رودیوم: گران‌ترین فلز در خودرو

در جدول تناوبی دمیتری مendeleyev عنصری وجود دارد که همزمان جواهرات قیمتی و ماده صنعتی حیاتی است. شماره آن ۴۵ است و نام آن رودیوم. آن بسیار گران‌تر از طلا و پلاتین است، بسیار نادر است و دارای ویژگی‌های کاتالیستی منحصر به فردی است که به پاک‌تر کردن هوا در شهرها کمک می‌کند. امروز رودیوم یکی از پرکاربردترین فلزات در جهان است و اهمیت آن ادامه دارد.

چرا عنصر به نام «رودیوم» نامیده شده؟

نام رودیوم از کلمه یونانی ῥόδον (rhodon)، که به معنای «گل سرخ» است، گرفته شده است. این عنصر به دلیل رنگ صورتی-قرمز یکی از ترکیبات اولیه‌اش — کلرید رودیوم — نامیده شده است. کشف‌کننده این عنصر، شیمیدان انگلیسی ویلیام ولاستون، از زیبایی این رنگ شگفت‌زده شد و تصمیم گرفت این ارتباط نازک با گل را در نام فلز جاودان کند.

چرا رودیوم دارای شماره‌ی ترتیبی ۴۵ است؟

شماره‌ی ترتیبی ۴۵ به این معناست که در هسته‌ی اتم رودیوم ۴۵ پروتون وجود دارد. در جدول تناوبی او در گروه نهم (به گونه‌ی جدید طبقه‌بندی شده — ۹) یا گروه VIIIB در طبقه‌بندی قدیمی، در پنجمین دوره قرار دارد. رودیوم به تریاد «رودیوم—پالادیوم—نقره» وارد می‌شود و به گروه پلاتین‌های سبک معروف است.

تاریخ کشف: یک فلز دیگر از سنگ‌های پلاتینی

تاریخ کشف رودیوم شبیه به یک داستان جاسوسی قرن نوزدهم است. در سال ۱۸۰۳، ویلیام ولاستون، یک پزشک و شیمیدان آماتور انگلیسی، که قبلاً به دلیل کشف پالادیوم مشهور شده بود، به مطالعه‌ی پلاتین خشن که از آمریکای جنوبی آورده می‌شد، ادامه داد. او متوجه شد که پس از استخراج پالادیوم، ماده‌ی تیره‌ای با ویژگی‌های شگفت‌انگیز باقی می‌ماند.

ولاستون با انجام واکنش‌های شیمیایی پیچیده (حل شدن در الکل سلطنتی، ته‌نشینی) ماده‌ی جدیدی را استخراج کرد و پس از بازسازی آن، پودر فلزی رودیوم را به دست آورد. در سال ۱۸۰۴، او با ارائه یک گزارش رسمی به انجمن سلطنتی، رسمی‌سازی کشف این فلز جدید را اعلام کرد. ولاستون در ابتدا فقط چند گرم رودیوم دریافت کرد و برای مدت طولانی تنها تولیدکننده آن بود.

منحصر به فردی رودیوم: درخشش و استحکام

ظاهر. رودیوم فلزی نقرسی-سفید با برق آبی قوی است که دارای توانایی بازتاب بالا است.

عدم واکنش شیمیایی. این یکی از مقاوم‌ترین فلزات در برابر خوردگی است. آن حتی در دمای بالا تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد روی هوا نمی‌شود و در اسیدها، از جمله الکل سلطنتی، حل نمی‌شود. رودیوم تنگ‌پایه (دمای جوش ۱۹۶۳ درجه سانتی‌گراد) و دارای استحکام مکانیکی بالا است.

کاتالیزور. کاربرد اصلی رودیوم بر اساس توانایی منحصر به فرد آن برای تسریع واکنش‌های شیمیایی است. آن به ویژه در نیتروژن‌زدایی اکسیدها مؤثر است و به عنوان یک کاتالیزور در کاتالیزورهای خودرویی ضروری است.

جایی که رودیوم یافت می‌شود

رودیوم یکی از نادرترین عناصر زمین است. محتوای آن در زمین برآورد شده است که ۰،۰۰۰۰۰۰۰۱٪ است. آن به عنوان یک ماده‌ی مستقل وجود ندارد و به عنوان یک محصول جانبی از سنگ‌های پلاتینی و نیکل استخراج می‌شود. منابع اصلی رودیوم در جمهوری آفریقای جنوبی، روسیه (در نیمه‌جزیره‌ی کالینینگراد و منطقه‌ی نوریلزکایا)، کانادا و زیمباوه قرار دارد. قیمت متوسط رودیوم از ۵۰۰ تا ۷۰۰ هزار دلار به ازای کیلوگرم است که آن را یکی از گران‌ترین فلزات در جهان می‌کند.

کاربرد رودیوم در صنعت

کاتالیزورهای خودرویی. حدود ۸۰٪ از رودیومی که استخراج می‌شود، در اینجا استفاده می‌شود. در کاتالیزورهای سه‌گانه رودیوم نقش کلیدی دارد: آن اکسیدهای نیتروژن (NOx) را به نیتروژن و اکسیژن بی‌خطر تبدیل می‌کند.

صنعت شیمی. رودیوم به عنوان کاتالیزور در واکنش کربونیل‌سازی متانول برای تولید اسید سولفوریک استفاده می‌شود. همچنین در تولید اسید نیتریک و هیدریل‌سازی ترکیبات آلی استفاده می‌شود.

صنعت شیشه و اپتیک. آلیاژهای پلاتین-رودیوم برای ساخت ظروف برای جوش شیشه‌های با کیفیت بالا و فیبر شیشه‌ای استفاده می‌شود زیرا به شیشه مذاب مقاومت دارند و آن را رنگ نمی‌کنند. پوشش رودیوم روی پروژکتورها و آینه‌ها دارای برق‌آینی و دوام بالا است.

صنعت جواهرات. رودیه‌کاری فرآیندی است که در آن جواهرات از طلا و نقره سفید با پوشش نازک رودیوم پوشانده می‌شوند. این کار به جواهرات درخشندگی بی‌نظیری می‌دهد، از خشیدگی محافظت می‌کند و از تیرگی جلوگیری می‌کند. حدود ۵-۱۰٪ رودیوم در جواهرات استفاده می‌شود.

الکترونیک. رودیوم برای پوشش تماس‌های الکتریکی و اتصالات در دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق استفاده می‌شود، زیرا به خوردگی و تشکیل لایه‌های اکسیدی مقاوم است. ضخامت پوشش معمولاً ۰،۵–۱ میکرون است.

آینده رودیوم: تقاضای رو به افزایش و جستجوی جایگزین‌ها

آینده رودیوم به طور مستقیم با استانداردهای محیط زیستی جهانی مرتبط است. با تغییر به خودروهای الکتریکی، نقش رودیوم به عنوان جزء کاتالیزور موتورهای داخلی احتراق ممکن است کاهش یابد. برخی تولیدکنندگان به دنبال جایگزین‌های ارزان‌تر مانند پالادیوم هستند. با این حال، استانداردهای محیط زیستی در کشورهای در حال توسعه تقاضا را پشتیبانی می‌کنند. فناوری‌های بازیافت رودیوم از کاتالیزورهای از کار افتاده به طور فعال توسعه می‌یابد. رودیوم همچنان در صنعت شیشه و شیمی ضروری است.