Родий

Родий — драгоценный металл платиновой группы. В твердом состоянии чистый родий имеет серебристо-белый или голубоватый цвет, однако соединения металла с другими элементами характеризуются насыщенным темно-красным тоном, а их растворы – розоватым оттенком. Отсюда происходит название rhodium — от греческого ῥόδον (rodon) – роза, розовый.
Обозначение металла в периодической системе Д.И.Менделеева – Rh.

 

Нахождение в природе

Родий является самым редким и ценным благородным металлом. В земной коре его концентрация, в среднем, составляет десятимиллионные доли одного процента, в метеоритах внеземного происхождения – примерно 0,00006 % (0,6 гр на 1000 кг). При этом слегка повышенное содержание характерно для ультраосновных изверженных пород.
Природный родий является изотопно-чистым элементом — состоит из одного стабильного изотопа 103Rh.

Родий в природных условиях:

Твердые растворы (сплавы).

Образованы в соединении с платиноидами (платина, иридий, палладий, осмий, рутений) в составе никелевых (0,2%), медноникелевых и платиновых руд.

Самородное состояние.

• в виде примесей в минералах группы осмистого иридия невьянскит (иридосмин), сысертскит (до 11,3%) и генкинит (антимонид платины);
• в составе самородной платины (0,1-0,5%, редко – 4-5% (родистая платина);
• в золотых россыпях (1-3,5%, редко – до 11,6%).

Химические соединения.

В составе минералов:

• бауит (сульфид родий-иридий-платины);
• родплюмсит (редкий родий-свинцовый сульфидный минерал);
• миассит (сернистое соединение родия);
• полкановит и других.

Родий, как правило, находится в виде микроскопических включений, поэтому ни один из известных минералов не пригоден для коммерческой добычи металла.
Чистой родиевой руды в природе не существует.

Основные месторождения: Россия (Урал, Восточная Сибирь), Канада, Колумбия, Новая Зеландия, Африка (около 60% мировой добычи).

В промышленных масштабах чистый родий получают из платиносодержащей руды в результате нескольких сложных физико-химических реакций. Технология выделения родия описывается в специальных руководствах по разделению металлов платиновой группы и их соединений.

Характеристика свойств

Родий — металл бледного серебристо-голубоватого оттенка. По внешнему виду напоминает серебро, но менее блестящий.
В виде тонкодисперстного мелкого порошка родий имеет цвет от серого до черного и носит название родиевая чернь.
Порошок родия получается при выделении металла из солей. В таком состоянии проявляет сильные каталитические свойства и способен активно поглощать водород.
Химические соединения, содержащие родий, обладают характерным красно-розовым оттенком.

Физические свойства родия

Родий является самым твердым и блестящим металлом среди платиноидов.
Не обладает магнитными свойствами (парамагнитен).

Кристаллическая структура – кубическая, центрированная в гранях Блеск – металлический; Твердость по шкале Мооса — 5,5-6 баллов; Плотность – 12,41 г/см3; Температура плавления — 1960°С, кипения — 3727°С; Светоотражающая способность – около 80%.

Тугоплавкий и плотный металл, поэтому с трудом поддается механической обработке. Пластичность появляется при сильном нагревании – до 800-900°C.

Химические свойства родия

Относится к благородным металлам, так как является химически стойким элементом, инертным в обычных условиях: не окисляется, устойчив к коррозии, не взаимодействует с водой и воздухом, не подвержен воздействию кислот, щелочей и других элементов (неметаллов). Эти свойства характерны для родия, находящегося в твердом компактном состоянии. Инертность родия превосходит даже платину.

В серной кислоте и царской водке металл растворяется только при очень сильном нагревании или кипячении.
Порошковый родий способен окисляться при температуре 600°C, однако при достижении 1000°C снова восстанавливается до металла.
С металлами (платиной, палладием, золотом, медью и другими) родий легко сплавляется в любом соотношении.

Физиологическое воздействие родия

Исследований о биологической роли родия и его воздействии на живые организмы крайне мало.
Элемент в незначительных количествах может накапливаться в органах (печени, почках и т.д.). При этом особого воздействия (вредного или положительного) на здоровье человека не отмечено.

Предположительно, родий наряду с железом, кобальтом и некоторыми металлами платиновой группы принимает участие в транспорте и хранении молекулярного кислорода.
Также установлено, что некоторые соединения родия обладают противоопухолевым действием.

Соли родия и их растворы способны окрашивать кожный покров человека в красновато-розовый цвет.

