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Rodio

Rh - Elemento chimico con numero atomico 45
Disambiguazione – Se stai cercando altri significati, vedi Rodio (disambigua).

Il rodio è l'elemento chimico con simbolo Rh.[1]

Rodio
   

45		 Rh
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

rutenio ← rodio → palladio

Aspetto
Aspetto dell'elemento
Aspetto dell'elemento
metallico, bianco-argenteo
Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicorodio, Rh, 45
Seriemetalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco9, 5, d
Densità12 450 kg/m³
Durezza6
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico4F9/2
Proprietà atomiche
Peso atomico102,90550
Raggio atomico (calc.)135(173) pm
Raggio covalente135 pm
Configurazione elettronica[Kr]4d8 5s1
e− per livello energetico2, 8, 18, 16, 1
Stati di ossidazione2, 3, 4 (anfotero)
Struttura cristallinacubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione2 237 K (1 964 °C)
Punto di ebollizione3 968 K (3 695 °C)
Volume molare8,28×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione493 kJ/mol
Calore di fusione21,5 kJ/mol
Tensione di vapore0,633 Pa a 2 239 K
Velocità del suono4700 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-16-6
Elettronegatività2,28 (scala di Pauling)
Calore specifico242 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica21,1×106/(m·Ω)
Conducibilità termica150 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione719,7 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 740 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione2 997 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
101Rhsintetico 3,3 anniε0,542101Ru
102mRhsintetico ~2,9 anniε
IT		2,464
0,141		102Ru
 
103Rh100% Rh è stabile con 58 neutroni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento
Rodio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareRh
Numero CAS7440-16-6
Numero EINECS231-125-0
PubChem23948
SMILES
[Rh]
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
infiammabile
Frasi H228
Consigli P210 - 240 - 241 - 280 - 370+378

Storia

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Il termine rodio deriva dal greco "rhodon" che significa "rosa".[2]

Il rodio fu scoperto nel 1803 da William Wollaston. Egli collaborò con Smithson Tennant in un'iniziativa commerciale che in parte consisteva nella produzione di platino puro da vendere. Il primo passo nel processo fu dissolvere il platino ordinario in acqua regia. Non tutto andò in soluzione e rimase un residuo nero.[3]

Tennant indagò su questo residuo e da esso isolò eventualmente osmio e iridio. Wollaston si concentrò invece sulla soluzione di platino dissolto che conteneva anche palladio. Rimosse questi metalli per precipitazione e rimase con una bella soluzione rossa dalla quale ottenne cristalli rosso-rosati. Questi erano cristalli di cloruro di rodio sodico, Na3RhCl6 da cui riuscì infine a produrre un campione del metallo stesso.[3]

Chimica nucleare

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Il rodio ha numero atomico 45, massa atomica pari a 102,9055 g/mol e massa monoisotopica pari a 102,90549 u.[1]

Isotopi

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Il rodio in natura è composto di un solo isotopo (103Rh).[4]

