铑(拼音:lǎo,注音:ㄌㄠˇ,粤拼:lou5;英语:Rhodium;旧译錴),是一种化学元素,其化学符号为Rh,原子序数为45,原子量为102.90550 u。铑是一种稀有、坚硬、抗腐蚀、在化学上较为惰性的银白色过渡金属元素。铑是一种惰性金属,同时是铂系元素的一员,为最为稀有和贵重的贵金属之一。铑在自然界中只存在一种同位素103Rh。自然界中的铑通常以金属态的形式与性质相近的金属元素形成合金,偶以硫铱铂铑矿或硫铑铅矿等化合物形式存在。
铑常和其他铂系元素一起在铂矿石或镍矿石中被发现。它首先由英国化学家威廉·海德·伍拉斯顿于1803年发现,并以它的一种氯化合物的玫瑰色命名。
铑是一种坚硬耐用的金属,具有很高的反射率,拥有比铂更高的熔点和更低的密度。多数的酸无法侵蚀铑,其不溶于硝酸而微溶于王水。即使处于加热状态,铑也难以形成氧化物[17],仅在熔点时吸收大气中的氧,然而一旦固化就又将氧释出[18]。
铑的氧化态 | |
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+0 | Rh4(CO)12 |
+1 | RhCl(PH3)2 |
+2 | Rh2(O2CCH3)4 |
+3 | RhCl3, Rh2O3 |
+4 | RhF4, RhO2 |
+5 | RhF5, Sr3LiRhO6 |
+6 | RhF6 |
和钌、锇元素不同,铑并不与氧形成具挥发性的化合物。目前已知的稳定氧化物包括:Rh2O3、RhO2、RhO2·xH2O、Na2RhO3、Sr3LiRhO6以及Sr3NaRhO6[20]。铑几乎所有可能的氧化态都能和卤素形成化合物,例如:三氯化铑、四氟化铑、五氟化铑以及六氟化铑等,其中最广为人知的就是威尔金森催化剂,即氯化三(三苯基膦)合铑(I)。这种催化剂主要用于氢甲酰化反应以及烯烃的氢化反应[21]。
铑是地球的地壳中最稀有的元素之一,丰度约为 0.0002 ppm (2 × 10−10)。[25]它的稀有度影响其价格及其在商业应用中的使用。铑在镍陨石的丰度通常为 1 ppb。[26]马铃薯中的铑含量在 0.8 到 30 ppt 之间。[27]
铑的主要用途是在汽车中作为催化转换器,将有害的未燃烧碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物废气转化为毒性较低的气体。在2012 年全球消耗的 30,000公斤铑中,81%(24,300公斤)的铑就用于此应用,并且从旧转换器中回收了 8,060公斤铑。大约有964 公斤的铑用于玻璃工业,主要用于生产玻璃纤维和平板玻璃,还有2,520 公斤的铑用于化学工业。[32]
铑催化剂用于许多工业过程,尤其是通过蒙山都法,把甲醇催化羰基化成乙酸。[34]它还用于催化氢硅烷与分子中的双键的加成,这一过程在某些硅胶的制造中很重要。[35]铑催化剂也可以把苯还原成环己烷。[36]
铑可用于珠宝和装饰品。它在白色黄金和铂上进行电镀,在销售时赋予其反光的白色表面,之后薄层会随着使用而磨损。它也可用于涂层纹银,以防止锈蚀(硫化银 Ag2S,由大气中的硫化氢 H2S 产生)。纯铑首饰非常稀有,其中的原因更多是因为制作难度大(熔点高,延展性差),而不是价格问题。[38]它的高成本使得铑仅能电镀。当银、金或铂等更常用的金属被认为不够用时,铑也用于荣誉或象征精英地位。1979年,《吉尼斯世界纪录》送给保罗·麦卡特尼一张镀铑唱片,以表彰他是历史上最畅销的词曲作者和唱片艺术家。[39]
在汽车制造中,铑还用于制造大灯反射器。[45]
铑 | |
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![]() | |
危险性 | |
H-术语 | H413 |
P-术语 | P273, P501[46] |
NFPA 704 | |
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。 |
作为一种贵金属,纯铑是惰性且无害的。[47]不过,铑配合物可以是高反应性的。对于氯化铑(RhCl3),大鼠的半数致死量 (LD50) 为 198 mg/kg。[48]类似其它贵金属,铑的生物用处不明。
人们可以通过吸入在工作场所接触到铑。职业安全与健康管理局 (OSHA) 已指定工作场所中的铑的允许暴露极限为 0.1 mg/m3(8小时工作日),而美国国家职业安全卫生研究所 (NIOSH) 则把推荐接触限值 (REL)定位相同的值。在 100 mg/m3的浓度下,铑就达到了立刻对生命和健康造成危险值。[49]对于可溶的铑化合物,它们的 PEL 和REL 都是 0.001 mg/m3。[50]
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