45, Rhodium (Rh)

gr. rhodeos = rosenfarben

Das Element Rhodium:

         
  Fe Co Ni  
  Ru Rh Pd  
  Os Ir Pt  
         
 
   
   
   
   
   
   
   
Natürliche Entstehung von Rhodium (Nukleosynthese): Rhodium hat mit 103 Nukleonen nur ein einziges stabiles Isotop, und ist damit das 12. Reinelement. Es wird während Supernova-Explosionen infolge von r-Prozessen, bzw. in Roten Riesen infolge von s-Prozessen gebildet.

Die Rhodium-Synthese:
103Rh-Synthese:
(s- und r-Prozesse:)

102Pd + n → 103Rh + β- + 7,15 MeV

56Fe + 47n → 103Rh + 19β- + 407 MeV

Vorkommen von Rhodium: Rhodium ist im Universum das seltenste Platinmetall. Mit durchschnittlich 0,6 μg/kg Materie ist es achtmal seltener als Platin. Sein Vorkommen auf der Erde ist gleich der anderen Platinmetalle hauptsächlich gediegen in Form einer natürlichen Platinmetalllegierung. Am Gesamtaufbau der Erde ist das Element mit durchschnittlich 0,25 mg/kg beteiligt (Rang 53), womit es auch hier das seltenste der Platinmetalle ist, sechsmal seltener als das Platin. In der Erdkruste ist es in etwa so häufig wie das Ruthenium, womit es zu den seltensten nichtradioaktiven Metallen überhaupt gehört. Beim Ruthenium sind die Vorkommen der Platinmetalle auf der Erde eingehender beschrieben.


Gediegen Platin[1]
Rhodium-Gewinnung: Der Trennungsgang der Platinmetalle ist beim Ruthenium eingehend beschrieben.

Das gewonnene Rhodium(III)sulfat wird zunächst mit Natronlauge zu unlöslichem Rhodium(III)hydroxid gefällt. Dieses ist in frischem Zustand noch in Säuren löslich. Es wird also abfiltriert und dann in Salzsäure aufgenommen, wodurch Hexachlororhodiumsäure gebildet wird. Daraus lässt sich durch Ausfällen mit Ammoniumchlorid und Natriumnitrit schwerlösliches Ammoniumhexanitritorhodat(III) ausfällen. Alle anderen evtl. noch vorhandenen Edelmetalle sind nun noch in Lösung, so dass das Rhodium nun in reiner Form in der Verbindung vorliegt. Diese kann nun, nach Umsetzen mit Salzsäure zu Ammoniumhexachlororhodat(III) nach Trocknung und Glühen zu Rhodium(III)oxid mit Wasserstoff zu elementarem Rhodiumpulver reduziert werden.

Formeln zur Rhodium-Reindarstellung:

1. Fällung als Rhodiumhydroxid:
Rh2(SO4)3 + 6NaOH → 2 Rh(OH)3↓ + 3Na2SO4

2. Lösen des Hydroxids zu Hexachlororhodiumsäure:
2Rh(OH)3 + 6HCl → 2H3RhCl6 + 3H2O

3. Fällen als Nitritorhodat(III):
H3RhCl6 + 3NH4Cl + 6 NaNO2 → (NH4)3Rh(NO2)6↓ + 6NaCl + 3HCl

4. Überführen zu Hexachlororhodat(III):
(NH4)3Rh(NO2)6 + 6HCl → (NH4)3RhCl6 + 3H2O + 3NO2↑ + 3NO↑

5. Glühen im Wasserstoffstrom zu elementarem Rhodium:
2(NH4)3RhCl6 + 3H2 → 2Rh + 6NH3↑ + 12HCl↑


Für die meisten Zwecke genügt es, das Rhodium als Pulver vorliegen zu haben. Schmelzperlen, Drähte und Folien kann man daraus durch Umschmelzen im Lichtbogenofen und anschließendes mechanisches Bearbeiten erhalten.


Rhodium in Folien- und Stabform[2]

Rhodium als Schmelzperle[3]
Chemie von Rhodium: Rhodium hat die Elektronenkonfiguration [Kr] 5s14d8. Seine wichtigsten Oxidationsstufen sind +3, +4 und +6, wobei aber auch alle anderen zwischen -1 und +6 in Komplexverbindungen bekannt sind. Im Gegensatz zum homologen Cobalt sind binäre Rh(III)-Verbindungen recht oxidationsstabil, wohingegen Rh(II)-Verbindungen reduzierend wirken. Rhodium ist zusammen mit Iridium das inerteste der Platinmetalle.

Verhalten an der Luft: Gleich allen Platinmetallen ist Rhodium bei Raumtemperatur vollkommen stabil gegenüber dem Luftsauerstoff. Erst beim Erhitzen auf helle Rotglut (600°C) reagiert es an der Luft zu Rhodium(III)oxid. Bei noch stärkerem Erhitzen entsteht Rhodium(VI)oxid, welches dann oberhalb 1050°C wieder in die Elemente zerfällt. Eine Rhodiumschmelze löst elementaren Sauerstoff, welcher beim Erstarren wieder abgegeben wird.

