Металл родий. Родиевое покрытие

Родий (лат. Rhodium; обозначается символом Rh) - элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер - 45. По внешнему виду компактный родий – красивый серебристый металл с голубоватым оттенком.

Родий относится к благородным металлам платиновой группы. По сравнению с другими металлами этой группы он более яркий и твёрдый – пластичным становится только при нагревании.

Название элемента в переводе с древнегреческого означает «роза». Это имя он получил благодаря цвету своих типичных соединений - они красные, как и розы.

Родий очень редкий и рассеянный элемент. Среднее содержание его в земной коре 1 10-7 % по массе. Собственных минералов не имеет. Содержится в никелевых и платиновых рудах в виде простого соединения. Также содержится в изоморфной примеси минералов группы осмистого иридия (до 3,3 %), в медноникелевых рудах. Известна и редчайшая разновидность осмистого иридия – родистый невьянскит. В нем до 11,3% родия. Это самый богатый родием минерал.

Родий был открыт в Англии в 1803 году замечательным ученым своего времени Уильямом Гайдом Волластоном. Изучая самородную южноамериканскую платину, он обратил внимание на ярко окрашенный в розовато-красный цвет фильтрат, полученный им из раствора самородной платины в царской водке. Такую окраску раствор приобретал после осаждения платины и палладия. Из этого раствора Волластон выделил темно-красный порошок, прокалил его в атмосфере водорода и получил тяжелый белый металл - родий.

Вплоть до 20-ых годов прошлого столетия Россия закупала родий за рубежом. В стране не было специалистов-аффинеров, свойства родия и его «собратьев» были плохо изучены, а заграничные фирмы держали в секрете способы извлечения и очистки металлов платиновой группы.

В 1918 году в нашей стране открылся Институт по изучению платины и других благородных металлов. В первые же годы в нем были выполнены важные исследования по химии, аффинажу и анализу родия. А в 1925 году из уральской платины был получен первый отечественный родий.

Заслуга в этом принадлежит, прежде всего, выдающемуся ученому-химику Л. А. Чугаеву и его ученикам, впоследствии известным ученым И. И. Черняеву, В. В. Лебединскому и Н. К. Пшеницыну.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РОДИЯ

По внешнему виду компактный родий – красивый серебристый металл с голубоватым оттенком. Он обладает гранецентрированной кубической решеткой, параметр элементарной ячейки а = 0,3803 нм. Плотность при 20°C 12,41 г/см3. Температура плавления 1963 °C, кипения 3727 °C. В отличие от золота и платины родий плохо поддается механической обработке. Поэтому прокатать или протянуть его в проволоку можно лишь при 800...900°C. Проявляет свойства парамагнетика. Отражательная способность поверхности родия 80% для видимой части спектра.

Прочие характеристики:
- теплота плавления - 21,8 кДж/моль;
- теплота испарения - 494 кДж/моль;
- удельная теплоёмкость - 0,244 Дж/(K моль);
- теплопроводность - 150 Вт/(м K).

Родий в природе встречается виде устойчивого изотопа - 103Rh. Наиболее долгоживущие его изотопы с периодами полураспада: 101Rh (3,3 года), 102Rh (207 дней), 102mRh (2,9 года), 99Rh(16,1 дней).

Компактный родий исключительно устойчив к любым химическим воздействиям. Однако если взять сплав родия с цинком или кадмием и растворить его в соляной кислоте, а затем отфильтровать, то получится осадок мелкодисперсного родия, способный взрываться на воздухе.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РОДИЯ

Родий - благородный металл, по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину. На компактный родий не действуют ни кислоты, ни щелочи. Лишь мелко раздробленный родий медленно растворяется в горячей царской водке или концентрированной серной кислоте. Родий весьма устойчив и к действию галогенов: с хлором, бромом и даже фтором он реагирует лишь после продолжительного нагревания. При этом в зависимости от температуры проведения реакций получаются галогениды различного состава. В частности, с хлором образуются хлориды одно-, двух- и трехвалентного родия RhCl, RhCl2, RhCl3. При высоких температурах родий медленно реагирует с серой, превращаясь в сульфиды RhS, RhS2, Rh2S5.

Мелкоизмельченный родий медленно окисляется только при температуре выше 600°C:
4Rh + 3O2 = 2Rh2O3.
Родий при нагревании на воздухе обладает своеобразным поведением. При температуре с 600 до 800 градусов на его поверхности образуется оксидная пленка - Rh2O3. При повышении температуры с 800 до 1000 градусов оксидная пленка на поверхности родия, снова разлагается до металла.

При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой:
2Rh + 6KHSO4 = 2K3Rh(SO4)3 + 3H2.

Гидроксид и оксид родия проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами с образованием комплексов Rh:
Rh2O3 + 12HCl = 2H3RhCl6 + 3H2O;
Rh(OH)3 + 6HCl = H3RhCl6 + 3H2O.

В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность образовывать комплексы 3–, родий взаимодействует с хлором, например:
2Rh + 6NaCl + Cl2 = 2Na3.

При спекании реагирует с расплавами Na2O2 и BaO2:
2Rh + 3BaO2 = Rh2O3 + 3BaO.

Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF6, который образуется при прямом сжигании родия во фторе. Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор или NO:
2RhF6 + 3Cl2 = 2RhF3 + 6ClF.

Родий легко сплавляется с платиной, палладием, медью и другими металлами.

Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высоко токсичными и канцерогенными веществами. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.

Месторождения и добыча родия

Ежегодно в мире добывается менее 30 тонн родия. Главный экспортер этого металла - Южная Африка (приблизительно 80%). Промышленная добыча родия сложна, поскольку металл происходит в рудах, смешанных с другими металлами, такими как палладий, серебро, платина и золото.

