Qu'est-ce que le rhodium et où est-il utilisé ?

Le rhodium est un métal précieux rare et bien connu des amateurs de bijoux. Le revêtement rhodié empêche les rayures et les abrasions sur les objets précieux, contribuant à la préservation de son aspect d'origine pendant longtemps.

Le rhodium est un élément chimique N45 du tableau périodique, qui appartient aux métaux nobles du groupe du platine. L'élément a été découvert par l'Anglais William Hyde Wollaston en 1803 alors qu'il travaillait avec une solution de platine. Le chimiste y a découvert une substance poudreuse rose vif appelée rhodium, qui signifie « rose » en grec.

Le rhodium est l'un des métaux les plus rares et les plus chers ce qui est dû à la complexité de sa séparation du platine à l'échelle industrielle. Dans la nature, il est présent dans les minéraux qui incluent plusieurs platinoïdes dans leur composition à la fois. Les experts notent que pour obtenir 1 kg de ce métal, il faut plusieurs tonnes de platine natif. Wollaston a isolé le rhodium de la manière suivante : après la synthèse du sel hydrogéné de sodium du rhodium, il a calciné pendant longtemps une poudre rose-rouge sur une flamme d'hydrogène, à la suite de laquelle il n'a reçu que quelques gouttes de métal pur.

Plus tard, grâce aux efforts du professeur Lebedinsky, une nouvelle méthode de séparation du rhodium a été découverte. - exposition à la solution de sels platinoïdes par le froid. À la suite du refroidissement, un précipité s'est formé dans la solution, représenté par des composés de rhodium et d'iridium. Cette méthode s'est généralisée dans l'industrie chimique et est encore utilisée aujourd'hui. Aujourd'hui, grâce à la technique de Lebedinsky, environ 30 tonnes de métal pur sont libérées chaque année.

Quant à l'apparence du rhodium, les nuances rouge-rose ne sont caractéristiques que pour ses composés, tandis que le métal lui-même ressemble à l'argent, bien qu'il lui soit inférieur en luminosité. Donc, la quantité de lumière réfléchie par ce métal est de 80%, tandis que pour l'argent ce chiffre est de 95%... Malgré cela, le rhodium est souvent utilisé dans la fabrication de miroirs techniques à la place de l'argent. Cela est dû au caractère réfractaire du platinoïde et à sa capacité à fonctionner à une densité accrue de rayonnement électromagnétique, y compris dans la gamme infrarouge. En d'autres termes, le placage au rhodium peut durer de nombreuses années, tandis que le placage d'argent dans des conditions similaires ne durera même pas un jour.

La caractérisation du métal serait incomplète sans mentionner son coût. Le prix du rhodium pur varie constamment et dépend du volume de production annuel. Ainsi, en août 2016, une once troy de rhodium (31,1034768 g) coûtait environ 700 $, mais les années suivantes, le prix a fortement augmenté. Au début de 2020, une barre de rhodium d'une once était au prix de 9 000 $. Le coût élevé s'explique par le fait que le métal n'a pas son propre minéral et est contenu dans des minerais natifs de platine, de nickel et de cuivre, ainsi que dans des sables aurifères comme compagnon.

Le rhodium est un métal argenté noble et dur qui surpasse son « ancêtre » le platine en résistance chimique dans de nombreux environnements corrosifs. La formule électronique de son atome est la suivante : Rh - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 8 5s 1. Le métal se dissout bien lors de l'ébullition dans l'eau régale (un mélange de HCl et de HNO3), dans un concentré de H2SO4 (lorsqu'il est chauffé) et dans du peroxyde d'hydrogène. Le point de fusion est de 1964°C, le point d'ébullition est de 3697°C, la densité du métal à 20°C est de 12,41 g/cm3. Le rhodium appartient au groupe des métaux des terres rares, à l'état solide il a une couleur argentée avec une teinte froide.

Le rhodium est chimiquement stable, de sorte qu'il réagit très mal avec les non-métaux - uniquement après avoir atteint la température de chaleur rouge. L'oxydation retardée du métal n'est possible qu'à l'état broyé et uniquement à 1000°C.

Une qualité importante du métal est sa capacité à changer de couleur, ce qui est particulièrement précieux dans les bijoux. Ainsi, lorsqu'il est calciné à une température de 800°C, le rhodium se recouvre d'un film d'oxyde, qui disparaît lorsque la température monte à 1000°C. Le rhodium noir est particulièrement apprécié, ce qui est indispensable dans la fabrication de bijoux des configurations les plus exquises. Une autre propriété d'un métal est sa capacité à agir comme catalyseur pour la plupart des réactions chimiques. Ainsi, à l'aide de poudre de rhodium broyée, l'alcool de vin ordinaire peut être transformé en acide acétique.

La production mondiale annuelle de rhodium est de 30 tonnes.Ces petits volumes de production sont dus à la faible teneur de l'élément à l'intérieur de la terre et à l'absence de ses propres minéraux. Les principaux gisements du métal sont situés en Afrique du Sud, qui fournit 75 à 80 % du rhodium au marché général. Des gisements moins riches se trouvent au Canada, en Colombie et en Russie - dans des pays avec une concentration moyenne de platine natif à l'intérieur de la terre.