4Rh + 3O2 → 2Rh2O3 + 686kJ


Verhalten gegenüber Wasser, Säuren und Laugen. Gegenüber Wasser ist Rhodium vollkommen beständig. Bei Raumtemperatur ist das Edelmetall gegenüber allen Säuren, einschließlich Königswasser und Flusssäure beständig. Es wird auch von heißer konzentrierter Schwefelsäure bzw. siedendem Königswasser nur sehr schwer angegriffen. Auch gegenüber Laugen ist es beständig. Es wird nur von Alkalischmelzen unter Zusatz starker Oxidationsmittel (Kaliumperoxodisulfat oder Kaliumchlorat) langsam aufgelöst.

Reaktionen mit den Halogenen: Unter Normalbedingungen reagiert Rhodium nur mit elementarem Fluor unter Bildung von Rhodium(III)fluorid. Mit Chlor und Brom reagiert das Edelmetall nur durch Erhitzen auf über 750°C zu Rhodium(III)halogeniden. Ein RhI3 kann jedoch nicht direkt aus den Elementen gewonnen werden. Die Rhodium(III)halogenide lösen sich leicht in Wasser, wobei hydratisierte Rhodium(III)-Ionen (Rh(H2O)63+) entstehen, die stark hydrolysieren, und deren wässrige Lösungen daher sauer reagieren.

Komplexchemie. Die Bereitschaft zur Komplexbildung ist bei Rhodium ähnlich hoch wie bei seinen Homologen Cobalt und Iridium. Hier sei eine kleine Auswahl an Komplexen mit Rhodium getroffen: So lässt sich das Metall beispielsweise in einer Zyankalilösung unter Einblasen von Luft auflösen, wobei es einen Cyanidokomplex (Rh(CN)63-, Hexacyanidorhodat(III), farblos) bildet. Beim Schmelzen in Alkalien unter Zusatz von Oxidationsmitteln lassen sich aus Rhodium(III)salzen Rhodate(V), RhO43- und Rhodate(VI), RhO42- darstellen. Rhodium(III)-Ionen bilden ähnlich Cobalt(III)-Ionen stabile Amminkomplexe, Rh(NH3)63+. Mit Kohlenmonoxid bildet sich ein Dodecacarbonylkomplex, wobei sich 12 CO-Moleküle an vier miteinander durch kovalente Bindungen verknüpfte Rh-Atome anlagern.

Rhodiumverbindungen

Rhodium(II)acetat, Rh2(CH3COO)4[4]

Rhodium(III)chlorid, RhCl3•4H2O[5]

Tetrarhodiumcarbonyl-Komplex, Rh4(CO)12

Hexacyanidorhodat(III)-Komplex, Rh(CN)63-

Hexaaquarhodium(III)-Komplex, Rh(H2O)63+

Hexaamminrhodium(III)-Komplex, Rh(NH3)63+
Verwendung von Rhodium und seinen Verbindungen : Rhodium und Rhodiumlegierungen:
  • KFZ-Katalysatoren. Rhodium katalysiert die Reduktion von Stickoxiden zu elementarem Stickstoff, weswegen man das Metall als aktive Oberfläche in Fahrzeugkatalysatoren einsetzt.

  • Hochwertige Spiegel können durch Rhodinieren (galvanischer Rhodiumüberzug) glatter metallischer Flächen gewonnen werden. Rhodium hat ein sehr hohes Reflexionsvermögen für sichtbares Licht.

  • Korrosionsschutz für Schmuckgegenstände. Rhodium als Überzug verhindert das Anlaufen von Silbergegenständen oder Schmuck.

KFZ-Katalysator[6]

Rhodinierter Weißgold-Ring[7]

Rhodinierter Dentalspiegel.[8]
Biologische Bedeutung von Rhodium: Bisher ist von Rhodium keine biologische Funktion beim Menschen bekannt geworden.

Während elementares Rhodium sowohl in kompakter als auch pulverisierter Form unbedenklich ist, sind Rhodiumverbindungen in wasserlöslicher Form als toxisch anzusehen.
Quellen: [1] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Aram Dulyan. Das Bild ist von seinem Urheber als Public Domain veröffentlicht worden. Dies gilt weltweit.

[2] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Dschwen. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[3] Bildquelle: http://www.jumk.de/mein-pse/rhodium.php. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[4] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Walkerma. Das Bild ist von seinem Urheber als Public Domain veröffentlicht worden. Dies gilt weltweit.

[5] Fotomontage. Ursprüngliche Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Benjah-bmm27. Das Bild ist von seinem Urheber als Public Domain veröffentlicht worden. Dies gilt weltweit.

[6] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Stahlkocher. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[7] Bildquelle: Wikimedia Commons. Urheber: Schtone. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[8] Bildquelle: http://www.jakobi-dental.de. Das Bild erreicht nicht die für einen Schutz nötige Schöpfungshöhe, und ist daher gemeinfrei.