Раньше, основные залежи находились в России. На Урале были найдены внушительные запасы самородной платины. Но, теперь, их уже разработали. Сегодня по запасам родия лидирует Мексика. За ней следуют Южная Африка и Колумбия. Есть содержание драгоценного металла в золотых песках США.

Получение родия

Технология выделения родия зависит прежде всего от вида и состава перерабатываемого сырья. Рассмотрим получение родия из самородной платины.

С приисков сырая платина поступает на аффинажный завод, где ее загружают в фарфоровые котлы и обрабатывают царской водкой. Процесс идет при нагревании в течение суток. В результате родий переходит в раствор.

Затем на раствор действуют хлористым аммонием, чтобы осадить и отделить платину. Оставшийся раствор упаривают: образуется осадок, который состоит из нескольких солей. В нем до 6% родия. Этот осадок растворяют в воде и еще раз тем же способом отделяют платину. А раствор, в котором остались родий, рутений и палладий, по мере накопления направляют на очистку и разделение.

Далее нитритом натрия NaNO2 осаждают и отделяют от раствора осадок гидроокисей неблагородных металлов; родий при этом остается в растворе в форме Na3. После этого с помощью NH4Cl из раствора на холоду выделяют родий; он уходит в виде малорастворимого комплекса (NH4)2Na. Однако при этом вместе с родием в осадок переходит и иридий; другие же платиновые металлы – рутений, палладий и остатки платины – остаются в растворе.

Осадок растворяют в разбавленном едком натре и из этого раствора действием аммиака и NH4Cl снова осаждают родий – теперь уже в форме другого комплексного соединения . Осадок отделяют и тщательно промывают раствором хлористого аммония.

Полученный садок снова загружают в котел с соляной кислотой и нагревают несколько часов. Происходит реакция:
2 + 6HCl > 2 +3NO2 + 3NO + 3H2O
с образованием нового комплексного соединения родия ярко-желтого цвета. Это триаминтрихлорид родия. Его тщательно промывают водой и только после этого приступают к выделению металлического родия.

Соль загружают в печь и прокаливают несколько часов при 800...900°C. Комплексное соединение разлагается и образуется порошкообразный продукт смеси родия с его окислами. После охлаждения порошок еще раз тщательно промывают разбавленной царской водкой для удаления оставшегося незначительного количества неблагородных примесей, а затем снова загружают в печь и восстанавливают до металла, прокаливая в атмосфере водорода.

ПРИМЕНЕНИЕ РОДИЯ

Цена родия высока не только потому, что элемент драгоценный, но и потому что отраслей, где он нужен, больше чем самого металла. Однако, применяют его только там, где ему нет более дешевой и распространенной альтернативы.

Львиная доля добываемого родия потребляется автомобильной промышленностью. Отличные каталические свойства металла позволяют производить из его сплавов нейтрализаторы выхлопных газов.

Сплав родия с платиной является очень эффективным катализатором при производстве азотной кислоты путём окисления аммиака воздухом. Именно в этой сфере родию как металлу-катализатору нет аналогов.

Родий в сплавах с иридием и (или) платиной используют при производстве термопар, которые применяются для эффективного измерения высоких температур до 2200 градусов по Цельсию.

Крупный потребитель родия – стекольная промышленность. Из сплава родия с платиной (обычно 7% Rh) делают сосуды для плавления стекломассы и получения тончайших стеклянных и кварцевых нитей. Здесь родий также практически незаменим.

Металлический родий используется для производства зеркал подвергающихся сильному нагреву (калению) для мощных лазерных систем (например фтороводородных лазеров), а так же для производства дифракционных решеток к приборам для анализа вещества (спектрометры).

Из драгоценного металла и фильтры жидкокристаллических мониторов. Потребность в них растет с каждым годом. Требуется все больше и больше родия на эту отрасль промышленности.

Родиевые детекторы применяются в реакторах для измерения нейтронного потока.

Существуют драгоценные минералы, кристаллы которых в искусственных условиях растут только на фильтрах из сплава платины и родия.

Родирование

Родий имеет красивый серебристо-белый оттенок, за который он очень ценится в ювелирной отрасли. Его отражательная способность очень велика, металл сверкает и переливается, его блеск великолепен. Поэтому родирование становится все более популярной процедурой в ювелирных мастерских.

Родирование – это нанесение тонкого слоя родия (0,1 – 0, 25 мкм) на поверхность ювелирных изделий. Покрытие улучшает не только внешний вид металлов, придавая поверхности платиновый блеск, но и их химические и механические свойства. Кроме того, родий не тускнеет со временем.

Достоинства родирования:
- блестящий платиновый цвет;
- стойкость изделия к механическим повреждениям, царапинам и т.п.

Недостатки родирования: - нельзя чистить ювелирное украшение с применением абразивов, так как можно повредить покрытие;
- после каждого ремонта изделия, его придется заново покрывать родием.

Родиевое покрытие не вечно, но срок его службы зависит от нескольких факторов, главный из которых - толщина. По опыту пользования, возобновление родиевого слоя на кольцах, серьгах, цепочках требуется раз в пять лет и реже – в зависимости от интенсивности использования изделия. Во многих случаях качественно выполненное родирование украшает металл десятилетиями.

ЦЕНА РОДИЯ НА МИРОВОМ РЫНКЕ

Известно всем, что драгоценные металлы не могут стоить дешево. А так как к этой категории относится и родий, цена за грамм металла, который к тому же является достаточно редким, тоже довольно высока.

Вплоть до ноября 2008 года стоимость родия неумолимо росла, достигнув своей шокирующей критической отметки в 10 100 долларов за тройскую унцию (около 31,5 грамма), после чего рухнула до 900 долларов.