Isotopi del rodio[5]
Nuclide Z(p) N(n) Massa isotopica (u) Emivita Spin
Energia di eccitazione
89Rh 45 44 88.94884(48)# 10# ms [>1.5 µs] 7/2+#
90Rh 45 45 89.94287(54)# 15(7) ms [12(+9-4) ms] 0+#
90mRh 0(500)# keV 1.1(3) s [1.0(+3-2) s 9+#
91Rh 45 46 90.93655(43)# 1.74(14) s 7/2+#
91mRh 1.46(11) s (1/2-)
92Rh 45 47 91.93198(43)# 4.3(13) s (6+)
92mRh 4.66(25) s [2.9(+15-8) s] (>=6+)
93Rh 45 48 92.92574(43)# 11.9(7) s 9/2+#
94Rh 45 49 93.92170(48)# 70.6(6) s (2+,4+)
94mRh 300(200)# keV 25.8(2) s (8+)
95Rh 45 50 94.91590(16) 5.02(10) min (9/2)+
95mRh 543.3(3) keV 1.96(4) min (1/2)-
96Rh 45 51 95.914461(14) 9.90(10) min (6+)
96mRh 52.0(1) keV 1.51(2) min (3+)
97Rh 45 52 96.91134(4) 30.7(6) min 9/2+
97mRh 258.85(17) keV 46.2(16) min 1/2-
98Rh 45 53 97.910708(13) 8.72(12) min (2)+
98mRh 60(50)# keV 3.6(2) min (5+)
99Rh 45 54 98.908132(8) 16.1(2) d 1/2-
99mRh 64.3(4) keV 4.7(1) h 9/2+
100Rh 45 55 99.908122(20) 20.8(1) h 1-
100m1Rh 107.6(2) keV 4.6(2) min (5+)
100m2Rh 74.78(2) keV 214.0(20) ns (2)+
100m3Rh 112.0+X keV 130(10) ns (7+)
101Rh 45 56 100.906164(18) 3.3(3) a 1/2-
101mRh 157.32(4) keV 4.34(1) d 9/2+
102Rh 45 57 101.906843(5) 207.0(15) d (1-,2-)
102mRh 140.75(8) keV 3.742(10) a 6+
103Rh 45 58 102.905504(3) STABLE 1/2-
103mRh 39.756(6) keV 56.114(9) min 7/2+
104Rh 45 59 103.906656(3) 42.3(4) s 1+
104mRh 128.967(4) keV 4.34(3) min 5+
105Rh 45 60 104.905694(4) 35.36(6) h 7/2+
105mRh 129.781(4) keV 42.9(3) s 1/2-
106Rh 45 61 105.907287(8) 29.80(8) s 1+
106mRh 136(12) keV 131(2) min (6)+
107Rh 45 62 106.906748(13) 21.7(4) min 7/2+
107mRh 268.36(4) keV >10 µs 1/2-
108Rh 45 63 107.90873(11) 16.8(5) s 1+
108mRh -60(110) keV 6.0(3) min (5)(+#)
109Rh 45 64 108.908737(13) 80(2) s 7/2+
110Rh 45 65 109.91114(5) 28.5(15) s (>3)(+#)
110mRh -60(50) keV 3.2(2) s 1+
111Rh 45 66 110.91159(3) 11(1) s (7/2+)
112Rh 45 67 111.91439(6) 3.45(37) s 1+
112mRh 330(70) keV 6.73(15) s (4,5,6)
113Rh 45 68 112.91553(5) 2.80(12) s (7/2+)
114Rh 45 69 113.91881(12) 1.85(5) s 1+
114mRh 200(150)# keV 1.85(5) s (4,5)
115Rh 45 70 114.92033(9) 0.99(5) s (7/2+)#
116Rh 45 71 115.92406(15) 0.68(6) s 1+
116mRh 200(150)# keV 570(50) ms (6-)
117Rh 45 72 116.92598(54)# 0.44(4) s (7/2+)#
118Rh 45 73 117.93007(54)# 310(30) ms (4-10)(+#)
119Rh 45 74 118.93211(64)# 300# ms [>300 ns] 7/2+#
120Rh 45 75 119.93641(64)# 200# ms [>300 ns]
121Rh 45 76 120.93872(97)# 100# ms [>300 ns] 7/2+#
122Rh 45 77 121.94321(75)# 50# ms [>300 ns]

Abbondanza e disponibilità

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Rh2+ è presente nelle inclusioni ricche di Ca-Al nei meteoriti rispetto alla composizione del sistema solare. Il rodio è presente in diversi minerali in associazione con:[2]

La sua abbondanza nella crosta terrestre è stimata pari a 1 x 10-9 kg/kg.[6] Nel Sole la frazione molare atomica di rodio rispetto al silicio è pari a 4.0 x 10-7[7] mentre nel sistema solare è stimata pari a 3.44 x 10-7 con un'incertezza dell'8%.[8]

