रोडियाम: इतिहास, गुण, संरचना, उपयोग, जोखिम - रसायन विज्ञान - 2025

रोडियम एक संक्रमण धातु पैलेडियम के समूह और जिसका रासायनिक प्रतीक आरएच है से संबंधित है। यह सामान्य परिस्थितियों में महान है, जबकि यह दुर्लभ और महंगी है, क्योंकि यह पृथ्वी की पपड़ी में दूसरा सबसे कम प्रचुर मात्रा में धातु है। इसके अलावा, ऐसे कोई खनिज नहीं हैं जो इस धातु को प्राप्त करने के लाभदायक तरीके का प्रतिनिधित्व करते हैं।

यद्यपि इसकी उपस्थिति एक विशिष्ट सिल्वर व्हाइट धातु की है, इसके अधिकांश यौगिक इस तथ्य के अतिरिक्त एक लाल रंग का रंग साझा करते हैं, इस तथ्य के अलावा कि उनके समाधान गुलाबी रंग के दिखाई देते हैं। इसीलिए इस धातु को 'रोडोन' नाम दिया गया, जो कि गुलाबी रंग के लिए ग्रीक है।

धात्विक रोडियम मोती। स्रोत: रासायनिक तत्वों की हाई-रेज छवियां

हालांकि, इसकी मिश्र धातु चांदी के साथ-साथ महंगी है, क्योंकि यह प्लैटिनम, पैलेडियम और इरिडियम के साथ मिश्रित है। इसका उच्च कुलीन चरित्र इसे ऑक्सीकरण के लिए लगभग प्रतिरक्षा बनाता है, साथ ही मजबूत एसिड और ठिकानों द्वारा हमला करने के लिए पूरी तरह से प्रतिरोधी है; इसलिए, उनके कोटिंग्स धातु की वस्तुओं की रक्षा करने में मदद करते हैं, जैसे गहने।

इसके सजावटी उपयोग के अलावा, रोडियम उच्च तापमान पर और विद्युत उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की रक्षा भी कर सकता है।

यह उत्प्रेरक कन्वर्टर्स के अंदर जहरीली कार गैसों (NO _x) को तोड़ने में मदद करने के लिए सबसे लोकप्रिय है । यह मेन्थॉल और एसिटिक एसिड जैसे कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन को भी उत्प्रेरित करता है।

दिलचस्प बात यह है कि यह केवल ¹⁰³ Rh समस्थानिक के रूप में प्रकृति में मौजूद है, और इसके यौगिकों को इसके उदात्त चरित्र के कारण धातु को कम करना आसान है। इसकी सभी ऑक्सीकरण संख्याओं में, +3 (आरएच ³⁺) सबसे अधिक स्थिर और प्रचुर मात्रा में है, इसके बाद +1 और फ्लोरीन की उपस्थिति में, +6 (आरएच ⁶⁺) है।

इसकी धातु अवस्था में, यह हमारे स्वास्थ्य के लिए हानिरहित है, जब तक कि इसके कणों को हवा में फैलाया नहीं जाता है। हालांकि, इसके रंगीन यौगिकों या लवण को कार्सिनोजेन्स माना जाता है, त्वचा के साथ दृढ़ता से जुड़ा होने के अलावा।

इतिहास

रोडियम की खोज पैलेडियम के साथ हुई थी, दोनों धातुओं की खोज एक ही वैज्ञानिक ने की थी: अंग्रेजी रसायनज्ञ विलियम एच। वोलास्टोन, जो 1803 तक पेरू से एक प्लैटिनम खनिज की जांच कर रहे थे।

मैं एक फ्रांसीसी रसायनज्ञ हिप्पोली-विक्टर कोललेट-डेसकोटिल्स से जानता था कि प्लैटिनम खनिजों में लाल रंग के लवण थे, जिसका रंग संभवतः एक अज्ञात धातु तत्व के कारण था। इसलिए वोलास्टन ने एक्वा रेजिया में अपने प्लैटिनम अयस्क को पचा लिया, फिर NaOH के साथ परिणामी मिश्रण की अम्लता को बेअसर कर दिया।