На графике представлена цена родия за тройскую унцию в долларах США за последние 10 лет. Как видим, своего максимума родий достиг в 2008 году. Это и был звездный час родия: цена на него в 10 раз превысила цену на золото. С 2012 года цена драгоценного металла платиновой группы несколько стабилизировалась.

На графике представлена цена родия за тройскую унцию в долларах США с мая 2015 год.

После износа любой повседневной вещи из гардероба мы, не задумываясь, меняем ее на новую, но можно ли поступить так же с утратившим презентабельность ювелирным изделием? Дорогостоящие украшения, часто являющиеся символами определенных событий в жизни, не могут быть просто списаны, даже если потеряли свою привлекательность. Чтобы вернуть им блеск, скрыть потертости и потемнения, сохранив результат на долгие годы, последнее время часто применяется покрытие родием ювелирных изделий. Что представляет собой данный процесс, и о каких его тонкостях рекомендуется знать всем, подробно описано ниже.

Сведения о металле

Родий в ювелирных изделиях используется сравнительно короткое время. Изначально этот металл не считался ценным вообще, и после переработки руды (извлечения из нее платины) сразу отправлялся в утиль. Ценные свойства этого на сегодняшний день самого твердого драгоценного металла были открыты только в начале 19 века Уильямом Гайдом.

Родий относится к элементам периодической системы платиновой группы и очень редко встречается в природе. В среднем, его годовая добыча составляет всего 30 тонн, причем большая часть залежей находится на территории ЮАР. В незначительных количествах металл добывается в Канаде, России и Колумбии.

Свойства родия

Почему получил распространение родий в ювелирных изделиях? Такой популярности металл обязан своим уникальным свойствам, превосходящим характеристики других драгоценных металлов. К примеру, температура плавления у родия - 1964 градуса, что ровно на 900 выше, чем у золота, и на 1003, чем у серебра.

Кроме этого покрытие родием придает изделиям дополнительную прочность и износостойкость, ведь твердость этого металла по шкале Мооса определяется шестью единицами, при том что другие популярные металлы имеют показатель лишь в 2,5. Долговечность покрытия определяется еще и высокой стойкостью родия к химическим веществам. Окислительные процессы начиаются в металле только при нагревании выше 600 градусов.

К видимым положительным характеристикам материала следует отнести и красивый холодный блеск, который сохраняется неизменным на долгие годы.

Почему такой благородный, прочный и красивый родий в ювелирных изделиях не используется как основа? Дело в том, что металл очень хрупкий, и без дополнительной основы из другого материала может быстро треснуть. Такое наблюдается даже при ремонте некоторых изделий, покрытых родием, когда его слой откалывается частями и требует потом повторного нанесения.

Применение в ювелирной отрасли

Благодаря множеству положительных характеристик родий востребован во многих отраслях, но использоваться в реальности может далеко не во всех. Основной причиной для поиска аналогичных материалов является обычный недостаток металла в природе. Спрос на него значительно превышает предложение. Невозможно заменить родий по характеристикам в таких отраслях промышленности, как изготовление датчиков температуры, измерительной техники, зеркал, азотной кислоты и так далее.

Родий в ювелирных изделиях применяется не только для покрытия готовых украшений из других металлов. В основном его используют при искусственном выращивании некоторых драгоценных самоцветов как составляющее определенного фильтра.

Родирование

Именно так называется процесс нанесения слоя родия на готовое украшение. Слой покрытия может быть толщиной 0,1-25 микрон и может наноситься даже на бижутерию, чтобы придать изделиям эстетичность и долговечность.

Готовые украшения всегда обладают холодным платиновым блеском, высокой прочностью и долговечностью. Конечно, лучше всего родировать изделие еще до начала его носки, сразу после изготовления. Тогда поверхность украшения не будет иметь механических повреждений и покрытие ляжет ровно. При желании в специализированную мастерскую можно отдать и уже бывшее в употреблении кольцо или цепочку.

Процесс нанесения

Чтобы покрыть ювелирное изделие родием, его сначала нужно подготовить. Украшение полируется до тех пор, пока не исчезнут все следы его использования. После этого изделие обязательно промывается и обезжиривается, а только потом помещается в гальваническую ванну, где и осуществляется сам процесс родирования.

В подготовленную емкость сначала наливается специальный раствор, содержащий в себе положительно заряженные частицы солей металла. Само изделие перед погружением заряжается отрицательно. После его помещения в жидкость через нее пропускается электрический заряд, который и провоцирует притягивание разных частиц друг к другу. Украшение, являющееся анодом, под воздействием тока должно полностью исчезнуть под слоем родия. В зависимости от времени воздействия и интенсивности электрического заряда изменяется толщина слоя покрытия.

В качестве основного элемента в данном процессе ранее выступали родиевые соли, но поскольку добывать их крайне сложно, то со временем вещество было успешно заменено на сульфат родий в концентрированном растворе. Производят его специального для покрытия украшений в достаточном спросу количестве.

Преимущества металла

Основными преимуществами родированных украшений является их стойкий холодный блеск, сохраняемый на долгое время неизменным. Также такое покрытие придает изделиям прочности, но многих, помимо эстетических характеристик металла, интересует вопрос, вреден или нет родий в ювелирных изделиях, ведь носить его на собственной коже после нанесения придется практически постоянно. Особенно эта информация важна для тех, кто склонен к аллергическим проявлениям, ведь определенные реакции в редких случаях возникают даже при контакте с благородным золотом и серебром.

Здесь всем чувствительным любителям украшений можно не волноваться, поскольку родий абсолютно гипоаллергенен, что давно доказано множеством опытов.

