铑

化学元素

铑（Rhodium），元素周期表第五周期第9族过渡金属，属铂系元素。元素符号为Rh，原子序数45，相对原子质量102.9055。极硬的银白色金属，立方晶系。相对密度为12.41g/cm3（20℃），熔点1966℃±3℃，沸点3727℃±3℃。电阻率4.51×10-8Ω·m（20℃）。铑具有化学惰性，在空气、卤素、水和稀酸中稳定，微溶于王水，溶于熔融碱和硫酸氢钾中。主要氧化态是+1和+3。可从精炼镍的废料中提取。

研究简史

1803年，英国人武拉斯顿William Wollaston和史密森·坦南特Smithson Tennant在一个商业投资中合作，多半是为了生产出纯铂来出售。这个流程的第一步是在王水（硝酸+盐酸）中溶解普通的铂。但不是所有的都溶入了溶液中，还留下了黑色的残渣，Tennant研究了残渣，最终从中提取出了锇和铱。Wollaston则全神贯注于这个溶解的铂溶液，用沉淀法移除其他金属，留下了一种红色溶液，并从中获得了玫瑰红晶体，这些就是氯铑酸钠。最终Wollaston从中生产出了这种金属自身的样本。因这种新金属的盐溶液具有玫瑰的艳红色，所以以希腊文中的玫瑰“rhodon”命名它为rhodium，元素符号为Rh。

理化性质

物理性质

铑是一种银白色金属，质极硬，耐磨，也有相当的延展性。密度为12.41g/cm3，熔点为1966℃±3℃，沸点为3727℃±3℃。其晶格结构为面心立方晶格。第一电离势为7.7eV，电负性为2.28.

铑具有光亮银白色的外观，具有较高的反射能力，反射系数在72%-75%之间，仅次于金属银。

化学性质

铑的外围电子构型为4d85s1，氧化态有0、-1、+1、+2、+3、+4、+5、+6，其化学稳定性非常高，室温下，不与空气反应。加热时，在空气中可被氧化生成三氧化二铑。高温下，铑能与熔融的金属铅和铋作用。金属铑在高温加热的条件下，在卤素气流中，可与之直接化合，生成三卤化铑。铑不溶于酸和王水，升温至200-600℃时，能与热的浓硫酸、氢溴酸、次氯酸钠反应，铑也可与熔融的酸式硫酸盐、氰化物、碱金属硝酸盐和碱金属过氧化物起反应，铑有形成铬合物的强烈趋势，加热时，可与一氧化碳反应生成橙色的络合物。铑的催化性能非常高，常用作催化剂。

在铑的多种氧化态中，I和III是最重要的氧化态，其它氧化态则较为少见。+III氧化态的铑最为常见，黄色[Rh(H2O)6]3+中的铑就是正3价的。Rh的络合物，特别是与含氮配体生成的络合物，与Co(III)的相应络合物相似。Rh(I)存在于配体为π接受体的络合物中。Rh(I)的络合物多数是配位数为4的平面正方形，但也有一些配位数为5的Rh(I)络合物。

铑的化学性质十分稳定，在室温条件下耐酸碱，对硫化物稳定。除海绵状铑外，其它形态的铑不溶于王水。铑镀层光亮、耐变色、硬而耐磨、接触电阻小，但不能钎焊，在高温条件下容易氧化。

铑在空气中几乎不会被腐蚀，在空气中把铑加热到600℃时，会生成氧化铑（Ⅲ）（Rh2O3）。

一般来说，第二和第三过渡系的相应元素的化学性质会比较接近。但是这一列元素中，在周期表中紧靠在铑下面的铱会在空气中氧化，生成氧化铱（Ⅳ）（IrO2）。

铑与相应的单质混合后共同加热，即可制得灰黑色RhS2固体、灰黑色RhSe2固体或灰黑色RhTe2固体，RhCl3与硫共热，可制得灰黑色三硫化二铑Rh2S3固体。此化合物很不活泼，与强酸都不发生反应。