Магические и лечебные свойства родия научными исследованиями не установлены. В качестве амулетов металл не применяется.

Применение родия

Родий, как и другие платиноиды, широко используется человеком в разных отраслях народного хозяйства.

Ювелирная промышленность

Несмотря на то, что родий считается драгоценным металлом, в ювелирном деле его практически не используют, так как чрезвычайно тугоплавкий и твердый родий очень тяжело поддается обработке.
Также изделия из чистого родия очень хрупкие – при механическом воздействии могут треснуть и рассыпаться на кусочки. Поэтому металл не подходит для повседневного ношения.

Основное применение металла – родирование серебряных ювелирных украшений, а также изделий из белого золота. Под защитным слоем серебро не окисляется и не тускнеет, длительное время сохраняет свой первоначальный блеск. А золотые украшения надежно защищены от царапин и любых механических повреждений.
Родиевое покрытие помогает обновить антикварные или поношенные драгоценности и вернуть им первоначальный блеск и роскошный внешний вид.

Бриллианты, фианиты, жемчуг и другие драгоценные камни великолепно сочетаются с родированной оправой, которая имеет эффектное благородное сияние (белого или черного цвета).

Инвестирование

Родий – один из самых ценных и редких металлов. В последние годы исторические природные запасы, содержащие этот элемент, неуклонно уменьшаются, что приводит к постоянному росту цены на драгоценный металл. Поэтому металлический родий представляет интерес как объект инвестирования.

Первая инвестиционная монета из чистого родия весом 1 грамм была выпущена в 2009 году Монетным двором Коэна (США). Помимо этого в настоящее время инвесторам доступны металлические родиевые слитки 999 пробы.

Промышленное использование

Родий формально считается драгоценным металлом, однако фактически он давно стал индустриальным сырьевым продуктом. В этом редком элементе сегодня нуждаются многие технические отрасли.

Основная сфера применения – автомобилестроение (более 90%). Родий является лучшим нейтрализатором загрязняющих веществ и незаменим при изготовлении автомобильных выхлопных систем. Для этих целей используется совместно с палладием.
Помимо этого родий широко востребован в других отраслях:

• химическая промышленность: катализатор реакции получения азотной кислоты (родий + платина);
• стекольная промышленность: изготовление термостойкой посуды и стекловолокна (родий + платина);
• производство термопар для измерения высоких температур (родий + иридий или платина);
• покрытие светоотражающих поверхностей в лазерных приборах;
• изготовление контейнеров для синтеза искусственных кристаллов;
• использование в приборостроении, электронике, производстве деталей и инструментов, которые выдерживают нагревание свыше 2000°C.

Родирование

Родирование – покрытие родием изделий из драгоценных и цветных металлов. Слой родия наносится методом электролитической гальванизации, в результате чего на поверхности предмета образуется тончайшая родиевая пленка (до 25 мкм), которая обладает сияющим блеском. По мере увеличения толщины слоя блеск постепенно снижается.

Все виды ювелирного серебра в статье Виды серебра . Какие бывают способы обработки серебряных украшений.

У металлических изделий, покрытых родием, повышаются их физические показатели:

• отражательная способность (блеск);
• термоустойчивость;
• устойчивость к коррозиям и окислению;
• прочность;
• износостойкость;
• электропроводность.

Помимо этого родиевое покрытие улучшает внешний вид изделий, защищает их от механических повреждений и царапин, от чего предметы выглядят более стильно и эффектно. Это особенно важно при производстве ювелирных и декоративных украшений.
Разновидностью покрытия является черное родирование. Для его получения родий смешивается со специальным пигментом. Готовые изделия приобретают насыщенный темный оттенок.

Благородный металл родий имеет высокую стоимость, поэтому процесс гальванизации предметов проводится по тщательно отработанной технологии, а толщина и качество нанесения родиевого слоя строго контролируется.
Стоит отметить, что родированию не подвергаются изделия из дешевых материалов и сплавов, так как процедуру нагревания в гальванической ванне способны выдержать только благородные металлы с высокими физическими характеристиками. Поэтому ювелирные украшения, покрытые родием — это признак статусности и качества.

Недостатки родирования.
Родиевое покрытие составляет единое целое. Поэтому починить или изменить размер украшения невозможно без повреждения слоя металла. Также следует помнить, что родированные серебряные изделия не обладают антибактериальным эффектом.