Outre le raffinage, la séparation de son isotope stable du plutonium, de l'uranium et du thorium, largement utilisés dans l'énergie nucléaire, est considérée comme une méthode prometteuse pour l'extraction du métal.Obtenir du rhodium de cette manière peut résoudre le problème de la forte demande et des volumes insuffisants de métal extrait des gisements. Compte tenu de l'industrie nucléaire développée et de la teneur élevée en rhodium du combustible nucléaire (jusqu'à 400 g / t), le problème de la carence en rhodium peut être résolu et l'énergie nucléaire deviendra le principal fournisseur de ce métal sur les marchés mondiaux.

Le domaine d'application du rhodium est assez large. Le métal est demandé dans de nombreux domaines de l'industrie chimique et de la transformation, où il est utilisé comme catalyseur, comme matière première structurelle et comme matériau de joaillerie.

À ce titre, le métal est utilisé dans des réactions chimiques, dont la plus courante est la production d'acide acétique à partir d'alcool méthylique. Il est également utilisé pour créer des filtres neutralisants conçus pour fonctionner avec les gaz d'échappement des automobiles. Et les alliages rhodium-platine sont considérés comme les catalyseurs les plus efficaces dans la production de HNO3 par oxydation de l'ammoniac à l'aide d'air, et aucune alternative au rhodium n'a encore été trouvée dans cette production.

Le rhodium est indispensable dans la fabrication du verre pour dispositifs à cristaux liquides, pour la production duquel son alliage avec du platine est utilisé. À cet égard, la consommation de métal ne cesse de croître proportionnellement à la croissance de la production de gadgets modernes. Le rhodium est activement utilisé dans la fabrication de miroirs techniques, projecteurs et autres surfaces réfléchissantes qui seront utilisés dans des conditions extrêmes et dans des installations laser.

Il est impossible de ne pas mentionner les creusets en platine-rhodium utilisés pour faire pousser des pierres précieuses et des cristaux aux propriétés électro-optiques dans des conditions de laboratoire.... En association avec l'iridium ou le platine, le métal est souvent utilisé pour la fabrication de thermocouples nécessaires à la mesure de températures extrêmes (supérieures à 2200°C). Il convient de noter le rôle du métal dans le processus de fabrication des tubes à essai de laboratoire et des flacons utilisés pour les expériences chimiques. Du fait que le rhodium n'interagit avec pratiquement aucune substance, n'importe quelle formulation peut être versée dans de tels plats.

Le rhodium est largement utilisé dans la fabrication de bijoux, remplissant deux fonctions à la fois - protectrice et décorative. Par exemple, l'argent recouvert d'une fine couche de rhodium acquiert une brillance profonde, ne fonce pas et ne s'oxyde pas à l'air, et l'or plaqué rhodium en raison de la dureté élevée du métal (6 unités de l'école de Mohs) devient plus durable et résistant à l'usure. De plus, le métal est nécessaire pour obtenir de l'or blanc, très apprécié des amateurs de bijoux, et ses oxydes participent à la création de l'or noir - la tendance avant-gardiste dans la mode des métaux précieux.

La brillance froide, mais en même temps profonde et envoûtante du rhodium se marie bien avec la zircone cubique, la zircone, les diamants et les inserts en métal précieux. De plus, le métal est souvent utilisé comme ligature dans la fabrication de bijoux en platine et palladium. Les produits rhodiés ne nécessitent pas de nettoyage régulier et conservent longtemps leur éclat d'origine.

En plus de sa fonction décorative, le rhodiage réduit considérablement l'allergénicité de l'or blanc qui, au contact constant avec la peau, provoque des rougeurs et des démangeaisons. Une couche de ce métal évite les conséquences désagréables du port de bijoux, ce qui est particulièrement précieux pour les personnes souffrant de maladies de peau. Cependant, outre un grand nombre d'avantages, le rhodiage a toujours ses inconvénients : le rhodiage nécessite un renouvellement périodique, et sa seule présence augmente considérablement le prix des bijoux.

En plus des domaines d'application évoqués, le rhodium est utilisé dans la fabrication de pièces de monnaie. Ainsi, en 2009, les premières pièces purement rhodiées ont été émises à l'US Mint, qui n'étaient pas utilisées comme moyen de paiement, mais servaient d'investissement. Cependant, un peu plus tard (en 2014), la Banque nationale du Rwanda a émis la première pièce en rhodium d'une valeur nominale de 10 francs rwandais, qui a commencé à être utilisée comme moyen de paiement.

À l'époque soviétique, on croyait que de nombreux composants radio étaient en rhodium pur. Cependant, c'était loin d'être le cas, et le métal n'était utilisé que pour couvrir les contacts des connecteurs. Pour la fabrication des pièces elles-mêmes, cela ne convenait pas, car il était assez fragile et trop cassant. Mais en tant que revêtement, il était irremplaçable, en raison de sa bonne résistance à la corrosion et de sa haute réflectivité des rayons électromagnétiques. Contacts rhodiés (reed relais) de type RES-55 (A) dans les séries RS 4569601, RS 4569602, RS 4569603, RS 4569604 et RS 4569605.

La vidéo suivante vous expliquera ce qu'est le placage d'or rhodié.