Per molti anni è stato il metallo di gran lunga più prezioso al mondo, con un prezzo che nel luglio 2008 ha superato i 10000 $ per oncia (350 $/g); in seguito il prezzo si è ridotto notevolmente, diventando a inizio 2009 paragonabile a quelli di oro e platino.[9] Nel 2020 le quotazioni sono nuovamente salite, superando di dieci volte quelle dell’oro.[10]

Caratteristiche atomiche

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È il secondo elemento del gruppo 9 del sistema periodico (collocato tra il cobalto e l'iridio), fa quindi parte del blocco d, ed è un elemento di transizione della seconda serie (5° periodo).[3]

Caratteristica
Configurazione elettronica[3] [Kr] 4d85s1
Energia di ionizzazione[11] 7,45890 eV
Energia di 1° ionizzazione 719,675 kJ/mol
Energia di 2° ionizzazione 1.744,45 kJ/mol
Energia di 3° ionizzazione 2.996,83 kJ/mol
Affinità elettronica[12] 1,14291 ± 2,2x10-4 eV
Raggio ionico[2] 66,5 pm
Spettro atomico[13]
Seq. Isoel. Guscio fondamentale Stato fondamentale Energia di ionizzazione (eV)
Rh [Kr]4d85s 4F9/2   7.45890              
Ru [Kr]4d8 3F4  [18.08]                
Tc [Kr]4d7 4F9/2  [31.06]                
Mo [Kr]4d6 5D4  (42.0)                
Nb [Kr]4d5 6S5/2  (63.0)                
Zr [Kr]4d4 5D0  (80.0)                
Y [Kr]4d3 4F3/2  (97.0)                
Sr [Kr]4d2 3F2  (115.1)                
Rb [Kr]4d 2D3/2  (135.0)                
Kr [Ar]3d104s24p6 1S0  [207.51]                
Br [Ar]3d104s24p5 2P°3/2  (228.0)                
Se [Ar]3d104s24p4 3P2  (252.1)                
As [Ar]3d104s24p3 4S°3/2  (277)                  
Ge [Ar]3d104s24p2 3P0  (306)                  
Ga [Ar]3d104s24p 2P°1/2  [331.58]                
Zn [Ar]3d104s2 1S0  (389.3)                
Cu [Ar]3d104s 2S1/2  [415.97]                
Ni [Ar]3d10 1S0  (739)                  
Co [Ar]3d9 2D5/2  (794)                  
Fe [Ar]3d8 3F4  (857)                  
Mn [Ar]3d7 4F9/2  (921)                  
Cr [Ar]3d6 5D4  (984)                  
V [Ar]3d5 6S5/2  (1 061)                  
Ti [Ar]3d4 5D0  (1 131)                  
Sc [Ar]3d3 4F3/2  (1 202)                  
Ca [Ar]3d2 3F2  (1 274)                  
K [Ar]3d 2D3/2  (1 344)                  
Ar [Ne]3s23p6 1S0  [1 544]                  
Cl [Ne]3s23p5 2P°3/2  [1 604.9]                
S [Ne]3s23p4 3P2  [1 677.6]                
P [Ne]3s23p3 4S°3/2  [1 763]                  
Si [Ne]3s23p2 3P0  [1 851]                  
Al [Ne]3s23p 2P°1/2  [1 903]                  
Mg [Ne]3s2 1S0  [2 063]                  
Na [Ne]3s 2S1/2  [2 129.22]                
Ne 1s22s22p6 1S0  [5 018]                  
F 1s22s22p5 2P°3/2  [5 203]                  
O 1s22s22p4 3P2  [5 406]                  
N 1s22s22p3 (0,3/2)°3/2  [5 600]                  
C 1s22s22p2 3P0  [5 940]                  
B 1s22s22p 2P°1/2  [6 161]                  
Be 1s22s2 1S0  [6 444]                  
Li 1s22s 2S1/2  (6 623.262)              
He 1s2 1S0  (27 486.979)              
H 1s 2S1/2  (28 312.031)              

Metodi di preparazione

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Il rodio può essere preparato dalla reazione tra il platino metallico concentrato con l'acido nitrico a cui fa seguito un trattamento sequenziale con bisolfato di sodio, idrossido di sodio, acido cloridrico, nitrito di sodio, cloruro di ammonio e acido cloridrico. Il composto così ottenuto viene purificato per cromatografia a scambio ionico e infine precipitato con acido formico.[4]