Уход за изделиями с родированием

Со временем защитный слой родия стирается и истончается. Особенно это характерно для предметов, которые максимально соприкасаются с кожей, одеждой или соседними украшениями (например, кольца или перстни). В зависимости от интенсивности ношения покрытие сохраняется от 6 месяцев до 10 лет. При истирании его следует наносить заново.

Чтобы родиевый слой сохранился как можно дольше, следует соблюдать несколько правил:

1. В процессе носки желательно избегать контакта родированных изделий с другими украшениями.
2. Снимать украшения во время физической нагрузки, занятий спортом, плаванием в бассейне, море и т.д.
3. Хранить каждую драгоценность в отдельной ячейке или мешочке из мягкой ткани.
4. Не применять агрессивные химические соединения и абразивные материалы для чистки. Допускается очищать украшение специальной салфеткой для ювелирных изделий.

Цена на родий

Цену родия можно рассматривать в двух вариантах: в ювелирных изделиях и стоимость услуги по родированию украшений.

Родированные ювелирные украшения
Поскольку слой родия представляет собой тончайшую пленку и расход металла при этом минимальный, цены на украшения с покрытием или без него почти не отличаются.
Белое и черное родирование оцениваются одинаково.

Ювелирные изделия из серебра (без вставок) с родированным покрытием:

• кольцо – 500-6000 руб.;
• цепочка – 500-28000 руб.;
• серьги – 400-5500 руб.

Изделия из белого, желтого, красного и розового золота (без вставок) с родированным покрытием:

• кольцо – 8 500-83000 руб.;
• серьги – 5 200-78000 руб.;
• цепь – 8 200-105000 руб.

Услуги по родированию

Стоимость нанесения родиевого слоя зависит от следующих факторов:

• размер изделия;
• первоначальное состояние;
• трудозатраты (сложность и время обработки);
• предварительная подготовка;
• приготовление раствора.

Исходя из этого, в ювелирных мастерских приблизительная стоимость покрытия стандартной толщины составляет:

• на 1 гр покрываемого изделия – 550 руб./1гр;
• на 1 см2 поверхности покрываемого изделия – 1200 руб./см²  

С учетом обязательных предварительных этапов очистки и нанесения подслойных металлов процедура родирования простых изделий (колец, кулонов) обходится от 1000 до 2500 рублей. Реставрация украшений с вставками драгоценных камней выйдет дороже, так как предварительно самоцветы необходимо извлечь.

Металлический родий

Стоимость родия на мировом рынке зависит от многих факторов, в первую очередь – от потребности металла в промышленном производстве. Изменение цены можно отследить на графике:

На сегодняшний день чистый родий является самым дорогим металлом в мире.

Историческая справка

Как самостоятельный элемент родий был впервые выделен из платиновой руды в 1804 году. Данное открытие принадлежит английскому химику Уильяму Хайд Волластону. Ученый не только присвоил металлу название, но также провел ряд экспериментов по изучению свойств родия и его соединений.
Длительное время дорогой и редкий металл не имел никакого практического применения. Лишь спустя почти 100 лет тугоплавкий родий в составе термопар стали использовать для измерения высоких температур.

В Российской империи металлы платиновой группы, в том числе и родий, добывались при разработке месторождений платины. Однако, поскольку в стране не было технологий и специалистов по выделению чистых металлов, эти редкие элементы бесплатно вывозились за рубеж в составе горных пород или просто выбрасывались как промышленные отходы.
Только после Октябрьской революции в советской России изучению благородных металлов стали уделять большой внимание. В 1918 году был открыт Платиновый институт, где велись работы по выделению платины и ее спутников: иридия, осмия и родия. Первый российский родий был получен 1925 году из платины с уральских месторождений. Основная заслуга в этих исследованиях принадлежит советскому химику Л.А.Чугаеву и его ученикам.

В середине 20 века была разработана и впервые применена промышленная технология родирования металлических изделий с целью усиления их антикоррозийной защиты.
Основной пик потребления чистого родия начался с 1976 года, когда его стали широко использовать в автомобилестроении для производства нейтрализаторов вредных выбросов в двигателях внутреннего сгорания. Впервые для этой цели благородный металл стала применять компания Вольво.

До сегодняшнего дня спрос на родий неуклонно растет. Однако мировые запасы родия невелики. Общий объем добычи редкого металла неуклонно снижается и составляет приблизительно 23 тонны в год.
В связи с этим во многих странах мира наблюдается тенденция на вторичное выделение родия и других металлов платиновой группы из автокатализаторов, отслуживших свой срок. Так, в 2022 году объем переработки родия во всем мире составил более 10 тонн.