Rodio

Il rodio è l'elemento chimico di numero atomico 45 e il suo simbolo è Rh. È il secondo elemento del gruppo 9 del sistema periodico (collocato tra il cobalto e l'iridio); fa quindi parte del blocco d, ed è un elemento di transizione della seconda serie (5° periodo). Il rodio è un metallo raro, duro, bianco-argenteo. Si trova nei minerali del platino e, in lega con esso, è impiegato come catalizzatore.

Rodio
45 Rh                                                                                                                                                                                                                                               rutenio ← rodio → palladio
Aspetto
Aspetto dell'elemento metallico, bianco-argenteo
Linea spettrale Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	rodio, Rh, 45
Serie	metalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco	9, 5, d
Densità	12 450 kg/m³
Durezza	6
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	4F9/2
Proprietà atomiche
Peso atomico	102,90550
Raggio atomico (calc.)	135(173) pm
Raggio covalente	135 pm
Configurazione elettronica	[Kr]4d8 5s1
e− per livello energetico	2, 8, 18, 16, 1
Stati di ossidazione	2, 3, 4 (anfotero)
Struttura cristallina	cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido
Punto di fusione	2 237 K (1 964 °C)
Punto di ebollizione	3 968 K (3 695 °C)
Volume molare	8,28×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	493 kJ/mol
Calore di fusione	21,5 kJ/mol
Tensione di vapore	0,633 Pa a 2 239 K
Velocità del suono	4700 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-16-6
Elettronegatività	2,28 (scala di Pauling)
Calore specifico	242 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	21,1×106/(m·Ω)
Conducibilità termica	150 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	719,7 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	1 740 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	2 997 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 101Rh sintetico 3,3 anni ε 0,542 101Ru 102mRh sintetico ~2,9 anni ε IT 2,464 0,141 102Ru   103Rh 100% Rh è stabile con 58 neutroni
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Caratteristiche

Il rodio è molto riflettente; esposto all'aria si ossida lentamente in sesquiossido di rodio Rh₂O₃, ad alte temperature perde l'ossigeno e ritorna allo stato puro metallico.

Il rodio ha un punto di fusione maggiore del platino e densità inferiore: non viene attaccato dagli acidi e si scioglie solo in acido solforico a caldo.

Applicazioni

Il rodio è usato principalmente come legante per platino e palladio per conferire loro maggiore durezza; queste leghe sono usate in termocoppie, elettrodi per candele in motori aeronautici, crogioli di laboratorio, avvolgimenti per fornaci, trafile per produzione di fibre di vetro. Altri usi:

• come materiale per contatti elettrici per la sua resistenza alla corrosione, per la sua bassa resistenza elettrica e per la stabilità di resistenza di contatto;
• placcature di rodio, ottenute per elettrodeposizione o evaporazione, sono estremamente dure e si usano per strumenti ottici;
• in gioielleria tramite galvanizzazione per dare la brillantezza tipica all'oro bianco e per le decorazioni (placcatura, platinatura, rodiatura);
• è un utile catalizzatore in un certo numero di processi chimici industriali, in particolare si usa nelle marmitte catalitiche dei sistemi di scappamento delle automobili e per la carbonilazione catalitica del metanolo nella produzione dell'acido acetico.
• come materiale per la costruzione di anodi e filtri negli apparecchi radiografici di mammografia.

Storia

Il rodio (dal greco ῥόδον rhódon, "rosa") fu scoperto nel 1803 da William Hyde Wollaston poco dopo aver scoperto il palladio. Wollaston fece la scoperta in Inghilterra da minerale grezzo di platino che ottenne presumibilmente dal Sudamerica.

Il suo procedimento fu di dissolvere il minerale in acqua regia, neutralizzare l'acido con idrossido di sodio (NaOH). Poi aggiungendo cloruro d'ammonio, NH₄Cl, precipitò il platino in forma di cloroplatinato d'ammonio. L'elemento palladio fu rimosso dalla miscela come cianuro di palladio dopo aver trattato la soluzione con cianuro mercurico. Il materiale che rimase era una sostanza rossa formata di cloruro di rodio da cui il rodio metallico fu isolato per riduzione con idrogeno gassoso.

Disponibilità

L'estrazione industriale del rodio è piuttosto complessa perché esistono pochissimi minerali di rodio e questo elemento si trova anche mescolato in minerali di altri metalli, come palladio, argento, platino e oro. Si trova soprattutto in minerali di platino da cui si ottiene come metallo bianco, inerte, molto difficile da fondere. Le fonti principali di questo elemento sono le sabbie fluviali dei monti Urali, delle Americhe e anche nell'area mineraria del solfuro di rame-nichel di Sudbury (Ontario). Anche se la concentrazione nei minerali di Sudbury è molto bassa, la grande quantità di nichel rende conveniente il recupero del rodio.

La produzione mondiale annuale del rodio ammonta a sole 7-8 ton.

È anche possibile estrarre rodio dal combustibile nucleare esaurito, poiché le barre contengono una piccola percentuale di isotopi di rodio. Il rodio proveniente da questa fonte contiene isotopi radioattivi con emivita fino a 45 giorni, perciò il metallo deve essere lasciato in depositi di smaltimento per circa 5 anni finché la sua radioattività non scenda a livelli ritenuti innocui.

Mercato

Per molti anni è stato il metallo di gran lunga più prezioso al mondo, con un prezzo che nel luglio 2008 ha superato i 10000 $ per oncia (350 dollari/grammo); in seguito il prezzo si è ridotto notevolmente, diventando a inizio 2009 paragonabile a quelli di oro e platino. Nel 2020 le quotazioni sono nuovamente salite, superando di dieci volte quelle dell’oro.

Isotopi

Il rodio in natura è composto di un solo isotopo (¹⁰³Rh). I radioisotopi più stabili sono ¹⁰¹Rh con emivita di 3,3 anni, ¹⁰²Rh con emivita di 207 giorni e ⁹⁹Rh con emivita di 16,1 giorni. Sono stati descritti altri venti radioisotopi con numero di massa che va da 93 (⁹³Rh) a 117 (¹¹⁷Rh). La maggior parte di questi ha emivita inferiore a un'ora, tranne ¹⁰⁰Rh (20,8 ore) e ¹⁰⁵Rh (35,36 ore). Ci sono anche molti stati metastabili, di cui i più stabili sono ^102mRh (0,141 MeV), con emivita di circa 2,9 anni, e ^101mRh (0,157 MeV), con emivita di 4,34 giorni.

Il principale modo di decadimento per gli isotopi più leggeri dell'unico stabile, ¹⁰³Rh, è la cattura elettronica mentre per quelli più pesanti è l'emissione beta. Il principale prodotto di decadimento per gli isotopi più leggeri del ¹⁰³Rh è il rutenio mentre per i più pesanti è il palladio.

Precauzioni

I composti del rodio sono molto rari e altamente tossici e cancerogeni. Inoltre possono macchiare fortemente la pelle umana.

Il rodio non ha alcun ruolo nella biochimica umana.

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1.
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall'url originale il 22 ottobre 2010).

Voci correlate

• Rodio nativo

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• rodio, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN) rhodium, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Rodio, su periodic.lanl.gov, Los Alamos National Laboratory.
• (EN) Rodio, su WebElements.com.
• (EN) Rodio, su EnvironmentalChemistry.com.