Il rodio puro viene inoltre ottenuto dalla riduzione termica del suo sale amminico, dicloropentaminorodio, con la polvere risultante che viene compressa in barre, sinterizzata in idrogeno e ridotta di dimensioni con un martello.[14]

È anche possibile estrarre rodio dal combustibile nucleare esaurito, poiché le barre contengono una piccola percentuale di isotopi di rodio. Il rodio proveniente da questa fonte contiene isotopi radioattivi con emivita fino a 45 giorni, perciò il metallo deve essere lasciato in depositi di smaltimento per circa 5 anni finché la sua radioattività non scenda a livelli ritenuti innocui.[15]

Caratteristiche chimico fisiche

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In condizioni standard il rodio si presenta come un solido bianco, duro, duttile e malleabile con una lucentezza grigio-azzurra. I fumi metallici sono invece di un colore tra il grigio-rossastro e il nero.[16] Il rodio è insolubile in acqua[17] e acidi, mentre risulta solubile in bisolfato di potassio[18] e acido solforico concentrato.[19]

Informazioni strutturali

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Caratteristica
Reticolo cristallino[4] cubico a facce centrate
Raggio atomico[3] 2,10Å
Raggio covalente[3] 1,34Å

Caratteristiche elettroniche

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Caratteristica
Valenza[4] da 1 a 6, comuni 1 e 3
Stati di ossidazione[3] 5, 4, 3, 2, 1, 0
Elettronegatività (scala di Pauling)[3] 2,28
Ioni principali[2] Rh+3, Rh+4, Rh+5, Rh+6

Caratteristiche termodinamiche

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Caratteristica
Punto di ebollizione[6] 3.695 °C
Punto di fusione[6] 1.964 °C
Pressione di vapore[6] 1 Pa 2015 °C
10 Pa 2223 °C
100 Pa 2476 °C
1 kPa 2790 °C
10 kPa 3132 °C
100 kPa 3724 °C
Entalpia standard di formazione del gas[6] 556,9 kJ/mol
Entalpia di fusione[6] 26,59 kJ/mol

Caratteristiche solido

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Caratteristica
Densità[20] 12,41 g/cm3 a 20 °C
Durezza scala di Brinell[4] 100
scala di Vickers[21] 100-120
Suscettibilità mmagnetica 9,9 x 10-7 cm3/g
Classificazione Goldchmidt[2] siderofilo

Proprietà di trasporto

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Proprietà
Resistività elettrica[4] 4.,51 microohm-cm a 0 °C
Calore specifico[3] 243 J/kg K
Capacità termica dei cristalli[6] 25,0 J/mol K
Capacità termica del gas[6] 21,0 J/mol K

Caratteristiche chimiche

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Reagisce violentemente con gli alogeni e, data la sua azione catalitica, può reagire con molti composti organici e inorganici.[20] In particolare reagisce con fluoro, cloro (quando riscaldato), perossido di idrogeno, anidride solforosa (quando riscaldata), BrF5, ClF3, OF2 e diossido di azoto.[17] Questa sua reattività è alla base del potenziale pericolo d'incendio ed esplosione.[20]

Agisce come agente riducente ed è incompatibile con lo zinco (Zn). Può catalizzare reazioni tra altri materiali. La reattività può essere alterata dalla presenza di composti insolubili di rodio, a seconda dei composti specifici e delle loro proporzioni nella miscela.[17] Quando viene fuso assorbe ossigeno.[4] Si ossida lentamente a 6°C.[22]

Reazioni

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  ΔrH° = 649 ± 17 kJ/mol

  ΔrH° = 498 ± 13 kJ/mol[23]

 [24]

Metodi di determinazione

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Il rodio può essere determinato:

