מהו רודיום והיכן משתמשים בו?

רודיום היא מתכת יקרה נדירה ומוכרת היטב לאוהבי תכשיטים. ציפוי בציפוי רודיום מונע שריטות ושפשופים על פריטים יקרים, תורם לשימור המראה המקורי שלו לאורך זמן.

רודיום הוא יסוד כימי N45 מהטבלה המחזורית, השייך למתכות האצילות מקבוצת הפלטינה. היסוד התגלה על ידי האנגלי וויליאם הייד וולסטון בשנת 1803 תוך כדי עבודה עם פתרון פלטינה. בו גילה הכימאי חומר אבקתי ורוד בוהק בשם רודיום, שפירושו ביוונית "ורד".

רודיום היא אחת המתכות הנדירות והיקרות ביותר מה שנובע ממורכבות ההפרדה שלו מפלטינה בקנה מידה תעשייתי. בטבע הוא קיים במינרלים הכוללים מספר פלטינואידים בהרכבם בבת אחת. מומחים מציינים שכדי להשיג 1 ק"ג ממתכת זו, נדרשים מספר טונות של פלטינה מקומית. וולסטון בודד את הרודיום באופן הבא: לאחר סינתזה של מלח נתרן מימן של רודיום, הוא סייל אבקה ורודה-אדום על להבת מימן במשך זמן רב, וכתוצאה מכך קיבל רק כמה טיפות של מתכת טהורה.

מאוחר יותר, במאמץ של פרופסור לבדינסקי, התגלתה שיטה חדשה להפרדת הרודיום. - חשיפה לתמיסת מלחי פלטינואידים על ידי קור. כתוצאה מהקירור נוצר בתמיסה משקעים המיוצגים על ידי תרכובות של רודיום ואירידיום. שיטה זו הפכה לנפוצה בתעשייה הכימית ונמצאת בשימוש עד היום. כיום, בטכניקת לבדינסקי, משתחררים מדי שנה כ-30 טון של מתכת טהורה.

באשר למראה הרודיום, הגוונים האדומים-ורודים אופייניים רק לתרכובותיו, בעוד המתכת עצמה נראית דומה לכסף, אם כי היא נחותה ממנה בבהירות. לכן, כמות האור המוחזרת ממתכת זו היא 80%, בעוד שלכסף נתון זה הוא 95%... למרות זאת, רודיום משמש לעתים קרובות בייצור של מראות טכניות במקום כסף. הסיבה לכך היא עמידותו של הפלטינואיד ויכולתו לעבוד בצפיפות מוגברת של קרינה אלקטרומגנטית, כולל טווח האינפרא אדום. במילים אחרות, ציפוי רודיום יכול להחזיק מעמד שנים רבות, בעוד ציפוי כסף בתנאים דומים לא יחזיק מעמד אפילו יום אחד.

אפיון המתכת לא יהיה שלם מבלי להזכיר את העלות שלה. מחיר הרודיום הטהור משתנה ללא הרף ותלוי בהיקף הייצור השנתי. כך, נכון לאוגוסט 2016, אונקיית רודיום (31.1034768 גרם) עלתה כ-700 דולר, אך בשנים שלאחר מכן המחיר עלה בחדות. בתחילת 2020, בר רודיום של אונקיה אחת תומח ב-9,000 דולר. העלות הגבוהה מוסברת על ידי העובדה שלמתכת אין מינרל משלה והיא כלולה בעפרות פלטינה, ניקל ונחושת מקומיות, כמו גם בחולות נושאי זהב כמלווה.

רודיום היא מתכת כסף אצילה קשה העולה על הפלטינה ה"אב" שלה בעמידות כימית בסביבות קורוזיביות רבות. הנוסחה האלקטרונית של האטום שלו היא כדלקמן: Rh - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 8 5s 1. המתכת מתמוססת היטב במהלך הרתיחה באקווה רג'יה (תערובת של HCl ו-HNO3), בתרכיז H2SO4 (בעת חימום) ובמי חמצן. נקודת ההיתוך היא 1964 מעלות צלזיוס, נקודת הרתיחה היא 3697 מעלות צלזיוס, צפיפות המתכת ב-20 מעלות צלזיוס היא 12.41 גרם / ס"מ3. רודיום שייך לקבוצת מתכות אדמה נדירות, במצב מוצק יש לו צבע כסוף עם גוון קר.

