铑(rhodium)

元素周期表第5周期Ⅶ族元素，铂族金属成员之一。元素符号Rh，原子序数45，相对原子质量102.9055，属轻铂族金属。

1803年英国科学家沃拉斯顿(W.H.Wollaston)从分离铂、钯的残液中，制得一种玫瑰红色结晶，用氢气还原得到金属粉末。他用希腊文中的玫瑰花命名新元素为Rhodium，即铑。

性质   致密铑为银白色金属。铑的晶体结构为面心立方，其延展性远不如铂和钯，热态下性柔韧，冷态下加工会迅速硬化。它对可见光具有很高的反射率并随光的波长的增加而增大：

碳在铑中的溶解度随温度升高而增加，熔体铑能溶解1.42％～7.38％的碳，当熔体冷却时全部碳均以石墨状态析出。硬态铑的抗拉强度为1411.2MPa，伸长率为2％；退火态的抗拉强度为725.2MPa，伸长率为46％。加入铂、钯形成的铑合金，其机械性能、耐腐蚀性能以及使用时的稳定性都较纯铑的好。铑的主要物理性质列举于表1。

铑原子的外电子层构型为[Kr]4d⁸5s¹。铑有从-1到+6八种价态，其特征氧化态是+3。铑是铂族金属中在高温下质量挥发损失小的金属之一。铑在空气和氧中加热，当加热温度低于其氧化物的分解温度时，没有挥发损失；但高于其氧化物分解温度时，铑的挥发损失与温度成直线关系。

铑易生成以Rh³⁺为中心离子的配合物，常见的配位基有CN^–、NO₂^–、NH₃、H₂O和卤素等。卤配盐中的Na₃RhCl₄、K₃RhCl₆易溶于水，(NH₄)₃RhCl₆在水中溶解度大，在饱和氯化铵溶液中溶解度小，不溶于乙醇。铑的化学稳定性好，常温下不与氧、硫、氟、氯、无机酸反应，甚至在王水中也溶解很慢，细粉状铑稍溶于硝酸或含空气的盐酸。铑在空气中加热，于不同温度下分别生成Rh₂O₃、RhO、Rh₂O。Rh₂O₃在1386K温度下分解为RhO，RhO在1394K分解为Rh₂O，Rh₂O的分解温度为1400K。铑与热浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠和卤素反应。在氯气中加热铑至赤热，会生成不溶于水也不溶于酸的土红色无水三氯化铑。铑与熔融的酸式硫酸盐、氰化物、碱金属硝酸盐、碱金属过氧化物反应，但不与熔融的金、银、汞、钠、钾起反应，易与铅、锡、锗、镍、铁等形成金属间化合物。氢气、锌、铜、Cr²⁺、Ti³⁺能将水溶液中的Rh³⁺还原成金属。

化合物   铑的主要化合物列举于表2。

资源   铑的地壳丰度为1×10^-7％。铑只有¹⁰³Rh一种天然同位素。铑没有独立矿床，产于与超基性或基性岩有关的含铂族金属铜镍共生硫化物矿床及铬铁矿矿床中，常与铂及其他铂族金属共生。主要矿物有铑金矿、铑铂矿、硫砷铑矿、砷铑铂矿等。已探明的世界铑工业储量为2240t，其中南非2120t，前苏联120t。铑主要产自南非、前苏联和加拿大。

应用与供需   铑常用作铂、钯合金的添加剂，用以提高合金的机械性能、耐腐蚀性能和耐高温性能，并使合金具有对某些化学反应的特定催化功能。铂铑及铂钯铑合金网是硝酸生产中的氨氧化催化剂。20世纪80年代后期，用于汽车尾气净化的铂钯铑催化剂量增加，导致铑用量大幅度上升，这方面占全部铑用量的3／4以上。铂铑合金用作生产玻璃、玻璃纤维的坩埚材料及搅拌器包覆材料。铂铑合金具有优异的热电性能，用于制作高温热电偶的材料。铑对可见光具有高的反射率，且随波长变化较小，稳定性好，常用作工业用镜、探照灯反射镜和饰品表面的镀层材料。镀铑层硬度大，耐磨性好。

1994年西方国家对铑的总需求量为12.5t，其中汽车用催化剂占91.4％，化学工业占2.4％，电子工业占1.5％，玻璃工业占1.7％，其他占3％。1994：年西方市场铑的供应量为12.5t，其中南非供应9.48t，北美0.5t，前苏联2.5t。1994年用于汽车工业的铑为11.69t。

冶金   从含铑矿石至产出纯铑一般经过铂族金属富集、铂族金属分离和铑精炼三个阶段。从含铑铂族金属精矿或含铑废料生产纯铑的原则工艺流程如图。

铑主要来自含铂族金属铜镍共生硫化矿。这种共生硫化矿经过重选、浮选后得到含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿。在含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿熔炼和吹炼过程中，贵金属富集在中间产物高镍锍或铜镍合金中。从高镍锍或铜镍合金中提取铜和镍并进一步富集铂族金属后，得到品位在40％左右的铂族金属精矿。从含铂族金属铜镍共生硫化矿到产出含铑铂族金属精矿的过程属铂族金属富集阶段。

从含铑铂族金属精矿分离出铂、钯、金、银、钌、锇、铱及贱金属，获得粗铑溶液的过程属铂族金属分离阶段。

铑溶液经过精制产出纯铑盐，铑盐在氢气中煅烧成铑粉属铑精炼阶段。