Недостатки покрытия

Главным минусом данного металла является его хрупкость, которая и не допускает его применения непосредственно в изготовлении ювелирных украшений. Конечно, даже если не учитывать этот факт, изделия из родия не изготавливаются еще и в связи с его высокой стоимостью, которая превышает цену золота в десятки раз. Чтобы только покрыть родием кольцо или цепочку, понадобится в среднем заплатить 500-1000 рублей, и то подобную услугу могут оказать не в каждой мастерской.

После ремонта родированное изделие чаще всего требует повторного покрытия, поскольку верхний слой металла может отслаиваться при механическом воздействии.

Также следует учитывать, что наносится покрытие очень тонко, а значит, со временем при регулярном использовании может попросту стереться. В среднем кольца, браслеты и цепочки способны сохранить первоначальные характеристики в течение пяти лет, для сережек этот срок составляет уже порядка 10 лет.

Разновидности покрытия

Чаще всего родирование применяется для придания благородного холодного блеска изделиям из белого золота, которое при высокой пробе все же имеет желтоватый оттенок. Не менее популярными для покрытия являются платиновый и серебряные украшения, а также некоторые изделия, относящиеся к бижутерии. Стоимость последних при наличии слоя родия будет колебаться в пределах 2 тысяч рублей.

Сегодня благодаря специальным добавкам родирование может дополнять украшения не только белым блеском, а и розоватым, желтоватым или золотистым. Существует и черный родий.

В ювелирных изделиях он используется для придания украшениям состаренного вида или чтобы усилить блеск определенных драгоценных камней. Очень часто для дополнительной крепости места крепления камней именно эту часть украшения покрывают родием.

Заключение

Итак, для чего ювелирные изделия покрывают родием, теперь понятно. Любое кольцо или браслет с покрытием из такого металла приобретает новую жизнь и благодаря яркому блеску иногда выглядит совершенно по-другому. Долгое время такие украшения сохраняют первозданный вид. Даже при необходимости повторного родирования мало у кого возникают сомнения по поводу необходимости процесса.

Чтобы сохранить покрытие на украшениях на долгое время, важно соблюдать элементарные правила ухода за изделиями. В некоторых случаях игнорирование следующих рекомендаций может привести к тому, что украшение будет выглядеть еще хуже, чем до нанесения родия. Итак, несмотря на стойкость к химическому воздействию и прочность материал может быть поврежден сильными абразивными веществами, поэтому рекомендуется снимать украшения во время уборки или любых водных процедур. Для чистки самого изделия следует использовать мягкие средства, а лучше всего - специальные салфетки для полировки ювелирных изделий.

Те, кто не имеет отношения к драгоценным металлам и видит их только в ювелирных изделиях, порой недооценивают родий. Опровергнуть это мнение может один занимательный факт.

Когда-то на фабрике по переработке родия существовала уникальная ступка для измельчения драгоценного металла. На вид она была обыкновенной, разве что весила 30 кг. Однако её цена оказалась соизмерима со стоимостью… всего завода. А всё потому, что материалом для ступки стал очень редкий благородный металл – родий.

Что такое родий?

В периодической системе Д.И. Менделеева он известен как 45 элемент, который в реальности является одним из самых редких на Земле драгоценных металлов.

Родий был открыт в 1803 году известным английским учёным Уильямом Гайдом Волластоном. В самородном растворе платины исследователь обнаружил ярко-розовый порошок. После прокатки в атмосфере водорода красноватый порошок превратился в тяжёлый металл белого цвета, внешне напоминающий алюминий.

За особый оттенок он получил название ροδον, что в переводе с греческого означает «роза».

История родия

Количество родия в платине измеряется в долях процента, и долгое время драгоценный металл был практически недосягаем.

В 1819-1824 годах на Урале обнаружили богатейшие россыпи так называемой сырой (то есть самородной) платины. Уже через несколько лет после этого её количество составляло около двух тонн. Для дальнейшей обработки платину отправляли в Петербург, а родий и другие сопровождающие её металлы – в отходы.

Только в 40-х годах XIX века профессор Казанского университета К.К. Клаус заинтересовался уральскими месторождениями и нашёл в них «не малое количество родия, иридия, осмия и палладия». Тогда же учёный открыл ранее неизвестный металл платиновой группы – рутений.

Несмотря на то, что до начала XX века в России добывалось около 95 % мировых запасов платины, применение сопутствующим ей редким металлам так и не нашли, и продавали родий за рубеж, можно сказать, за бесценок.

В 1918 году в нашей стране открылся Институт по изучению платины и других благородных металлов, где проводились важнейшие исследования родия. И уже в 1925 году редчайший металл был впервые получен в СССР.

До сих пор его, как и остальные металлы платиновой группы, получают из «сырой» платины или в процессе аффинажа золота. Однако даже в наше время свойства этого невероятно редкого элемента до конца не изучены.

Почему ценится родий?

Высокая температура плавления (1960 градусов) и устойчивость к внешним воздействиям сделали его популярным во многих сферах промышленности, в том числе химической, стекольной и ювелирной.

Мировые запасы родия составляют всего несколько десятков тонн. Несмотря на то, что стоимость родия в несколько раз выше, чем золота, спрос на него возрастает с каждым годом.

По сравнению с другими металлами платиновой группы родий более яркий и твёрдый – пластичным он становится только при нагревании.

Родий не окисляется на воздухе, ему не страшна влажная среда, влияние кислот, серы, хлора, фтора и других агрессивных сред. Благодаря высокой прочности, родий более долговечен, чем другие металлы. Его отражающая способность – около 80%. Конечно, она ниже, чем у серебра, но стойкость к коррозии и температурному воздействию у родия намного выше.

Именно поэтому его используют в качестве защитно-декоративного покрытия украшений из золота и серебра.