רודיום יציב מבחינה כימית, וכתוצאה מכך הוא מגיב בצורה גרועה מאוד עם לא מתכות - רק בהגעה לטמפרטורת החום האדום. חמצון מושהה של המתכת אפשרי רק במצב כתוש ורק ב-1000 מעלות צלזיוס.

תכונה חשובה של מתכת היא היכולת לשנות את צבעה, שהיא בעלת ערך במיוחד בתכשיטים. אז, כאשר מבודד בטמפרטורה של 800 מעלות צלזיוס, הרודיום מתכסה בסרט תחמוצת, שנעלם כאשר הטמפרטורה עולה ל-1000 מעלות צלזיוס. רודיום שחור מוערך במיוחד, שהוא הכרחי בייצור תכשיטים בתצורות המעודנות ביותר. תכונה נוספת של מתכת היא יכולתה לפעול כזרז לרוב התגובות הכימיות. אז, בעזרת אבקת רודיום כתוש, ניתן להפוך אלכוהול יין רגיל לחומצה אצטית.

הייצור העולמי השנתי של רודיום הוא 30 טון. היקפי ייצור קטנים כאלה נובעים מהתכולה הנמוכה של היסוד בפנים כדור הארץ והיעדר מינרלים משלו. המרבצים העיקריים של המתכת נמצאים בדרום אפריקה, המספקת 75-80% רודיום לשוק הכללי. מרבצים פחות עשירים נמצאים בקנדה, קולומביה ורוסיה - במדינות עם ריכוז ממוצע של פלטינה מקומית בפנים כדור הארץ.

בנוסף לזיקוק, הפרדת האיזוטופ היציב שלו מפלוטוניום, אורניום ותוריום, בשימוש נרחב באנרגיה גרעינית, נחשבת לשיטה מבטיחה להפקת מתכת.השגת רודיום בדרך זו יכולה לפתור את בעיית הביקוש הרב ונפחים לא מספיקים של מתכת שנכרה במרבצים. בהתחשב בתעשייה הגרעינית המפותחת ובתכולה הגבוהה של רודיום בדלק גרעיני (עד 400 גרם/ט), ניתן לפתור את בעיית המחסור ברודיום, וכוח גרעיני יהפוך לספק העיקרי של מתכת זו לשווקי העולם.

תחום היישום של רודיום הוא די רחב. המתכת מבוקשת בתחומים רבים בתעשייה הכימית ובעיבוד, שם היא משמשת כזרז, חומרי גלם מבניים וחומר תכשיטים.

בתפקיד זה משתמשים במתכת בתגובות כימיות, שהנפוץ שבהם הוא ייצור חומצה אצטית מאלכוהול מתיל. הוא משמש גם ליצירת מסנני נטרול המיועדים לעבודה עם גזי פליטה מכלי רכב. וסגסוגות רודיום-פלטינה נחשבות לזרזים היעילים ביותר בייצור HNO3 על ידי חמצון של אמוניה באמצעות אוויר, ועדיין לא נמצאה חלופה לרודיום בייצור זה.

רודיום הוא הכרחי בייצור זכוכית עבור התקני גביש נוזלי, שלצורך הייצור נלקחת הסגסוגת שלו עם פלטינה. בהקשר זה, צריכת המתכת גדלה בהתמדה ביחס לגידול בייצור הגאדג'טים המודרניים. רודיום משמש באופן פעיל בייצור של מראות טכניות, מקרנים ומשטחים מחזירי אור אחרים שישמשו בתנאים קיצוניים ובמתקני לייזר.

