روδιο: أغلى معدن في السيارة

في جدول الدورات الدموية لدmitrii Ivanovich Mendeleev هناك عنصر هو في نفس الوقت كنز زجاجي ومادة صناعية حيوية. رقمه 45، واسمه روديوم. إنه يكلف عدة مرات أكثر من الذهب والبلاتين، وهو نادر جدًا ويتمتع بخصائص كاتالية فريدة تساعد في جعل الهواء في المدن نظيفًا. اليوم، هو أحد أكثر المعادن طلبًا في العالم، ويزداد أهميته باستمرار.

اسم روديوم يأتي من اللغة اليونانية كلمة ῥόδον (رودون)، تعني «زهور الربيع». تم تسمية العنصر بهذا الاسم بسبب لونه الوردي-الأحمر المميز لاحدى مركباته الكيميائية الأولى — كبريتات روديوم. كان مخترع العنصر، الكيميائي الإنجليزي وليام ولستون، مذهولًا بهذا اللون الجميل وقرر أن يحتفظ بهذه الصلة اللطيفة بالزهور في اسم المعادن.

يعني الرقم التسلسلي 45 أن هناك 45 بروتونًا في نواة ذرة روديوم. في جدول الدورات الدموية، يقع في المجموعة التاسعة (حسب التسمية الحديثة — 9) أو المجموعة VIIIB في التسمية القديمة، في الفترة الخامسة. يقع روديوم في مجموعة «روديوم-بلاتين-نحاس» ويتبع المجموعة الخفيفة من المعادن الفضية.

يبدو تاريخ اكتشاف روديوم مثل قصة تحقيقات القرن التاسع عشر. في عام 1803، كان الطبيب والكيميائي المبتدئ وليام ولستون، الذي كان قد اكتشف بالفعل البلاتين، يستمر في دراسة النحاس الخام الذي كان يُورد من أمريكا الجنوبية. لاحظ أن هناك مادة بنية داكنة بعد استخراج البلاتين من الحل.

استخدم ولستون تفاعلات كيميائية معقدة (تحلل في الماء المركز، إسقاط) لاستخراج مادة جديدة واستعادة، وحصل على مسحوق من روديوم. في عام 1804، أعلن عن اكتشاف المعدن الجديد في ورقته إلى الجمعية الملكية. حصل ولستون في البداية على بضعة غرامات فقط من روديوم، وأبقى لفترة طويلة هو المنتج الوحيد.

المظهر. روديوم معدن أبيض فضي متألق مع لمعان أزرق غامق. إنه يمتلك قدرة عالية على الت反射.

الاستقرار الكيميائي. إنه أحد أكثر المعادن مقاومة للصدأ. لا يُكسر حتى عند تسخينه إلى 600 درجة مئوية و لا يُذوب في الأحماض، بما في ذلك الماء المركز. روديوم قاسٍ (درجة الانصهار 1963 درجة مئوية) ويتمتع بمتانة عالية.

الكاتاليزة. يعتمد التطبيق الرئيسي لروديوم على قدرته الفريدة على تسريع التفاعلات الكيميائية. إنه فعال جدًا في تقليل أكسيدات النيتروجين، مما يجعله لا غنى عنه في الكاتاليزاتورات السيارات.

روديوم هو أحد أكثر العناصر ندرًا في قشرة الأرض. يقدر محتواه في قشرة الأرض بنسبة 0,0000001%. لا يوجد في شكل معادن مستقلة، بل يتم استخراجه كعنصر مصاحب في نفايات النحاس والنيكل. توجد معظم مناجم روديوم في جنوب أفريقيا، روسيا (على شبه جزيرة كولسك و منطقة نوريلسك)، كندا وزيمبابوي. سعر روديوم المتوسط يتراوح بين 500 و 700 ألف دولار للكيلوغرام، مما يجعله أحد أغلى المعادن في العالم.

كاتاليزاتورات السيارات. حوالي 80 في المئة من روديوم المستخرج يستخدم في هذا المجال فقط. يلعب روديوم دورًا رئيسيًا في الكاتاليزاتورات الثلاثية المكونة: يحوّل أكسيدات النيتروجين (NOx) إلى نيتروجين آمن وأكسجين.

الصناعة الكيميائية. يستخدم روديوم ككاتاليزатор في تفاعل الكربونيليزات من الميثانول لصنع حمض الخليك. كما يتم استخدامه في إنتاج حمض النيتريك عند الهيدريدات والهيدروجينات.

صناعة الزجاج والبصريات. تستخدم خلاطات البلاتين والروديوم لصنع الأواني لصنع الزجاج البصري عالي الجودة والفايبر، حيث تتمتع بالقدرة على تحمل الزجاج المذاب ولا تغير لونه. يتميز طلاء الروديوم على الأضواء والمكابح بالبريق والاستقرار.

العمارة. يتم روديوم لمعالجة القطع الجراحية من الذهب الأبيض أو الفضة. يمنح هذا العمل المعدني البريق المذهل، ويحميهم من الخدوش ويمنع تدهورهم. يستخدم حوالي 5-10 في المئة من روديوم في الجراحة.

الإلكترونيات. يتم استخدام روديوم لتغطية الاتصالات الكهربائية والمدخلات في الأجهزة الدقيقة القياسية، حيث يقاوم التآكل وتكوين الأكسدة. يتراوح سمك الطلاء عادة بين 0,5-1 ميكرون.

يتميز مستقبل روديوم بشكل مباشر بالمعايير البيئية العالمية. مع انتقال العالم إلى السيارات الكهربائية، قد ينخفض دور روديوم كعنصر في كاتاليزاتور محركات الديزل. البعض يبحثون عن طرق لاستبدال روديوم بأشكال أرخص من المعادن مثل البلاتين. ومع ذلك، تدعم المتطلبات البيئية المتزايدة في البلدان النامية الطلب. يتم تطوير تقنيات إعادة التدوير لروديوم من الكاتاليزاتورات المستخدمة. يظل روديوم لا غنى عنه في صناعة الزجاج والصناعة الكيميائية.

النتيجة: روديوم هو العنصر رقم 45، اكتشفه وليام ولستون. إنه أحد أكثر المعادن الثمينة ندرًا وتكلفة في العالم. توفر خصائصه الكاتالية الفريدة له دورًا لا غنى عنه في الكاتاليزاتورات السيارات، بينما توفر بريقه وتصلبته طلبًا متزايدًا في الصناعات مثل الجراحة والبصريات والصناعة الكيميائية.