Родирование

На ювелирные украшения металл наносится с помощью электрохимической реакции. Нанесение гальванического покрытия требует особого внимания, точности соблюдения самого технологического процесса и подготовки к нему.

Изделие проходит несколько этапов: ультразвуковую мойку, обезжиривание в растворах щелочи и серной кислоты, промывку и обработку в парогенераторе. На завершающем этапе поверхность обрабатывается специальным маркером под воздействием электрического тока либо полностью окунается в гальваническую ванну.

Родий – металл с белым блеском, поэтому особенно выгодно покрытие смотрится на украшениях из белого золота и серебра. В изделиях из красного золота с помощью декоративного покрытия достигается сочетание в одном украшении сразу нескольких оттенков металла без использования спайки разных сплавов.

Традиционно родием покрываются места закрепки ювелирных камней (например, бриллиантов или сапфиров), чтобы подчеркнуть блеск ювелирных вставок.

Чёрное родирование

Ювелирами часто используется чёрное родиевое покрытие, которое придаёт украшениям чуть состаренный или, напротив, свежий современный вид, а камни на таком «фоне» выглядят более яркими и выразительными. От чего же зависит цвет родия?

Если внимательно прочитать состав на упаковках родия различного оттенка, вы заметите, что все они отличаются лишь одним компонентом – раствором солей. От него-то из зависит цвет будущего покрытия. В остальном же родий различных цветов абсолютно идентичен, а значит, сохраняет все те же свойства, что и привычный нам светлый металл.

Уход за родированными изделиями

Прежде всего необходимо помнить, что родирование – это всего лишь покрытие, тонкий защитный слой на поверхности украшения. Поэтому забудьте про порошки, наждачную бумагу и другие абразивные вещества, применяя которые, вы рискуете испортить изделие.

В том случае, если родаж повредился, самое лучшее – обратиться к специалисту, который в короткие сроки восстановит декоративное покрытие. Если такой возможности нет, используйте те же методы, что и для очистки серебра.

Приобретая украшения из драгоценных металлов или простую бижутерию, нужно обязательно поинтересоваться у продавца - насколько изделие устойчиво к механическим повреждениям, и как правильно за ним ухаживать. Ведь даже мелкие царапины, потёртости или потемневшие поверхности сильно портят внешний вид серёжек, колец, цепочек.

В настоящее время избежать подобных проблем помогает нанесение на ювелирное изделие родиевого покрытия. Что особенного в этом процессе, зачем драгоценные металлы обрабатывают родием, какой при этом будет конечная стоимость украшения? Ответы на эти вопросы помогут сделать правильный выбор, особенно если речь идёт о дорогостоящем ювелирном изделии.

Родий: основные сведения

В соответствии с информацией из википедии, родий является элементом побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов, составленной Д. И. Менделеевым, с атомным номером - 45 . А также там указано, что родий (греч. «роза») - это твёрдый переходной металл серебристо-белого цвета, который относится к благородным из металлоплатиновой группы. В природе встречается очень редко. Собственных минералов не имеет, но в редкой разновидности осмистового иридия - его содержание доходит до 11,3%.

В виде простого соединения содержится в никелевых и платиновых рудах, а также в некоторых золотых песках Южной Америки. Ежегодная добыча родия не превышает 30 тонн.

Основные месторождения находятся на территории:

ЮАР (поставки родия на мировой рынок из этой страны составляют 75−80%);
Канады;
Колумбии;
России.

Свойства родия для ювелирного применения

Родий - это самый твёрдый, самый дорогой драгоценный металл с совершенным по красоте холодным блеском . Таковы наиболее известные характеристики уникального природного элемента. До его открытия в 1803 году англичанином Уильямом Гайдом, родий попросту отправляли в отходы после извлечения платины.

Для ювелирного применения особое значение имеют следующие физические свойства родия:

температура плавления - 1964 °C (у чистого золота - 1064 °C, серебра - 961 °C);
твёрдость - 6 (по шкале Мооса). Серебро и золото имеют показатель твёрдости равный 2,5;
блеск - холодный, белого цвета, лучший в сравнении с золотом, но хуже, чем у серебра. Со временем не тускнеет.

Уникальным химическим свойством родия является его стойкость к агрессивным коррозионным средам (кислоты, хлор, сера, фтор). Причём по этому показателю он значительно превосходит платину. Окислительные процессы в металле происходят, когда температура достигает значения, выше 600 °C. При нагревании родий становится пластичным.

Несмотря на то что он обладает высокой устойчивостью к механическим повреждениям и изнашиванию - это хрупкий металл, поэтому его нельзя использовать, как базовый материал для ювелирных изделий.

Ювелирное применение родия

Спрос на родий очень высокий, а отраслей, где он востребован гораздо больше, чем самого драгоценного элемента. В основном редкий металл применяется в тех сферах, где не находят других более дешёвых или способных его заменить вариантов. Например, в промышленном секторе при изготовлении зеркал измерительной техники, термопар датчиков температуры, получении азотной кислоты и многого другого.

В ювелирной отрасли элемент № 45 востребован для производства специальных фильтров , без которых невозможно выращивание в искусственных условиях кристаллов некоторых драгоценных самоцветов.

Кроме того, в настоящее время для придания ювелирным изделиям сияющего блеска, который сохраняется долгие годы, опытные ювелиры наносят на них тонкий слой родия. Украшения прошедшие такую обработку, называют родированными. При этом каждое из них имеет соответствующую маркировку.

Родиевое покрытие ювелирных изделий

Родиевое покрытие - это слой родия толщиной от 0.1 до 25 мкм, нанесённый на кольца, серьги, колье из серебра, золота, платины. Такую обработку можно провести и для более дешёвых сплавов, которые используют в бижутерии. Процедуру покрытия ювелирного изделия проводят гальваническим методом. Нанесение родиевого слоя требует от ювелиров внимания и точного соблюдения требований технологического процесса.

