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(化學元素)

鎖定
銠(Rhodium)是一種銀白色、堅硬的金屬,元素符號Rh,銠屬鉑系元素反射率高。銠金屬通常不會形成氧化物,熔融的銠會吸收氧氣,但在凝固的過程中釋放。銠的熔點比高,密度比鉑低。銠不溶於多數,它完全不溶於硝酸,稍溶於王水 [1] 
中文名
[2] 
外文名
rhodium [2] 
CAS登錄號
7440-16-6 [2] 
EINECS登錄號
233-397-6 [2] 
熔    點
1966 ℃ [2] 
沸    點
3727 ℃ [2] 
水溶性
不溶
密    度
12.41 g/cm³
外    觀
銀白色金屬
應    用
製造合金、鍍膜
安全性描述
S16;S17;S22;S24/25;S26;S36/37/38;S45
危險性符號
F;Xi
危險性描述
R11
UN危險貨物編號
3089
發現時間
1803年
發現者
武拉斯頓
熱膨脹
8.2µm/(m·K) (at 25°C)
導熱性
150W/(m·K)
電阻率
43.3nΩ·m (at 0°C)
磁    序
順磁性
拉伸模量
380GPa
剪切模量
150GPa
莫氏硬度
6.0
相對原子質量
102.91
原子序數
45
週    期
第五週期
VIII族
d區
電子排布
[Kr] 4d8 5s1
電負性
2.28(鮑林標度)
元素類別
過渡金屬元素
原子半徑
134pm

研究簡史

一根銠絲 一根銠絲
銠是在1803年由William Wollaston發現的。他和Smithson Tennant在一個商業投資中合作,多半是為了生產出純鉑來出售。這個程序的第一步是溶解普通的鉑在王水(硝酸+鹽酸)中。不是所有的都溶入了溶液中,它留下了黑色的殘渣(Tennant研究了這些殘渣,最終他從中提取出了鋨和銥)。Wollaston全神貫注在這個溶解的鉑溶液,其也包含鈀。他用沉澱法移除了這些金屬,然後留下了一種漂亮的紅色溶液,他從中獲得了玫瑰紅晶體。這些就是氯銠酸鈉Na3RhCl6。他最終從中生產出了這種金屬自身的樣本。世界銠產量約為鉑的2.8%,幾乎全由南非、俄羅斯和加拿大三國生產。金屬銠以海綿狀、粉狀或緻密塊狀出售。1990~1993年三國平均年生產的銠分別為7512kg,3227kg(僅指出售給西方國家部分),552kg。1980年以後,西方國家每年從廢料中再生回收並進入市場的銠不斷增加,僅從廢汽車催化劑中回收的銠1989年就達2.5t。主要以銠催化劑、銠合金、銠鍍層、銠化合物應用於化學、石油、玻璃、電氣、牙科、飾品、汽車等領域。1992年西方國家共消費銠10.2t,其中汽車廢氣淨化催化劑用量達86%。

元素性質

元素類別:過渡金屬元素
原子量:102.905
電子排布:[Kr] 4d8 5s1
位置:第五週期VIII族
電負性:2.28

同位素

自然界中銠以103Rh同位素的形式存在。較穩定的放射性同位素包括101Rh(半衰期3.3年)、102Rh(半衰期207天)、102mRh(半衰期2.9年)以及99Rh(半衰期16.1天)。目前已發現20多個放射性同位素,同位素質量從92.926u(93Rh)至116.925u(117Rh)。這些同位素的半衰期大部分都在一小時以內,除了100Rh(半衰期20.8小時)和105Rh(半衰期35.36小時)。

理化性質

銠是一種稀少的貴金屬。為銀白色金屬,硬度4~4.5,相對密度12.41。熔點高為1966℃。 化學性質穩主要化合價為+2、+4和+6。第一電離能7.46eV。在中等的温度下,它也能抵抗大多數普通酸(包括王水在內)。在200-600℃可與熱濃硫酸、熱氫溴酸、次氯酸鈉和遊離鹵素起化學反應。不與許多熔融金屬,如金、銀、鈉和鉀以及熔融的鹼起反應。鉑族金屬熔點高、強度大、電熱性穩定、抗電火花蝕耗性高、抗腐蝕性優良、高温抗氧化性能強、催化活性良好,廣泛應用於汽車尾氣淨化、化工、航空航天、玻纖、電子和電氣工業等領域,用量雖少,但起着關鍵作用,素有“工業維生素”之稱。