इस मिश्रण से व्लास्टन ने धातु के यौगिकों को अलग करने के लिए, वर्षा प्रतिक्रियाओं के माध्यम से; उन्होंने एनएच ₄ सीएल को जोड़ने के बाद प्लैटिनम (एनएच ₄) _{2 के} रूप में अलग किया, और अन्य धातुओं को उन्होंने धातु जस्ता के साथ कम कर दिया। उन्होंने HNO _{3 के} साथ इन स्पंजी धातुओं को भंग करने की कोशिश की, दो धातुओं और दो नए रासायनिक तत्वों को छोड़कर: पैलेडियम और रोडियम।

हालांकि, जब उन्होंने एक्वा रेजिया को जोड़ा, तो उन्होंने देखा कि एक धातु शायद ही भंग हुई थी, उसी समय इसने NaCl: Na ₃ nH ₂ O के साथ एक लाल अवक्षेप का गठन किया । यही वह जगह है जहां से इसका नाम आया: इसके यौगिकों का लाल रंग, के साथ नामित ग्रीक शब्द 'रोडन'।

यह नमक फिर से धातु जस्ता के साथ कम हो गया था, इस प्रकार स्पोंजी रोडियम प्राप्त कर रहा था। और तब से प्राप्त करने की तकनीकों में सुधार हुआ है, साथ ही मांग और तकनीकी अनुप्रयोगों में, अंत में चमकदार रोडियम टुकड़े दिखाई दे रहे हैं।

गुण

भौतिक उपस्थिति

कमरे के तापमान पर लगभग कोई ऑक्साइड परत के साथ कठोर, चांदी की सफेद धातु। हालाँकि, यह बहुत निंदनीय धातु नहीं है, जिसका अर्थ है कि जब आप इसे मारेंगे तो यह फट जाएगा।

अणु भार

102.905 ग्राम / मोल

गलनांक

1964 डिग्री सेल्सियस। यह मान कोबाल्ट (1495,C) से अधिक है, जो समूह के माध्यम से उतरते समय सबसे मजबूत धातु बंधन की ताकत में वृद्धि को दर्शाता है।

गलनांक

3695 ° C है। यह सबसे अधिक गलनांक वाली धातुओं में से एक है।

घनत्व

-12.41 g / mL कमरे के तापमान पर

-10.7 g / mL गलनांक पर, अर्थात जब यह पिघलता है या पिघलता है

फ्यूजन की गर्मी

26.59 केजे / मोल

वाष्पीकरण का ताप

493 केजे / मोल

मोलर ताप क्षमता

24.98 J / (मोल K)

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 2.28

आयनीकरण ऊर्जा

-First: 719.7 kJ / मोल (Rh ⁺ गैसीय)

-सेकंड: 1740 kJ / mol (Rh ²⁺ गैसीय)

-थ्रेड: 2997 kJ / mol (Rh ³⁺ गैसीय)

ऊष्मीय चालकता

150 डब्ल्यू / (एम के)

विधुतीय प्रतिरोधकर्ता

43.3 एनएम 0 डिग्री सेल्सियस पर

मोह कठोरता

6

चुंबकीय क्रम

पैरामैग्नेटिक

रसायनिक प्रतिक्रिया

रोडियाम, हालांकि यह एक महान धातु है, इसका मतलब यह नहीं है कि यह एक निष्क्रिय तत्व है। यह शायद ही सामान्य परिस्थितियों में जंग खाए; लेकिन जब इसे 600,C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो इसकी सतह ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करना शुरू कर देती है:

Rh (s) + O ₂ (g) → Rh ₂ O ₃ (s)

और परिणाम यह है कि धातु अपनी विशिष्ट चांदी की चमक खो देता है।

यह फ्लोरीन गैस के साथ भी प्रतिक्रिया कर सकता है:

Rh (s) + F ₂ (g) → RhF ₆ (s)