Техника родирования: достоинства и недостатки родированных украшений

Родиевое покрытие применяется с целью предупреждения быстрого износа ювелирного изделия , а также для придания ему платинового блеска и долговечности.

Правильнее всего родировать украшение сразу после его изготовления, так как на поверхности новых изделий ещё нет каких-либо повреждений. Слой родия в этом случае ложится ровно, без изъянов.

Изделие, которое уже носили можно отдать в специализированную ювелирную мастерскую для родирования. Его проводят следующим образом:

Изделие полируют или шлифуют, чтобы получить идеально ровную поверхность для нанесения тончайшего слоя родия.
Затем проводят тщательное промывание и обезжиривание украшения.
Подготовленное изделие помещают в гальваническую ванну со специальным раствором.

Воздействие электрического тока, пропускаемого через раствор, приводит к выделению родия. При этом изделие постепенно покрывается тонким слоем драгоценного металла, толщина которого зависит от длительности процесса и интенсивности разряда тока.

В результате обработки ювелирный материал не потускнеет со временем и не потеряет цвет. Например, золотая цепочка с родиевым покрытием не портится даже при ежедневном ношении, а родированное серебряное колечко дольше сохраняет блеск. К тому же такое изделие обладает гипоаллергенными свойствами. Это особенно важно для людей, склонных к проявлению аллергии на золотые или серебряные украшения.

Недостатками родиевого покрытия можно считать его подверженность влиянию таких объективных факторов, как время и частое ношение ювелирного изделия. То есть, родиевый слой может стереться или потрескаться. В таких случаях понадобится провести повторное родирование, что, конечно, предполагает дополнительные материальные траты. Так, в среднем, цена покрытия родием ювелирного изделия составляет 500−1000 рублей .

Маркировка родиевого покрытия

Наиболее часто слоем родия покрывают украшения из платины, белого золота (585, 750, 375 проб), а также серебра (925 пробы). При этом под белым золотом подразумевается сплав золота с каким-либо металлом белого цвета - серебром, никелем, палладием . Чем выше его проба, тем ярче проявляется желтизна, которую ювелиры облагораживают нанесением слоя родия. После этого ювелирное изделие приобретает наиболее выигрышный цвет и блеск.

В настоящее время родиевому покрытию можно придать разные оттенки - белый, розовый, жёлтый с золотистым отливом, чёрный. Родирование чёрного цвета ювелиры используют для того, чтобы придать изделию слегка состаренный вид. Этот фон является оптимальным для усиления блеска сапфиров и бриллиантов. А также родием принято покрывать места закрепки драгоценных камней.

Иногда на сплавы для бижутерии c основой из латуни наносят родиевое покрытие. Однако, это значительно увеличивает конечную стоимость изделия.

Все ювелирные украшения с родиевым покрытием имеют специальную маркировку:

родированное серебряное украшение - rhodium silver jewelry;
золото, покрытое чёрным родием - black rhodium gold;
белое золото 375 пробы - rhodium plated white gold (9 karat).

Цена ювелирного изделия с родиевым покрытием будет высокой для украшений из дорогих металлов. Стоимость родированного изделия из дешёвых материалов значительно ниже и составляет всего 1500−2000 рублей .

Заключение

Ювелирные украшения с родиевым покрытием намного дольше сохраняют презентабельность внешнего вида и не требуют какого-либо специального ухода. Вполне достаточно протирать такое изделие бархатным лоскутом и соблюдать условия хранения.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

45
	1 16 18 8 2
РОДИЙ
102,905
4d 8 5s 1

Родий

Несколько лет назад на одном из заводов существовала единственная в своем роде ступка, весившая (вместе с пестиком) около 30 кг.

Внешне ступка как ступка, но стоимость ее сравнима, пожалуй, со стоимостью целой фабрики, и чтобы эту ступку изготовить, нужно было переработать десятки тысяч тонн руды.

Эта удивительная ступка была изготовлена из очень редкого и драгоценного металла родия и служила для измельчения того же самого родия, который на этом заводе получали.

Производство и потребление родия невелики; велики, однако, ценность и значение этого элемента.

Прошлое родия

Элемент №45 открыт в Англии в 1803 г. замечательным ученым своего времени Уильямом Гайдом Волластоном. Изучая самородную южноамериканскую платину, Волластон обратил внимание на ярко окрашенный в розовато-красный цвет фильтрат, полученный им из раствора самородной платины в царской водке. Такую окраску раствор приобретал после осаждения платины и палладия.

Из этого раствора Волластон выделил темно-красный порошок, прокалил его в атмосфере водорода и получил тяжелый белый металл. По окраске раствора и нарекли новый элемент: ροδοεις значит «розовый».

В 1819...1824 гг. на Урале были открыты богатейшие россыпи самородной или, как ее еще называют, «сырой» платины. Анализ этой платины, произведенный обер-бергмейстером Архиповым и обер-бергпробирером Яковлевым, указал на присутствие в ней родия. Уже в 1828 г. на Урале добыли неслыханное по тем временам количество самородной платины более полутора тонн. Для переработки ее перевозили в Петербург, где из нее извлекали относительно чистую платину.

Родий же и другие драгоценные металлы платиновой группы в то время шли в отходы.

В начале 40-х годов, заинтересовавшись уральской платиной, профессор Казанского университета К.К. Клаус обнаружил в отходах «не малое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия», а вслед за тем открыл новый платиновый металл рутений.

Как свидетельствуют документы, к 1843 г. на Монетном дворе в Петербурге скопилось около полутора тонн отходов платинового производства. Но использовать их не умели и потому продали за границу практически за бесценок. А после прекращения переработки сырой платины в России (это случилось в 1867 г.) всю добываемую на Урале самородную платину даже без пошлины стали вывозить за границу.