  • in matrice acquosa mediante il metodo EPA-NERL 265.1 o EPA-NERL 265.2 che prevedono l'utilizzo della spettroscopia di assorbimento atomico[25]
  • nell'aria mediante il metodo NIOSH S188 che prevede l'utilizzo della spettroscopia di assorbimento atomico[26]
  • nel catalizzatore platino-rodio mediante spettrometria di assorbimento atomico a forno di grafite[27]

Precauzioni

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Il rodio metallico preparato riscaldando i suoi composti in idrogeno deve essere lasciato raffreddare in un'atmosfera inerte per prevenire l'accensione catalitica dell'idrogeno assorbito al contatto con l'aria.[28]

Limite di esposizione
IDLH (NIOSH)[29] 100 mg Rh/m3
IDLH (OSHA)[30] 2 mg/m³
REL-TWA[30] 0,001 mg/m³
PEL-TWA[16] 0,1 mg/m3
TWA[31] 0,1 mg/m3
TLV[32] 1 mg/m3 (8 ore)
TLV-TWA[16] 1 mg/m³

Può causare irritazione meccanica a seguito di breve esposizione.[33] Non è classificato come carcinogeno.[32] L'esposizione avviene attraverso inalazione[31] e può causare orticaria da contatto.[34] L'esposizione a questo elemento provoca reazioni allergiche di ipersensibilità negli individui suscettibili.[35]

Composti

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Applicazioni

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Il rodio è usato:

Note

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  1. ^ a b (EN) PubChem, Rhodium, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 29 marzo 2025.
  2. ^ a b c d e Mindat.org, su www.mindat.org. URL consultato il 29 marzo 2025.
  3. ^ a b c d e f g h i Rhodium - Element information, properties and uses | Periodic Table, su periodic-table.rsc.org. URL consultato il 29 marzo 2025.
  4. ^ a b c d e f g h The Merck Index:  An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 14th ed. Edited by Maryadele J. O'Neil (Editor), Patricia E. Heckelman (Senior Associate Editor), Cherie B. Koch (Associate Editor), and Kristin J. Roman (Assistant Editor). Merck and Co., Inc.:  Whitehouse Station, NJ. 2006. 2564 pp. $125.00. ISBN 0-911910-00-X., in Journal of the American Chemical Society, vol. 129, n. 7, 6 gennaio 2007, pp. 2197–2197, DOI:10.1021/ja069838y. URL consultato il 29 marzo 2025.
  5. ^ Isotopes_of_rhodium, su www.chemeurope.com. URL consultato il 29 marzo 2025.
  6. ^ a b c d e f g h CRC Handbook of Chemistry and Physics. 81st Edition Edited by David R. Lide (National Institute of Standards and Technology). CRC Press:  Boca Raton, FL. 2000. 2556 pp. $129.95. ISBN 0-8493-0481-4, in Journal of the American Chemical Society, vol. 122, n. 50, 12 ottobre 2000, pp. 12614–12614, DOI:10.1021/ja0048230. URL consultato il 29 marzo 2025.
  7. ^ Sally Croft, Kaye and Laby – Tables of Physical and Chemical Constants (15th edn), in Physics Bulletin, vol. 38, n. 4, 1987-04, pp. 149–149, DOI:10.1088/0031-9112/38/4/037. URL consultato il 29 marzo 2025.
  8. ^ Thomas J. Ahrens (a cura di), Global Earth Physics: A Handbook of Physical Constants, in AGU Reference Shelf, 1995, DOI:10.1029/rf001. URL consultato il 29 marzo 2025.
  9. ^ kitco.com - grafici storici del prezzo del rodio, su kitco.com. URL consultato il 1º maggio 2009 (archiviato dall'url originale il 10 novembre 2007).
  10. ^ https://notizie.tiscali.it/scienza/articoli/prezzo-rodio-vola-stelle-vale-5-volte-piu-oro/
  11. ^ Wolfgang Finkelnburg, Ionization Potentials of Higher Atomic Ions, in Physical Review, vol. 77, n. 2, 15 gennaio 1950, pp. 304–304, DOI:10.1103/physrev.77.304. URL consultato il 29 marzo 2025.
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