RhF ₆ का रंग काला है। यदि इसे गर्म किया जाता है, तो यह पर्यावरण में फ्लोराइड को मुक्त करते हुए RhF ₅ में बदल सकता है। जब सूखने की स्थिति के तहत फ्लोरिनेशन प्रतिक्रिया होती है, तो RhF ₃ (लाल ठोस) का निर्माण RhF ₆ के अनुकूल होता है । अन्य पड़ाव: RhCl ₃, RhBr ₃ और RhI ₃ एक समान तरीके से बनते हैं।

धातुयुक्त रोडियम के बारे में शायद सबसे आश्चर्यजनक बात यह है कि संक्षारक पदार्थों द्वारा हमला करने के लिए इसका चरम प्रतिरोध है: मजबूत एसिड और मजबूत आधार। एक्वा रेजिया, हाइड्रोक्लोरिक और नाइट्रिक एसिड का एक केंद्रित मिश्रण, एचसीएल-एचएनओ ₃, कठिनाई के साथ भंग कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप गुलाबी रंग का समाधान होता है।

पिघले हुए लवण, जैसे केएचएसओ ₄, इसे भंग करने में अधिक प्रभावी होते हैं, क्योंकि वे पानी में घुलनशील रोडियम परिसरों के निर्माण की ओर ले जाते हैं।

संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन

रोडियाम परमाणु चेहरे-केंद्रित घन संरचना, एफसीसी में क्रिस्टलीकृत होते हैं। आरएच परमाणु अपने धातु बंधन के लिए एकजुट रहते हैं, एक धातु के औसत दर्जे के भौतिक गुणों के लिए एक मैक्रो पैमाने पर जिम्मेदार बल। इस बंधन में वैलेंस इलेक्ट्रॉन हस्तक्षेप करते हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार दिए गए हैं:

4d ⁸ 5s ¹

यह इस प्रकार एक विसंगति या अपवाद है, क्योंकि इसके 5 एस कक्षीय में दो इलेक्ट्रॉनों और 4 डी कक्षीय में सात (मोलर आरेख का पालन करने वाले) होने की उम्मीद होगी।

कुल नौ वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं, जो परमाणु रेडी के साथ मिलकर, एफसीसी क्रिस्टल को परिभाषित करते हैं; ऐसी संरचना जो बहुत स्थिर प्रतीत होती है, क्योंकि बहुत कम जानकारी विभिन्न दबावों या तापमानों के तहत अन्य संभावित एलोट्रोपिक रूपों के पाए जाते हैं।

ये आरएच परमाणु, या बल्कि उनके क्रिस्टलीय अनाज, इस तरह से बातचीत कर सकते हैं जैसे कि विभिन्न आकृति विज्ञान के साथ नैनोकणों को बनाने के लिए।

जब ये आरएच नैनोपार्टिकल्स एक टेम्पलेट के ऊपर बढ़ते हैं (उदाहरण के लिए एक पॉलिमरिक एग्रीगेट), तो वे इसकी सतह के आकार और आयाम का अधिग्रहण करते हैं; इस प्रकार, मेसोपोरस रोडियम क्षेत्रों को कुछ उत्प्रेरक अनुप्रयोगों में धातु को दबाने के लिए डिज़ाइन किया गया है (जो प्रक्रिया में खपत किए बिना रासायनिक प्रतिक्रियाओं में तेजी लाते हैं)।

ऑक्सीकरण संख्या

चूंकि नौ वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं, इसलिए यह मान लेना सामान्य है कि रोडियम एक यौगिक के भीतर अपनी बातचीत में "सभी को खो सकता है"; यह आरएच ⁹⁺ कटियन के अस्तित्व को मानते हुए, ऑक्सीकरण संख्या या 9+ या (IX) की स्थिति के साथ है।

इसके यौगिकों में रोडियाम के लिए सकारात्मक और पाया ऑक्सीकरण संख्या +1 (आरएच ⁺) से +6 (आरएच ⁶⁺) तक होती है। उन सभी में से, +1 और +3 सबसे आम हैं, साथ में +2 और 0 (धात्विक रोडियम, Rh ⁰)।