אי אפשר שלא להזכיר את כור ההיתוך פלטינה-רודיום המשמש לגידול אבנים יקרות וגבישים בעלי תכונות אלקטרו-אופטיות בתנאי מעבדה.... בשילוב עם אירידיום או פלטינה, מתכת משמשת לעתים קרובות לייצור צמדים תרמיים הדרושים למדידת טמפרטורות קיצוניות (מעל 2200 מעלות צלזיוס). יש לציין את תפקידה של מתכת בייצור מבחנות מעבדה וצלוחיות המשמשות לניסויים כימיים. בשל העובדה שרודיום אינו יוצר אינטראקציה כמעט עם כל חומר, ניתן לשפוך כל ניסוח לתוך מנות כאלה.

רודיום נמצא בשימוש נרחב בייצור תכשיטים, מבצע שתי פונקציות בו זמנית - מגן ודקורטיבי. לדוגמה, כסף המצופה בשכבת רודיום דקה מקבל ברק עמוק, אינו מתכהה או מתחמצן באוויר, וזהב מצופה רודיום עקב הקשיות הגבוהה של המתכת (6 יחידות מאסכולת מוהס) הופך ליותר עמיד ועמיד בפני שחיקה. בנוסף, המתכת נחוצה להשגת זהב לבן, הפופולרי מאוד בקרב חובבי התכשיטים, והתחמוצות שלו מעורבות ביצירת הזהב השחור – טרנד האוונגרד באופנת המתכות היקרות.

ברק רודיום קר, אך יחד עם זאת עמוק ומהפנט משתלב היטב עם זירקוניה, זירקוניה, יהלומים ותוספות מתכת יקרות. בנוסף, המתכת משמשת לעתים קרובות כקשירה בייצור תכשיטי פלטינה ופלדיום. מוצרים בציפוי רודיום אינם דורשים ניקוי קבוע ושומרים על הברק המקורי שלהם לאורך זמן.

בנוסף לתפקידו הדקורטיבי, ציפוי רודיום מפחית משמעותית את האלרגניות של הזהב הלבן, אשר במגע מתמיד עם העור גורם לאדמומיות וגירודים. שכבה של מתכת זו מונעת את ההשלכות הלא נעימות של ענידת תכשיטים, שהיא בעלת ערך במיוחד עבור אנשים הסובלים ממחלות עור. עם זאת, לצד מספר רב של יתרונות, לציפוי הרודיום עדיין יש חסרונות: ציפוי הרודיום מצריך חידוש תקופתי, ועצם נוכחותו מעלה משמעותית את מחיר התכשיט.

בנוסף לתחומי היישום שנדונו, נעשה שימוש ברודיום בייצור מטבעות. אז בשנת 2009, מטבעות הרודיום הטהורים הראשונים הונפקו במטבעה האמריקאית, שלא שימשו כאמצעי תשלום, אלא שימשו כהשקעה. אולם, מעט מאוחר יותר (בשנת 2014), הנפיק הבנק הלאומי של רואנדה את מטבע הרודיום הראשון בערך של 10 פרנק רואנדי, שהחל לשמש כאמצעי תשלום.

בתקופה הסובייטית, האמינו שרכיבי רדיו רבים עשויים מרודיום טהור. עם זאת, זה היה רחוק מהמקרה, והמתכת שימשה רק לכיסוי המגעים של המחברים. לייצור החלקים עצמם, זה לא היה מתאים, מכיוון שהוא היה די שביר ושביר מדי. אבל כציפוי, זה היה בלתי ניתן להחלפה, בשל עמידות טובה בפני קורוזיה והרפלקטיביות גבוהה של קרניים אלקטרומגנטיות. מגעים מצופים ברודיום (ממסרי קנים) מסוג RES-55 (A) בסדרת RS 4569601, RS 4569602, RS 4569603, RS 4569604 ו-RS 4569605.

הסרטון הבא יספר לכם מהו ציפוי רודיום זהב.