Цена металла определялась лишь содержанием платины, а металлы, еще более редкие и ценные родий, иридий и осмий, при этом не учитывались и фактически вывозились бесплатно.

Вплоть до Октябрьской революции Россия, где добывали почти всю платину мира (90...95% мировой добычи), не очищала самородный металл и вынуждена была за огромные суммы приобретать в Европе родий и другие платиноиды, извлеченные из русской уральской платины. В старой России не было специалистов-аффинеров, свойства родия и его «собратьев» были плохо изучены, а заграничные фирмы держали в секрете способы извлечения и очистки металлов платиновой группы.

После Октябрьской революции Советское правительство сразу же приняло решительные меры для создания отечественной промышленности благородных металлов, «нашего исконного естественного богатства», как писал о них профессор Л.А. Чугаев.

Прежде всего необходимо было разработать научные основы производства платиновых металлов, а значит, хорошо изучить их физико-химические свойства. Вот почему уже в мае 1918 г. был создан и начал работать Институт по изучению платины и других благородных металлов, вошедший в 1934 г. в Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова АН СССР.

В первые же годы в институте были выполнены важные исследования по химии, аффинажу и анализу родия. А в 1925 г. из уральской платины был получен первый отечественный родий.

Заслуга в этом принадлежит прежде всего выдающемуся ученому-химику Л.А. Чугаеву и его ученикам, впоследствии известным ученым И.И. Черняеву, В.В. Лебединскому, Н.К. Пшеницыну.

Розовый осадок и желтая соль

Извлечение родия и очистка его от неблагородных и благородных примесей связана с исключительно сложными, длительными и трудоемкими операциями. Это неизбежно: родий относится к числу наиболее редких элементов. К тому же он рассеян, собственных минералов не имеет. Находят его вместе с самородной платиной и осмистым иридием.

Технология выделения родия зависит прежде всего от вида и состава перерабатываемого сырья. Расскажем для примера, как извлекают родий из самородной платины.

С приисков сырая платина поступает на аффинажный завод, где отделяют благородные металлы от неблагородных примесей и разделяют сами драгоценные металлы. Делается это так.

Сырую, платину загружают в фарфоровые котлы и обрабатывают царской водкой. Процесс идет при нагревании в течение суток. Родий, а вместе с ним почти вся платина, палладий, неблагородные металлы (железо, медь и другие), частично рутений и иридий переходят в раствор, а в осадке остаются осмистый иридий, кварц, хромистый железняк и другие минеральные примеси.

Поскольку наш рассказ о родии, осадок оставим в покое, а проследим за раствором. Сначала на него действуют хлористым аммонием, чтобы осадить и отделить платину. Оставшийся раствор упаривают: образуется осадок, который состоит из нескольких солей. В нем до 6% родия; присутствуют также палладий, рутений, иридий, платина (всю ее с помощью NH 4 Cl отделить не удается) и неблагородные металлы. Этот осадок растворяют в воде и еще раз тем же способом отделяют платину. А раствор, в котором остались родий, рутений и палладий, по мере накопления направляют на очистку и разделение.

Родий извлекают разными способами. Например, по способу, предложенному советским ученым В.В. Лебединским в 1932 г., вначале нитритом натрия NaNO 2 осаждают и отделяют от раствора осадок гидроокисей неблагородных металлов; родий при этом остается в растворе в форме Na 3 . После этого с помощью NH 4 Cl из раствора на холоду выделяют родий; он уходит в виде малорастворимого комплекса (NH 4) 2 Na. Однако при этом вместе с родием в осадок переходит и иридий; другие же платиновые металлы рутений, палладий и остатки платины остаются в растворе. Итак, родий в осадке, и нас теперь интересует уже только этот осадок. Что с ним происходит дальше?

Осадок растворяют в разбавленном едком натре и из этого раствора действием аммиака и NH 4 Cl снова осаждают родий теперь уже в форме другого комплексного соединения . Осадок отделяют и тщательно промывают раствором хлористого аммония.

На этом очистка родия еще не закончена. Осадок снова загружают в котел с соляной кислотой и нагревают несколько часов. Происходит реакция:

2 + 6HCl → 2 +3NO 2 + 3NO + 3H 2 O

с образованием нового комплексного соединения родия ярко-желтого цвета. Это триаминтрихлорид родия. Его тщательно промывают водой и только после этого приступают к выделению металлического родия.

Вот каким долгим и сложным путем получается чистый родий.

Следует иметь в виду, что в нашем рассказе путь этот еще упрощен и укорочен: опущены второстепенные, не несущие самостоятельной «химической нагрузки» стадии. Но в действительности на всех стадиях родиевого производства нет «мелочей». Температурные режимы, концентрация реагентов, продолжительность операций, материалы аппаратуры все важно. Управление всеми процессами требует больших знаний и громадного опыта.

Сейчас родий вместе с другими платиновыми металлами добывают также из сульфидных медноникелевых руд. Содержание элемента №45 в этих рудах исчисляется миллиграммами на тонну руды. Поэтому собственно аффинажу родия предшествуют сложные технологические операции отделения основных количеств цветных металлов и получения концентрата благородных металлов. А дальше примерно так, как рассказано выше.

Родий глазами химика

По внешнему виду компактный родий красивый серебристый металл с голубоватым оттенком. Плавится он при температуре около 1960°C и обладает незначительной летучестью вплоть до температуры 2500°C. В отличие от золота и платины родий плохо поддается механической обработке. Поэтому прокатать или протянуть его в проволоку можно лишь при 800...900°C.

Элемент №45 легко образует сплавы с платиной, палладием, медью и другими металлами.