उदाहरण के लिए, Rh ₂ O ₃ में रोडियाम का ऑक्सीकरण संख्या +3 है, क्योंकि यदि आप Rh ³⁺ और 100% आयनिक वर्ण का अस्तित्व मानते हैं, तो आरोपों का योग शून्य (Rh ₂ ^{3+) के} बराबर होगा या ₃ ^2-)।

एक और उदाहरण RhF ₆ द्वारा दर्शाया गया है, जिसमें अब इसकी ऑक्सीकरण संख्या +6 है। यदि Rh ⁶⁺ (Rh ⁶⁺ F ₆ ^-) का अस्तित्व मान लिया जाता है, तो फिर से कंपाउंड का कुल चार्ज केवल तटस्थ रहेगा ।

अधिक इलेक्ट्रोमेगनेटिव परमाणु जिसके साथ रोडियाम बातचीत करता है, अधिक सकारात्मक ऑक्सीकरण संख्या दिखाने की उसकी प्रवृत्ति जितनी अधिक होती है; इस तरह के RhF ₆ का मामला है ।

आरएच ⁰ के मामले में, यह तटस्थ अणुओं के साथ समन्वित क्रिस्टल एफसीसी के अपने परमाणुओं से मेल खाता है; उदाहरण के लिए, CO, Rh ₄ (CO) ₁₂ ।

रोडियाम कैसे प्राप्त किया जाता है?

कमियां

अन्य धातुओं के विपरीत, कोई खनिज उपलब्ध नहीं है जो रोडियाम में पर्याप्त रूप से समृद्ध हो ताकि इसे प्राप्त करने के लिए किफायती हो। यही कारण है कि यह अन्य धातुओं के औद्योगिक उत्पादन का एक माध्यमिक उत्पाद है; विशेष रूप से महान लोग या उनके जन्मदाता (प्लैटिनम समूह के तत्व), और निकल।

कच्चे माल के रूप में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश खनिज दक्षिण अफ्रीका, कनाडा और रूस से आते हैं।

उत्पादन प्रक्रिया जटिल है, क्योंकि यह निष्क्रिय होने के बावजूद, रोडियाम अन्य महान धातुओं की कंपनी में है, इसके अलावा इसमें अशुद्धियां हैं जिन्हें निकालना मुश्किल है। इसलिए, प्रारंभिक मिनरलोजिकल मैट्रिक्स से इसे अलग करने के लिए कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं को किया जाना चाहिए।

प्रक्रिया

इसकी कम रासायनिक प्रतिक्रिया इसे अपरिवर्तित रखती है जबकि पहली धातुएं निकाली जा रही हैं; जब तक केवल रईस (उनके बीच सोना) रहे। फिर, इन महान धातुओं का उपचार किया जाता है और लवण की उपस्थिति में पिघलाया जाता है, जैसे कि NaHSO ₄, उन्हें सल्फेट्स के तरल मिश्रण में रखना; इस मामले में, आरएच ₂ (एसओ ₄) ₃ ।

सल्फेट्स के इस मिश्रण से, जिसमें से प्रत्येक धातु को अलग-अलग रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से अलग-अलग किया जाता है, NaOH को रोडियम हाइड्रॉक्साइड, Rh (OH) _{x के} रूप में मिलाया जाता है ।

आरएच (ओएच) _एक्स को एच ₃ आरएचसीएल ₆ बनाने के लिए एचसीएल जोड़कर फिर से तैयार किया जाता है, जो अभी भी भंग है और एक गुलाबी रंग दिखाता है। तब H ₃ RhCl ₆ NH ₄ Cl और NaNO _{2 के} साथ प्रतिक्रिया करता है (NH ₄) _{3 के रूप में} ।

फिर से, नए ठोस को अधिक एचसीएल में फिर से विभाजित किया जाता है और मध्यम गर्म किया जाता है जब तक कि धातु रोडियाम के एक स्पंज को अवक्षेपित किया जाता है जबकि अशुद्धियों का दहन किया जाता है।