金属铑可以直接同氟气发生反应，并生成具有强腐蚀性的六氟化铑（Ⅵ）（RhF6）。小心加热这种物质，可以生成暗红色的四聚氟化铑（Ⅴ）[RhF5]4。

用金属铑和卤素单质在无水条件下发生直接反应，可以生成相应的三氟化铑（Ⅲ）（RhF3）、三氯化铑（Ⅲ）（RhCl3）和三溴化铑（Ⅲ）（RhBr3）。

用碘化钾KI与RhBr3·2H2O作用，生成黑色三碘化铑RhI3固体。

王水是盐酸和硝酸的混合物，可以溶解金。但金属铑几乎不与包括王水在内的酸发生反应。

制备方法

铑的矿物中含有其他金属，如钯、银、铂和金，所以铑的工业生产途径很复杂。分离铑、铂和钯等贵金属有时是一些特殊行业的主要活动，有时它们则是一些其他行业的副产品。存在于矿物中的其他金属使分离过程变得十分复杂。分离铑的目的是，铑是一种有着很多用途的特种材料，是制造很多工业催化剂的基础。

制备铑首先需要对矿石或生产贱金属后的副产品进行预处理，以除去银、金、钯和铂。然后把残渣与硫酸氢钠（NaHSO4）共熔，再用水浸泡所得到的混合物，这样就得到了含有硫酸铑Rh2(SO4)3的溶液。向溶液中加入氢氧化钠，使铑以氢氧化物的形式沉淀下来。用盐酸溶解铑的氢氧化物，生成H3RhCl6，再用亚硝酸钠和氯化铵处理溶液，使铑以配合物(NH4)3[Rh(NO2)6]的形式沉淀下来。用盐酸处理沉淀，可以得到纯净的氯铑酸铵(NH4)3RhCl6的溶液。最后蒸干并在氢气中燃烧沉淀，就可以得到纯净的金属铑。

应用领域

工业用途

铑主要以铑催化剂、铑合金、铑镀层、铑化合物应用于化学、石油、玻璃、电气、牙科、饰品、汽车等领域。1992年西方国家共消费铑10.2吨，其中汽车废气净化催化剂用量达86%。

除了制造合金外，铑可用作其他金属的光亮而坚硬的镀膜，例如，镀在银器或照相机零件上。将铑蒸发至玻璃表面上，形成一层薄蜡，便造成一种特别优良的反射镜面。

铑与铂（Pt）的合金还可作为高品质玻璃熔炼的容器使用。含10%-13%（质量分数）Rh的Pt合金与纯Pt组成的Pt-Rh热电偶可用于1600℃以下的温度测量。在两种不同导电材料构成的闭合回路中，当两个接点的温度不同时，回路中会产生电势而产生热电流（塞贝克效应）。如果一端温度已知（如0℃），测得电动势即可知道另一端的温度。这就称为热电偶。

医疗用途

铑在医疗行业中的应用主要是作为放射性同位素，用于放射性治疗、诊断、研究等方面。铑同位素具有短半衰期、强辐射能力和高放射性纯度等特点，可以有效地治疗癌症、心血管疾病等疾病。

铑的配合物只对有限的几种肿瘤有抗癌活性。Mer-[RhCa3(Nrl3)3]具有与顺铂相似的顺式氯配体，因而首先被用于抗肿瘤实验，结果表明只对Sarcomal80有稳定抑制作用。摄影是诊断乳腺疾病的检查方法之一，尽管B超、CT、MRI技术发展很快，但乳腺钼、铑双靶X射线摄影技术，是乳腺肿瘤检查尤其是诊断早期乳腺癌最有效的方法。

分布情况

铑在地壳中含量为1x10-7%，在自然界中，铑多呈游离状态存在，常与其它铂系元素一起存在于各种矿石中，例如原铂矿、磁铁矿等，以及存在于铂系元素的自然合金中。

世界铂族资源总储量为6.97万吨，其中南非储量6.3万吨，俄罗斯0.39万吨，津巴布韦0.12万吨，美国0.09万吨，中国0.04万吨，加拿大0.031万吨。

中国铂族金属资源比较稀缺，铂族金属矿床分布在10个省、自治区，甘肃、云南、四川和黑龙江的储量较多，这四省的储量占全国储量的94.6%。其他省区如河北、青海、新疆、北京、内蒙古也有一些小矿点，但储量很少。

安全措施

环境危害

对水有稍微的危害，切勿让未稀释和大量的产品接触地下水、下水道或者污水系统。

危害防治

如大量吸入，立即移离现场至新鲜空气处，必要时，及时进行人工呼吸；如被吞服，给予医学注视，诱致呕吐，洗胃，并送医院治疗。

储存运输

加入紧封的储存器内，储存在阴凉、干燥的地方。确保工作间有良好的通风排气装置。

避免接触湿气和水源，远离火源。避免接触酸性物质，氧化剂接触。