Родий относят к благородным металлам не только за эффектную внешность: как и положено металлу-«аристократу», он обладает очень высокой химической стойкостью. На компактный родий не действуют ни кислоты, ни щелочи. Лишь мелко раздробленный родий медленно растворяется в горячей царской водке или концентрированной серной кислоте. Родий весьма устойчив и к действию галогенов: с хлором, бромом и даже фтором он реагирует лишь после продолжительного нагревания. При этом в зависимости от температуры проведения реакций получаются галогениды различного состава. В частности, с хлором образуются хлориды одно-, двух- и трехвалентного родия RhCl, RhCl 2 , RhCl 3 . При высоких температурах родий медленно реагирует с серой, превращаясь в сульфиды RhS, RhS 2 , Rh 2 S 5 .

Одна из важных особенностей родия характер его взаимодействия с кислородом при высокой температуре. При нагревании родия в кислороде образуется окисел Rh 2 O 3 . Но процесс идет очень медленно. Чтобы окислить на воздухе десятые доли грамма мелкодисперсного родия, его нужно много часов непрерывно продержать в печи при температуре порядка 1000°C.

Поскольку родий находится в VIII группе периодической системы, он должен быть типичным металлом-комплексообразователем. И действительно, химия родия это химия его комплексных соединений.

Исходными соединениями для синтеза многих сотен комплексных соединений родия обычно служат его хлорокомплексы. Для их получения металлический родий предварительно спекают с перекисью бария или с перекисью натрия при 700...1000°C, а затем полученные продукты обрабатывают соляной кислотой. При этом элемент №45 переходит в раствор в виде легко гидролизующихся комплексных ионов 3 . Комплексные хлориды родия получаются также при хлорировании смеси металлического родия с поваренной солью при высокой температуре с последующим растворением полученного вещества в соляной кислоте. То же происходит и при электролитическом растворении металла в HCl.

В комплексных соединениях родий обычно трехвалентен, и молекулы их имеют октаэдрическое строение. Атом родия располагается в центре, а связанные с ним химической связью лиганды располагаются по углам октаэдра. Лигандами могут быть различные кислотные остатки и нейтральные молекулы (Сl , Br , NO 2 , CN , NH 3 , H 2 O, пиридин, амины и многие другие органические вещества). Физико-химические свойства этих соединений в значительной мере определяются природой и числом лигандов, их взаимным расположением в пространстве.

Некоторые комплексные соединения, как мы видели, находят применение в процессах извлечения и очистки самого родия.

В чем драгоценность родия?

Высокая устойчивость родия к действию агрессивных сред и повышенных температур позволяет применять его в самых различных отраслях промышленности.

Родий один из самых дорогих металлов, тем не менее спрос на него опережает производство. Естественно, что в такой ситуации родий поступает лишь туда, где его нельзя заменить никакими другими металлами.

Важнейший потребитель родия химическая промышленность. Из сплава платины с родием изготавливают катализаторные сетки, на которых при температуре 800...900°C происходит окисление аммиака в окислы азота главная стадия процесса получения азотной кислоты. Присадка 5...10% родия намного повышает прочность сетки, и потери платины в процессе производства уменьшаются в полтора два раза. Более того, эта присадка увеличивает каталитическую активность. Производство азотной кислоты на платинородиевых сетках сейчас исчисляется десятками миллионов тонн в год и требует ежегодно нескольких сот килограммов родия.

Другой крупный потребитель родия стекольная промышленность. Из сплава родия с платиной (обычно 7% Rh) делают сосуды для плавления стекломассы и получения тончайших стеклянных и кварцевых нитей. И в этом случае родий резко повышает химическую и механическую стойкость платины и вдобавок значительно повышает температуру ее плавления. Здесь родий также практически незаменим.

Сплавы платины с 1...3% родия идут на изготовление лабораторной химической посуды, от которой требуются высокая химическая и термическая стойкость и способность не менять свой вес даже при длительном прокаливании. Такой посудой пользуются при самых ответственных и точных аналитических исследованиях.

Стабильность термоэлектрических свойств и большая тугоплавкость давно сделали родий исключительно важным материалом для термопар в технике измерения высоких температур. Например, термопара из платинородиевой проволоки (1...40% Rh) позволяет измерять температуру до 1800°C.

Поверхность родия обладает высокой отражательной способностью (80%) для видимой части спектра. Отражательная способность родия меньше, чем у серебра (95%), но зато его стойкость к действию корродирующих газов и высоких температур намного больше. Родированные поверхности не тускнеют даже в атмосфере вольтовой дуги. Поэтому родием покрывают рефлекторы прожекторов и технические зеркала прецизионных измерительных инструментов самого различного назначения. Особый блеск и красоту родиевые покрытия придают ювелирным изделиям. Однако большая техническая ценность родия, трудность его получения и скудость его запасов в природе ограничивают использование этого металла для изготовления предметов роскоши.

Заканчивая рассказ о родии, хотим подчеркнуть, что свойства этого элемента очень редкого и очень ценного изучены далеко не полностью. Познание этих свойств продолжается и, надо думать, дальнейшие исследования родия дадут науке много интересного, а промышленности полезного.

Возможности и потребности

Месторождения родия в нашей стране находятся на Урале и в Заполярье, а за рубежом наиболее крупные в Южно-Африканской республике. Канаде и Колумбии. За последние 20 лет потребность в родии выросла в 10...13 раз и продолжает расти ежегодно примерно на 20%.

Запасы и цены

Мировые запасы родия (без СССР) оцениваются всего лишь в несколько тонн, а ежегодная добыча исчисляется сотнями килограммов. Стоит родий в несколько раз дороже золота. На мировом рынке грамм родия стоит около 9 долларов.

Взрывчатый родий

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью