الروديوم: أغلى معدن في السيارة

في جدول الدمج لمينديلييف، هناك عنصر هو في نفس الوقت كنز حرفي وجزيء صناعي حاسم. رقمه 45، وإسمه — الروديوم. إنه يكلف عدة مرات أكثر من الذهب والبلاتين، وهو نادر جدًا ويتمتع بخصائص كاتالية فريدة تساعد في جعل الهواء في المدن أنظف. اليوم، الروديوم هو أحد أكثر المعادن طلبًا في العالم، ويزداد أهميته باستمرار.

لماذا حصل العنصر على إسم «الروديوم»؟

يأتي إسم الروديوم من كلمة يونانية تعني «زهور الورد» (رودون). حصل العنصر على إسمه هذا بسبب لونه الفاتح الأحمر لاحد من مركباته الكيميائية الأولى — كربونات الروديوم. كان الكاشف عن العنصر، الكيميائي الإنجليزي ويليام وولستون، مذهولًا بجمال هذا اللون وقرر أن يحتفظ بإسم هذا اللمسة الناعمة من الزهرة في إسم المعادن.

لماذا يُعطى الروديوم الرقم 45؟

يعني الرقم 45 أن هناك 45 بروتونًا في نواة ذرة الروديوم. يقع في المجموعة التاسعة (حسب التسمية الحديثة — المجموعة 9) أو المجموعة VIIIB في التسمية القديمة، في الفترة الخامسة. يقع الروديوم في مجموعة «الروديوم — البلاتين — النحاس» ويتبع المجموعة الخفيفة من المعادن البلاتينية.

تاريخ اكتشاف: معدن آخر من نفايات الألماس

يشبه تاريخ اكتشاف الروديوم قصة محقق القرن التاسع عشر. في عام 1803، كان الطبيب والكيميائي المبتدئ ويليام وولستون، الذي كان قد اكتشف البلاتين، يستمر في دراسة الألماس الخام الذي كان يُورد من أمريكا الجنوبية. لاحظ أن بعد استخراج البلاتين يبقى مادة صفراء داكنة تحتوي على خصائص مذهلة.

استخدم وولستون تفاعلات كيميائية معقدة (تذويب في الخمر الملكي، إسقاط) لاستخراج مادة جديدة واستعادة مادة الروديوم، حيث حصل على مسحوق من الروديوم في عام 1804 وأعلن عن اكتشاف المعادن الجديدة في مؤتمر الجمعية الملكية. حصل وولستون في البداية على بضع غرامات فقط من الروديوم، وتبقى لفترة طويلة هو الوحيد المنتج له.

ميزات الروديوم الفريدة: البريق والصلابة

الشكل. الروديوم معدن فضي أبيض لامع يحتوي على لمعان أزرق. يملك قدرة عالية على الت反射.

الاستقرار الكيميائي. إنه أحد أكثر المعادن مقاومة للصدأ. لا يُكسر على الهواء حتى عند تسخينه إلى 600 درجة مئوية ولا يذوب في الأحماض، بما في ذلك الخمر الملكي. الروديوم قاسٍ (درجة الانصهار 1963 درجة مئوية) ويتمتع بصلابة ميكانيكية عالية.

الكاتاليزة. يُستخدم تطبيق الروديوم الرئيسي على قدرته الفريدة على تسريع التفاعلات الكيميائية. إنه فعال بشكل خاص في تقليل أكسيدات النيتروجين، مما يجعله لا غنى عنه في الكاتاليزات السيارة.

أين يوجد الروديوم

الروديوم هو أحد أكثر العناصر ندرًا في القشرة الأرضية. يقدر محتواه في القشرة الأرضية بنسبة 0,0000001%. لا يوجد في شكل معادن مستقلة، ويُستخرج كعنصر مصاحب للمعادن البلاتينية والنحاسية. تُوجد معادن الروديوم الرئيسية في جنوب أفريقيا، روسيا (على شبه جزيرة كولسك و منطقة نوريلسك)، كندا و زمبابوي. سعر الروديوم العادي يتراوح بين 500 إلى 700 ألف دولار للكيلوغرام، مما يجعله أحد أغلى المعادن في العالم.

تطبيقات الروديوم في الصناعة

كاتاليزات السيارات. يتم استخدام حوالي 80 في المئة من الروديوم في هذا المجال. يلعب الروديوم دورًا رئيسيًا في الكاتاليزات الثلاثية المكونة: يتحول في الكاتاليزات إلى نيتروجين أكسيد آمن وأكسجين.

الصناعة الكيميائية. يتم استخدام الروديوم ككاتاليز في تفاعل كربونيل ميثانول لإنتاج حمض الخليك. يتم استخدامه أيضًا في إنتاج حمض النيتريك والهيدروجينات.

صناعة الزجاج والبصريات. يتم استخدام خلاطات البلاتين والروديوم لصنع الأواني لصنع الزجاج البصري عالي الجودة والفايبر، لأنها مقاومة للزجاج المذاب ولا تغير لونه. يُعتبر طلاء الروديوم على المصابيح الضوئية والمكبرات مميزًا بسبب بريقه المذهل وديمومة.

العمارة. يتم طلاء الألماس الأبيض أو الفضة بالروديوم، مما يمنح المجوهرات لمعانًا مذهلاً ويعزز من مقاومتها للخدوش ويعمل على منع تدهورها. يتم استخدام حوالي 5-10 في المئة من الروديوم في الجواهر.

الإلكترونيات. يتم استخدام الروديوم لطلاء الاتصالات الكهربائية والمدخلات في الأجهزة الدقيقة القياسية، لأنه مقاوم للصدأ وتشكيل الأكسدة. يتراوح سمك الطلاء عادة بين 0,5-1 ميكرون.

مستقبل الروديوم: الطلب المتزايد والبحث عن بديلات

يرتبط مستقبل الروديوم مباشرة بالمعايير البيئية العالمية. مع انتقالنا إلى السيارات الكهربائية، قد ينخفض دور الروديوم كمكون في كاتاليزات المحرك الداخلي. البعض يبحثون عن طرق لتعويض الروديوم بمعدن أرخص مثل البلاتين. ومع ذلك، تدعم المتطلبات البيئية المتزايدة في البلدان النامية الطلب. يتم تطوير تقنيات إعادة التدوير للروديوم من الكاتاليزات المنتهية الصلاحية. يظل الروديوم لا غنى عنه في الصناعة الزجاجية والكيميائية.