Rhodium: de duurste metaal in de auto

In de periodieke tabel van Dmitri Ivanovich Mendeleev bevindt zich een element dat zowel juwelierjuwel is als cruciaal industrieel materiaal. Zijn nummer is 45, en zijn naam is rhodium. Het kost meerdere malen zoveel als goud en platina, het is uitzonderlijk zeldzaam en heeft unieke katalytische eigenschappen die helpen om de lucht in steden schoner te maken. Vandaag de dag is rhodium een van de meest inzetbare metalen ter wereld en zijn betekenis blijft groeien.

Waarom kreeg het element de naam 'rhodium'?

De naam rhodium komt van het Griekse woord ῥόδον (rhodon), wat 'roos' betekent. De naam van het element kreeg het omdat een van zijn eerste chemische verbindingen, chloorrhodium, een kenmerkende roze-kleur heeft. De ontdekker van het element, de Engelse chemicus William Wollaston, was onder de indruk van de schoonheid van deze kleur en besloot deze delicate verbinding met de bloem te eerbiedigen in de naam van het metaal.

Waarom heeft rhodium het ordernummer 45?

Ordnummer 45 betekent dat er 45 protonen in het kern van een rhodiumatoom zitten. In de periodieke tabel bevindt het zich in de negende groep (volgens de moderne classificatie de 9e groep) of de VIIIB-groep in de oude classificatie, in de vijfde periode. Rhodium behoort tot de drieadige 'rhodium-palladium-zilver' en behoort tot de zogenaamde lichte groep platina金属en.

Historie van de ontdekking: nog een metaal uit platinumerts

De geschiedenis van de ontdekking van rhodium lijkt op een detectiveverhaal uit de 19e eeuw. In 1803 ontdekte de Engelse arts en zelfgeleerde chemicus William Wollaston, die al bekend was van zijn ontdekking van palladium, dat hij de ruwe platina, die werd binnengehaald uit Zuid-Amerika, bleef bestuderen. Hij merkte op dat er na het isoleren van palladium een donkerrood stofrestant overbleef met verbazingwekkende eigenschappen.

Wollaston extraherde het nieuwe stof door middel van complexe chemische reacties (oplossen in alcohol, precipiteren) en kreeg een poeder van metaalrhodium. In 1804 maakte hij formeel bekend dat hij een nieuw metaal had ontdekt in een rapport aan het Koninklijke Genootschap. Oorspronkelijk kreeg Wollaston slechts enkele grammes rhodium, en bleef lang de enige producent ervan.

Unieke eigenschappen van rhodium: glans en bestendigheid

Uiterlijk. Rhodium is een zilverwit, glanzend metaal met een sterke blauwe glans. Het heeft een hoge reflecterende eigenschap.

Chemische inertie. Dit is een van de meest roestbestendige metalen. Het oxideert niet aan lucht, zelfs niet bij verhitting tot 600°C, en lost niet op in zuren, inclusief alcohol. Rhodium is moeilijk smelbaar (smelttemperatuur 1963°C) en heeft een hoge mechanische hardheid.

Katalysator. Het belangrijkste toepassing van rhodium is gebaseerd op zijn unieke capaciteit om chemische reacties te versnellen. Het is vooral effectief in de neutralisatie van stikstofoxiden (NOx), wat het onmisbaar maakt in auto-katalysatoren.

Rhodium is een van de zeldzaamste elementen in de aardkorst. Zijn gehalte in de aardkorst wordt geschat op 0,0000001%. Het komt niet voor als een zelfstandig mineraal, maar wordt gewonnen als bijproduct van platina- en nikkelerts. De belangrijkste winlocaties voor rhodium zijn Zuid-Afrika, Rusland (op het Kola'seiland en in de Noordelijke regio), Canada en Zimbabwe. De gemiddelde prijs voor rhodium is van 500 tot 700 duizend dollar per kilogram, wat het tot een van de duurste metalen ter wereld maakt.

Auto-katalysatoren. Bijna 80% van het gewonnen rhodium wordt hiervoor gebruikt. In drievoudige katalytische neutraalizers speelt rhodium een cruciale rol: het omzet een giftige stikstofoxide (NOx) in veilige stikstof en zuurstof.

Chemische industrie. Rhodium wordt gebruikt als katalysator in de reactie van carbonylering van methanol voor de productie van azijnzuur. Het wordt ook toegepast bij de productie van salpeterzuur en bij de hydratatie van organische verbindingen.

Glasindustrie en optica. Platina-rhodium legeringen worden gebruikt voor het maken van vaatwerk voor het smelten van hoogwaardig optisch glas en glasvezel, omdat ze bestand zijn tegen gesmolten glas en het niet verkleuren. Rhodiumcoating op spotlights en spiegels kenmerkt zich door uitzonderlijke helderheid en duurzaamheid.

Juwelierskunst. Rhodiumering is het proces van het bedekken van juwelen van wit goud of zilver met een dun laagje rhodium. Dit geeft sieraden een ongelooflijke glans, beschermt hen tegen krassen en voorkomt veroudering. Rond 5-10% van het rhodium wordt gebruikt in de juwelierskunst.

Elektronica. Rhodium wordt toegepast voor het coatings van elektrische contacten en aansluitingen in precisie-elektronica, omdat het bestand is tegen corrosie en de vorming van oxidevormen. De dikte van het coating varieert meestal van 0,5 tot 1 micrometer.

De toekomst van rhodium is direct verbonden met de wereldwijde milieustandaarden. Met de overgang naar elektrische auto's kan de rol van rhodium als katalysatorcomponent in motoren verminderen. Sommige producenten zoeken naar manieren om rhodium te vervangen door goedkopere metalen zoals palladium. Echter, groeiende milieueisen in ontwikkelingslanden ondersteunen de vraag. Actief ontwikkeld worden technologieën voor de recyclage van rhodium uit gebruikte katalysatoren. Rhodium blijft onmisbaar in de glas- en chemische industrie.

Aantekening: Rhodium is element nr. 45, ontdekt door William Wollaston. Dit is een van de zeldzaamste en duurste edelmetalen ter wereld. Zijn unieke katalytische eigenschappen maken het onmisbaar in auto-katalysatoren, terwijl zijn glans en hardheid in de juwelierskunst, optica en chemische industrie in vraag blijven stellen.