अनुप्रयोग

कोटिंग्स

छोटा, सिल्वर-प्लेटेड, रोडियम-प्लेटेड डबल बास। स्रोत: मौरो कतेब (https://www.flickr.com/photos/mauroescritor/84630301313)

धातु के टुकड़ों को उसी के लेप से ढकने के लिए इसके महान पात्र का उपयोग किया जाता है। इस तरह, चांदी की वस्तुओं को ऑक्सीकरण और अंधेरे से बचाने के लिए रोडियम के साथ लेपित किया जाता है (एगो और एजी ₂ एस की एक काली परत का गठन), साथ ही साथ और अधिक चिंतनशील (चमकदार) हो जाता है।

इस तरह के कोटिंग्स का उपयोग स्तन कैंसर के निदान में गहने के वस्त्र, रिफ्लेक्टर, ऑप्टिकल उपकरण, विद्युत संपर्क और एक्स-रे फिल्टर में किया जाता है।

मिश्र

यह न केवल एक महान धातु है, बल्कि एक कठिन भी है। यह कठोरता इसे बनाने वाली मिश्र धातुओं में योगदान कर सकती है, खासकर जब यह पैलेडियम, प्लैटिनम और इरिडियम की बात आती है; जिनमें से, Rh-Pt सबसे अच्छे हैं। इसके अलावा, रोडियम इन मिश्र धातुओं के उच्च तापमान के प्रतिरोध में सुधार करता है।

उदाहरण के लिए, रोडियम-प्लैटिनम मिश्र धातुओं को ग्लास बनाने के लिए एक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है जो पिघला हुआ ग्लास को आकार दे सकता है; थर्मोक्यूल्स के निर्माण में, उच्च तापमान (1000;C से अधिक) को मापने में सक्षम; क्रूसिबल, फाइबरग्लास की सफाई के लिए झाड़ियाँ, इंडक्शन फर्नेस कॉइल्स, एयरक्राफ्ट टरबाइन इंजन, स्पार्क प्लग आदि।

उत्प्रेरक

एक कार के उत्प्रेरक कनवर्टर। स्रोत: बलिस्टा

रोडियम प्रतिक्रियाओं को या तो एक शुद्ध धातु के रूप में उत्प्रेरित कर सकता है या कार्बनिक लिगेंड (ऑर्गोडोडियम) के साथ समन्वित कर सकता है। उत्प्रेरक का प्रकार त्वरित प्रतिक्रिया के साथ-साथ अन्य कारकों पर निर्भर करता है।

उदाहरण के लिए, अपने धात्विक रूप में यह नाइट्रोजन ऑक्साइड, NO _x, परिवेशी गैसों और नाइट्रोजन में कमी को उत्प्रेरित कर सकता है:

2 सं _x → x O ₂ + N ₂

यह प्रतिक्रिया लगातार दैनिक आधार पर होती है: वाहनों और मोटरसाइकिलों के उत्प्रेरक कन्वर्टर्स में। इस कमी के लिए धन्यवाद, NO _x गैसें शहरों को बदतर डिग्री तक नहीं प्रदूषित करती हैं। इस उद्देश्य के लिए, मेसोपोरस रोडियाम नैनोकणों का उपयोग किया गया है, जो आगे चलकर NO _x गैसों के अपघटन में सुधार करते हैं ।

यौगिक, जिसे विल्किंसन के उत्प्रेरक के रूप में जाना जाता है, का उपयोग क्रमशः हाइड्रोजन और एल्डीहाइड बनाने के लिए हाइड्रेट (एच ₂ जोड़ें) और हाइड्रॉफोर्मिलेट (सीओ और एच ₂ जोड़ें) के रूप में किया जाता है।