應用

除了製造合金外,銠可用作其他金屬的光亮而堅硬的鍍膜,例如,鍍在銀器或照相機零件上。將銠蒸發至玻璃表面上,形成一層薄蠟,便造成一種特別優良的反射鏡面。
(1)催化活性和選擇性高,壽命長。銠及其合金、含銠化合物、絡合物催化劑可用於制醛類和醋酸,汽車廢氣淨化,硝酸生產的氨氧化,塑料、人造纖維、藥物、農藥等有機化工合成,燃料電池電極。
(2)對可見光反射率高而穩定。常用於特殊工業用鏡、探照燈、雷達等反射面的鍍層。
(3)熔點高,抗氧化,耐腐蝕,是化學性質最穩定的金屬之一。可做耐腐蝕容器,大氣中可在1850℃高温下使用,純銠坩堝可用於生產鎢酸鈣和鈮酸鋰單晶。
(4)銠鍍層硬度高(7500~9000MPa),耐磨,耐腐蝕,接觸電阻穩定。鍍銠複合材料是優良的電接觸材料,銠還可用於飾品和其他工業儀器、氣敏元件的鍍層。
(5)改性作用。銠可與鉑、鈀等金屬形成固溶體,對基體起固溶強化作用,提高基體的熔點、再結晶温度和抗腐蝕性,減少氧化揮發損失,其中鉑銠合金是優良的貴金屬測温材料;銠與鈦、鋯、鉿、鉭、鈮等金屬形成的化合物對含銠合金起彌散強化作用,增加熱穩定性;銥中加銠可改善銥的加工性能。
(6)加工硬化率高,熱加工成一定尺寸後可以冷加工。
(7)價格昂貴,除特殊使用外,通常只作為添加元素使用。 [1] 

資源分佈

銠存在於鉑礦中,在精煉過程中可以集取而製得。
銠粉 銠粉
中國鉑金屬資源比較稀缺,鉑金屬礦牀分佈在10個省、自治區,甘肅、雲南、四川和黑龍江的儲量較多,這四省的儲量佔全國儲量的94.6%。其他省區如河北、青海、新疆、北京、內蒙古也有一些小礦點,但儲量甚少。從1996年中國鉑礦、鈀礦與鉑鈀(未分)礦保有儲量看,中國的鉑礦和鈀礦主要分佈在甘肅,分別佔全國鉑礦與鈀礦的90.7%與91.3%,其次是河北,分別為5.8%和2.3%。其他省區只佔極少份額。鉑鈀(未分)礦主要在雲南,佔全國的66.8%;其次是四川,佔全國的25.5%。
其他幾種鉑族金屬的分佈也主要在甘肅、雲南和黑龍江。甘肅省的銠、銥、鋨、釕儲量分別佔其全國儲量的59.3%、64.4%、74.0%、84.9%;雲南分別佔39.4%、29.4%、9.8%、13.2%。這兩個省的相應數據相加,除了鋨都佔到全國儲量的95%以上;只是雲南的鋨儲量(佔9.8%)稍遜於黑龍江(佔15.2%)。中國鉑族金屬資源有以下特點:
(1)資源分佈集中。中國的鉑族金屬資源95%以上分佈於甘肅、雲南、四川、黑龍江和河北5省,其中僅甘肅省就佔全國儲量的57.5%。這幾個省的儲量集中於甘肅金川、雲南金寶山和四川楊柳坪三個大型礦牀。
(2)礦石品位低,鉑族元素以鉑、鈀為主,且鉑大於鈀。全國鉑族金屬礦的平均品位為0.796g/t,Pt品位0.341g/t,Pd品位0.386g/t,Os+Ir品位0.041g/t,Rh+Ru品位0.028g/t。以鉑族金屬為主的礦牀,品位為1.468g/t,富礦品位2.33g/t;與銅鎳共生的鉑族金屬品位0.768g/t,銅鎳礦中伴生的鉑族金屬品位0.436g/t。國外幾個大型鉑礦牀的平均品位為:南非布什維爾德雜巖3.1-17.1g/t,麥倫斯基層30~60g/t,俄羅斯諾里爾斯克6~350g/t,加拿大薩德伯裏3.34g/t,美國斯蒂爾沃特147g/t。相比之下,中國鉑族金屬礦的品位是十分低的。
(3)礦牀類型多樣,但大部分儲量集中於共生或伴生礦。中國鉑族金屬礦牀類型有岩漿熔離型、熱液再造型和砂鉑礦,還有一些含在黑色巖系、熱液或夕卡巖型多金屬礦牀及斑岩銅鉬礦中。按全國礦產儲量委員會(1985)確定的鉑族金屬參考工業指標,原生礦的邊界品位為0.3~0.5g/t,工業品位為0.5g/t。可將中國鉑族金屬礦牀分為單一礦、共生礦和伴生礦三類,根據1996年的統計資料,93.4%的鉑族金屬(探明儲量)與銅鎳硫化物、多金屬共生或伴生。
參考資料
  • 1.    賀小塘. 銠的提取與精煉技術進展[J]. 貴金屬,2011,04:72-78.
  • 2.      .化源網[引用日期2022-11-01]