagai (NH ₄ ) ₂ , setelah menambahkan NH ₄ Cl, dan logam lain dia mereduksi dengan logam seng. Dia mencoba melarutkan logam spons ini dengan HNO ₃ , meninggalkan dua logam dan dua unsur kimia baru: paladium dan rodium.

Namun, ketika menambahkan aqua regia, dia melihat bahwa logam hampir tidak larut, pada saat yang sama membentuk endapan merah dengan NaCl: Na ₃ nH ₂ O. Dari sinilah namanya berasal: warna merah senyawanya, ditandai dengan Kata Yunani 'rhodon'.

Garam ini direduksi lagi dengan logam seng, sehingga memperoleh rodium seperti spons. Dan sejak saat itu teknik memperolehnya meningkat, begitu pula permintaan dan penerapan teknologi, akhirnya potongan rhodium yang mengilap muncul.

Properti

Penampilan fisik

Logam keras berwarna putih keperakan tanpa lapisan oksida pada suhu kamar. Namun, ini bukan logam yang sangat mudah dibentuk, yang berarti ketika Anda memukulnya, itu akan retak.

Masa molar

102,905 g / mol

Titik lebur

1964 ° C. Nilai ini lebih tinggi dari nilai kobalt (1495 ºC), yang mencerminkan peningkatan kekuatan ikatan logam terkuat saat turun melalui grup.

Titik lebur

3695 ° C. Ini adalah salah satu logam dengan titik leleh tertinggi.

Massa jenis

-12,41 g / mL pada suhu kamar

-10,7 g / mL pada titik leleh, tepat saat meleleh atau meleleh

Panas fusi

26,59 kJ / mol

Panas penguapan

493 kJ / mol

Kapasitas panas molar

24,98 J / (mol K)

Elektronegativitas

2.28 pada skala Pauling

Energi ionisasi

-Pertama: 719,7 kJ / mol (Rh ⁺ gas)

-Kedua: 1740 kJ / mol (Rh ²⁺ gas)

-Ketiga: 2997 kJ / mol (Rh ³⁺ gas)

Konduktivitas termal

150 W / (m K)

Resistivitas listrik

43,3 nΩm pada 0 ° C

Kekerasan Mohs

6

Urutan magnetis

Paramagnetik

Reaksi kimia

Rhodium, meskipun merupakan logam mulia, tidak berarti ia merupakan unsur lembam. Hampir tidak berkarat dalam kondisi normal; tetapi ketika dipanaskan di atas 600 ºC, permukaannya mulai bereaksi dengan oksigen:

Rh (s) + O ₂ (g) → Rh ₂ O ₃ (s)

Dan hasilnya adalah logam kehilangan kilau perak yang khas.

Itu juga dapat bereaksi dengan gas fluor:

Rh (s) + F ₂ (g) → RhF ₆ (s)

RhF ₆ berwarna hitam. Jika dipanaskan, ia dapat berubah menjadi RhF ₅ , melepaskan fluorida ke lingkungan. Ketika reaksi fluorinasi dilakukan dalam kondisi kering, pembentukan RhF ₃ (padatan merah) lebih disukai daripada RhF ₆ . Halida lainnya: RhCl ₃ , RhBr ₃ dan RhI ₃ dibentuk dengan cara yang sama.

Mungkin hal yang paling mengejutkan tentang logam rodium adalah ketahanannya yang ekstrim terhadap serangan zat korosif: asam kuat dan basa kuat. Aqua regia, campuran pekat asam klorida dan nitrat, HCl-HNO ₃ , dapat larut dengan susah payah, menghasilkan larutan berwarna merah muda.

Garam cair, seperti KHSO ₄ , lebih efektif untuk melarutkannya, karena menyebabkan pembentukan kompleks rodium yang larut dalam air.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Atom rodium mengkristal dalam struktur kubik berpusat muka, fcc. Atom Rh tetap bersatu berkat ikatan metalik mereka, gaya yang bertanggung jawab pada skala makro untuk sifat fisik logam yang dapat diukur. Dalam ikatan ini elektron valensi ikut campur, yang diberikan sesuai dengan konfigurasi elektronik:

4d ⁸ 5s ¹

Jadi ini merupakan anomali atau pengecualian, karena ia diharapkan memiliki dua elektron di orbital 5s, dan tujuh di orbital 4d (mengikuti diagram Moeller).

Ada total sembilan elektron valensi yang, bersama-sama dengan jari-jari atom, menentukan kristal fcc; struktur yang tampaknya sangat stabil, karena sedikit informasi yang ditemukan tentang kemungkinan bentuk alotropik lain di bawah tekanan atau suhu yang berbeda.

Atom Rh ini, atau lebih tepatnya butiran kristalnya, dapat berinteraksi sedemikian rupa untuk membuat partikel nano dengan morfologi yang berbeda.