रोडियम उत्प्रेरक संक्षिप्त रूप से हाइड्रेट, कार्बोनेटलेट (सीओ जोड़ें), और हाइड्रोफॉरामिलेट के लिए उपयोग किया जाता है। नतीजा यह है कि कई उत्पाद उन पर निर्भर हैं, जैसा कि मेन्थॉल के साथ होता है, च्यूइंग गम में एक आवश्यक रासायनिक यौगिक; नाइट्रिक एसिड, साइक्लोहेक्सेन, एसिटिक एसिड, ऑर्गोसिलिकॉन, के अलावा अन्य।

जोखिम

रोडियम, एक महान धातु होने के नाते, भले ही यह हमारे शरीर में रिसता हो, लेकिन इसका आरएच परमाणु (जहां तक ​​यह जानता है) चयापचय नहीं किया जा सकता है। इसलिए, वे कोई स्वास्थ्य जोखिम नहीं उठाते हैं; जब तक हवा में बिखरे हुए बहुत सारे आरएच परमाणु नहीं होते हैं, जो फेफड़ों और हड्डियों में जमा हो सकते हैं।

वास्तव में, आभूषण या चांदी के आभूषण ज्वैलर्स पर रोडियम चढ़ाना की प्रक्रियाओं में परमाणुओं के इन "कश" से अवगत कराया जाता है; जिस कारण से उन्हें अपने श्वसन तंत्र में असुविधा का सामना करना पड़ा है। अपने पतले विभाजित ठोस के जोखिम के बारे में, यह ज्वलनशील भी नहीं है; ओएफ ₂ की उपस्थिति में जलने को छोड़कर ।

रोडियाम यौगिकों को विषाक्त और कैसरजन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जिनके रंग त्वचा पर गहरा दाग लगाते हैं। यहां एक और स्पष्ट अंतर है कि कैसे धातु की तुलना में धातु के पिंजरे के गुण भिन्न होते हैं।

और अंत में, पारिस्थितिक मामलों में, रोडियम की दुर्लभ बहुतायत और पौधों द्वारा आत्मसात की कमी यह फैल या बर्बादी के मामले में एक हानिरहित तत्व बनाती है; जब तक यह धात्विक रोडियम है।

संदर्भ

1. लार्स arshrström। (12 नवंबर, 2008)। रोडियम। इसके तत्व में रसायन। से पुनर्प्राप्त: chemistryworld.com
2. विकिपीडिया। (2019)। रोडियम। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org
3. बायोटेक्नोलॉजी सूचना के लिए राष्ट्रीय केंद्र। (2019)। रोडियम। PubChem डेटाबेस। CID = 23948। से पुनर्प्राप्त: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. एस। बेल। (1958)। रोडियम की संरचना। जॉनसन मैथेय रिसर्च लेबोरेटरीज। प्लैटिनम मेटल्स Rev., (2), 21, 61-63
5. जियांग, बी। एट अल। (2017)। मेसोपोरस मेटालिक रोडियाम नैनोपार्टिकल्स। नट। सांप्रदायिक। 8, 15581 doi: 10.1038 / ncomms15581
6. केलेशन। (27 जून, 2018)। रोडियाम एक्सपोजर। से पुनर्प्राप्त: chelationcommunity.com
7. बेल टेरेंस। (25 जून, 2019)। रोडियम, एक दुर्लभ प्लेटिनम समूह धातु और इसके अनुप्रयोग। से पुनर्प्राप्त: thebalance.com
8. स्टेनली ई। लिविंगस्टोन। (1973)। रुथेनियम, रोडियम, पैलेडियम, ओसियम, इरिडियम और प्लैटिनम की रसायन। एसई लिविंगस्टोन। पेरगामन प्रेस।
9. टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी। (21 जून, 2017)। कम कीमती धातु का उपयोग करके ऑर्गोसिलिकॉन बनाने के लिए एक रोडियम-आधारित उत्प्रेरक। से पुनर्प्राप्त: Phys.org
10. पिलगार्ड माइकल। (10 मई, 2017)। रोडियाम: रासायनिक प्रतिक्रिया। से पुनर्प्राप्त: pilgaardelements.com
11. डॉ डग स्टीवर्ट। (2019)। रोडियम तत्व तथ्य। से पुनर्प्राप्त: chemicool.com