Ketika nanopartikel Rh ini tumbuh di atas templat (agregat polimer, misalnya), mereka memperoleh bentuk dan dimensi permukaannya; dengan demikian, bola rodium mesopori telah dirancang untuk menggantikan logam dalam aplikasi katalitik tertentu (yang mempercepat reaksi kimia tanpa dikonsumsi dalam proses tersebut).

Bilangan oksidasi

Karena ada sembilan elektron valensi, adalah normal untuk mengasumsikan bahwa rodium dapat “kehilangan semuanya” dalam interaksinya dalam suatu senyawa; yaitu, dengan asumsi adanya kation Rh ⁹⁺ , dengan bilangan oksidasi atau tingkat 9+ atau (IX).

Bilangan oksidasi positif dan yang ditemukan untuk rodium dalam senyawanya berkisar dari +1 (Rh ⁺ ) hingga +6 (Rh ⁶⁺ ). Dari semuanya, +1 dan +3 adalah yang paling umum, bersama dengan +2 dan 0 (logam rhodium, Rh ⁰ ).

Misalnya, dalam Rh ₂ O ₃ bilangan oksidasi rodium adalah +3, karena jika Anda mengasumsikan keberadaan Rh ³⁺ dan karakter ionik 100%, jumlah muatan akan sama dengan nol (Rh ₂ ³⁺ Atau ₃ ^2- ).

Contoh lain diwakili oleh RhF ₆ , yang sekarang bilangan oksidasinya adalah +6. Sekali lagi, hanya muatan total senyawa yang akan tetap netral jika diasumsikan ada Rh ⁶⁺ (Rh ⁶⁺ F ₆ ^- ).

Semakin elektronegatif atom yang berinteraksi dengan rodium, semakin besar kecenderungannya untuk menunjukkan lebih banyak bilangan oksidasi positif; seperti kasus RhF ₆ .

Dalam kasus Rh ⁰ , itu sesuai dengan atom nya dari kristal fcc dikoordinasikan dengan molekul netral; misalnya CO, Rh ₄ (CO) ₁₂ .

Bagaimana cara memperoleh rhodium?

Kekurangan

Tidak seperti logam lain, tidak ada mineral yang cukup kaya rhodium sehingga ekonomis diperoleh darinya. Itulah mengapa ini lebih merupakan produk sekunder dari produksi industri logam lain; khususnya yang mulia atau pembangunnya (unsur-unsur dari kelompok platinum), dan nikel.

Sebagian besar mineral yang digunakan sebagai bahan baku berasal dari Afrika Selatan, Kanada, dan Rusia.

Proses produksinya rumit karena meski bersifat inert, rodium ditemukan bersama logam mulia lainnya, selain memiliki pengotor yang sulit dihilangkan. Oleh karena itu, beberapa reaksi kimia harus dilakukan untuk memisahkannya dari matriks mineralogi awal.

Proses

Reaktivitas kimianya yang rendah membuatnya tidak berubah saat logam pertama diekstraksi; sampai hanya para bangsawan yang tersisa (emas di antara mereka). Kemudian, logam mulia ini diolah dan dilebur dengan adanya garam, seperti NaHSO ₄ , untuk dimasukkan ke dalam campuran cair sulfat; dalam hal ini, Rh ₂ (SO ₄ ) ₃ .

Untuk campuran sulfat ini, dimana setiap logam diendapkan secara terpisah melalui reaksi kimia yang berbeda, NaOH ditambahkan untuk membentuk rhodium hidroksida, Rh (OH) _x .

Rh (OH) _x dilarutkan kembali dengan menambahkan HCl sehingga membentuk H ₃ RhCl ₆ yang masih terlarut dan menunjukkan warna merah jambu. Kemudian H ₃ RhCl ₆ bereaksi dengan NH ₄ Cl dan NaNO ₂ mengendap sebagai (NH ₄ ) ₃ .

Sekali lagi, padatan baru dilarutkan kembali dalam lebih banyak HCl dan medium dipanaskan sampai spons logam rodium mengendap sementara kotoran dibakar.

Aplikasi

Pelapis

Ikan bass kecil berlapis perak berlapis rhodium. Sumber: Mauro Cateb (https://www.flickr.com/photos/mauroescritor/8463024136)

Karakter luhurnya digunakan untuk menutupi potongan logam dengan lapisan yang sama. Dengan cara ini benda perak dilapisi rhodium untuk melindunginya dari oksidasi dan penggelapan (membentuk lapisan hitam AgO dan Ag ₂ S), serta menjadi lebih reflektif (mengkilat).

Lapisan semacam itu digunakan dalam pakaian perhiasan, reflektor, instrumen optik, kontak listrik, dan filter sinar-X dalam diagnosis kanker payudara.

Paduan

Bukan hanya logam mulia tetapi juga logam yang keras. Kekerasan ini dapat dikontribusikan pada paduan yang dibuatnya, terutama dalam hal paladium, platinum, dan iridium; yang dari Rh-Pt adalah yang paling terkenal. Selain itu, rodium meningkatkan ketahanan paduan ini terhadap suhu tinggi.

Misalnya, paduan rhodium-platinum digunakan sebagai bahan untuk membuat kaca yang dapat membentuk kaca cair; dalam pembuatan termokopel, mampu mengukur suhu tinggi (lebih dari 1000 ºC); cawan lebur, bushing untuk membersihkan fiberglass, kumparan tungku induksi, mesin turbin pesawat, busi, dll.

Katalis

Konverter katalitik mobil. Sumber: Ballista

Rhodium dapat mengkatalisasi reaksi baik sebagai logam murni atau terkoordinasi dengan ligan organik (organorodium). Jenis katalis bergantung pada reaksi spesifik yang akan dipercepat, serta faktor lainnya.

Misalnya, dalam bentuk logam itu dapat mengkatalisis reduksi nitrogen oksida, NO _x , untuk gas oksigen ambien dan nitrogen:

2 TIDAK _x → x O ₂ + N ₂

Reaksi ini terjadi secara konstan setiap hari: dalam pengubah katalitik kendaraan dan sepeda motor. Berkat pengurangan ini, gas NO _x tidak mencemari kota ke tingkat yang lebih buruk. Untuk tujuan ini, nanopartikel rhodium mesopori telah digunakan, yang selanjutnya meningkatkan dekomposisi NO _x gas .

Senyawa tersebut, yang dikenal sebagai katalis Wilkinson, digunakan untuk menghidrogenasi (menambahkan H ₂ ) dan hidroformilat (menambahkan CO dan H ₂ ) alkena masing-masing untuk membentuk alkana dan aldehida.

Katalis rhodium secara singkat digunakan untuk menghidrogenasi, karbonilat (menambahkan CO), dan hidroformilat. Hasilnya adalah banyak produk yang bergantung padanya, seperti halnya mentol, senyawa kimia penting dalam permen karet; selain asam nitrat, sikloheksana, asam asetat, organosilicon, antara lain.

Resiko

Rhodium, sebagai logam mulia, meskipun meresap ke dalam tubuh kita, atom Rh-nya tidak dapat (sejauh yang diketahui) dimetabolisme. Oleh karena itu, mereka tidak menimbulkan risiko kesehatan apa pun; Kecuali jika ada terlalu banyak atom Rh yang tersebar di udara, yang akhirnya bisa terakumulasi di paru-paru dan tulang.

Faktanya, dalam proses pelapisan rhodium pada perhiasan atau perhiasan perak, para perajin perhiasan terkena “embusan” atom ini; alasan mengapa mereka menderita ketidaknyamanan pada sistem pernapasan mereka. Mengenai risiko padatannya yang terbelah halus, itu bahkan tidak mudah terbakar; kecuali saat pembakaran di hadapan OF ₂ .

Senyawa rhodium tergolong toksik dan karsinogenik, yang warnanya sangat menodai kulit. Berikut adalah perbedaan jelas lainnya tentang bagaimana sifat-sifat kation logam bervariasi dibandingkan dengan logam darinya.

Dan akhirnya, dalam masalah ekologi, kelimpahan rhodium yang langka dan kurangnya asimilasi oleh tanaman menjadikannya elemen yang tidak berbahaya jika terjadi tumpahan atau limbah; selama itu adalah rodium metalik.

Referensi

1. Lars Öhrström. (12 November 2008). Rhodium. Kimia dalam unsurnya. Diperoleh dari: chemistryworld.com
2. Wikipedia. (2019). Rhodium. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Rhodium. Database PubChem. CID = 23948. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Bale. (1958). Struktur Rhodium. Laboratorium Riset Johnson Matthey. Platinum Metals Rev., (2), 21, 61-63
5. Jiang, B. et al. (2017). Nanopartikel rhodium logam mesopori. Nat Komun. 8, 15581 doi: 10.1038 / ncomms15581
6. Chelation. (27 Juni 2018). Paparan Rhodium. Diperoleh dari: chelationcommunity.com
7. Bell Terence. (25 Juni 2019). Rhodium, Logam Golongan Platinum Langka, dan Aplikasinya. Diperoleh dari: thebalance.com
8. Stanley E. Livingstone. (1973). Kimia Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium dan platinum. SE Livingstone. Pergamon Press.
9. Institut Teknologi Tokyo. (21 Juni 2017). Katalis berbahan dasar rodium untuk membuat organosilicon menggunakan logam yang lebih sedikit. Diperoleh dari: phys.org
10. Pilgaard Michael. (10 Mei 2017). Rhodium: reaksi kimia. Diperoleh dari: pilgaardelements.com
11. Dr Doug Stewart. (2019). Fakta Elemen Rhodium. Diperoleh dari: chemicool.com