铑(Rhodium),银白色金属,元素符号Rh,原子序数45,相对原子质量102.9055,位于元素周期表第五周期第9族,属铂系元素,晶格结构为面心立方晶格。

一、铑单质
(一)物理性质
铑俗称黑金,实际为银白色,有光亮外观和高反射能力(反射系数72%-75%,仅次于银)。其稀有珍贵,质地极硬、耐磨,有延展性,热态下柔韧可加工成细丝或薄片。熔点1966±3℃,沸点3727±100℃,20℃时密度12.41g/cm³;导电导热性良好,第一电离势7.7eV,电负性2.28,20℃时电阻率4.51×10⁻⁸Ω·m。

(二)化学性质
铑化学惰性强、稳定性高,室温下不与空气反应、不易氧化,加热时可被氧化生成三氧化二铑;在空气、卤素、水和稀酸中稳定,除海绵状铑外,不溶于王水,可溶于熔融碱和硫酸氢钾。200-600℃时,能与热的浓硫 酸、氢 溴酸、次氯 酸钠反应,也可与熔融的酸式硫酸 盐、氰 化物等反应,且易形成络合物,加热时可与一 氧化碳生成橙色络合物。
铑外围电子构型为4d⁸5s¹,氧化态有0、-1、+1至+6,主要为+1和+3。高温下,可与卤素气流直接化合生成三卤化铑,也能与熔融的铅、铋作用;与硫、硒、碲单质共热可制得相应二元化合物,其中Rh₂S₃不与强酸反应;与氟气反应生成六 氟化铑(Ⅵ),加热可生成四聚氟化铑(Ⅴ),与氯、溴单质反应可生成相应三卤化物,RhBr₃与KI作用生成三碘化铑。
二、三氯化铑(RhCl₃)
又称氯 化铑,红棕色粉末,易潮解、有毒,无水状态下分子量209.26,熔点450~500℃(分解),沸点800℃(升华),600℃以上生成多氟 化物,70℃可被氢 气还原。不溶于水、酸、王水,溶于甲醇和氰 化物溶液,在浓硝 酸、硫酸中加热分解,加热时可与钠、铝等金属作用。
制法:400~600℃时,由铑与氯 气反应,或氧化铑与氯 化氢作用制得。
三、储存运输
密封于储存器中,存放于阴凉干燥处,保证工作间通风良好;避免接触湿气、水源、火源、酸性物质及氧化剂。
四、检测方法
空气中铑的测定:用滤材采样,经酸处理后,采用原子吸收法测定。
五、铑的发现
1800年,英国科学家威廉·海德·沃拉斯顿与同事史密森·坦南特获得一块纯净铂矿石。1803-1804年,沃拉斯顿在实验室溶解该矿石时,发现残留的红色盐,进而发现了两种新贵金属,其中一种命名为铑(源于希腊语“rhodon”,意为玫瑰,因红色盐可溶于王水)。沃拉斯顿还发明了分离铂并使其具有延展性的化学方法。
六、铑的来源
地壳中铑含量仅为百万分之0.000037,远低于黄金,多呈游离态,常与其他铂系元素共存于原铂矿、磁铁矿等矿石及铂系自然合金中。
全球铑储量集中于南非、俄罗斯、加拿大等地区,世界铂族资源总储量6.97万吨,其中南非占6.3万吨,中国仅0.04万吨,主要分布在甘肃、云南、四川、黑龙江四省(占全国94.6%)。中国铑主要依赖进口,仅能从二次资源回收中获得少量。
铑多为提炼含铑0.1%的铜矿石或镍矿石的副产品,年产能约16吨,存量估计3000吨,年产量约为铂的2.8%,当前价格约313,469.78美元/公斤,是世界上第一昂贵的金属。
七、铑的提炼
提炼流程复杂、成本高昂,步骤如下:采集含铑矿石(多为铂铱矿)→ 粉碎矿石→ 与浓盐 酸混合加热溶解→ 化学分离其他铂系金属→ 用氧化还原法或溶剂萃取法分离铑→ 精炼提高纯度。
八、铑的用途
(一)催化剂
催化活性高、寿命长,可用于聚合、氧化、加氢等反应,应用于醛类和醋酸制造、汽车尾气净化(占世界铑产量60%,用于三元催化转换器)、硝酸生产、有机化工合成、燃料电池电极等领域。

(二)镀层反射
可见光反射率高且稳定,用于特殊工业用镜、探照灯、雷达、汽车前灯等反射面镀层,蒸发至玻璃表面可制成优质反射镜面。
(三)电子领域
铑镀层硬度高、耐磨耐腐蚀、接触电阻稳定,可用于半导体、超导体材料及耐高温电子元件,也可作为电接触材料,用于饰品、工业仪器、气敏元件镀层;还可制造电阻器、线路板,含10%-13%Rh的Pt-Rh热电偶可用于1600℃以下温度测量。
(四)合金应用
因价格昂贵,多作为添加元素,用于制造火箭喷嘴、高温涡轮发动机零件、耐腐蚀容器(纯铑坩埚可生产钨酸钙和铌酸锂单晶);与铂、钯等形成固溶体,可强化基体性能,铂铑合金可用作测温材料、电气接点等;与钛、锆等形成化合物,可增强合金热稳定性;铱中加铑可改善加工性能。
(五)珠宝行业
外观白亮、强度高,可单独制饰或作为镀层,用于18K白色金合金首饰、珠宝和钟表镀层,提升美观度、耐磨性,防止金属变色。

(六)医疗用途
放射性同位素可用于癌 症、心血管疾病等的放射性治 疗、诊断和研究;数字化钼铑双靶X线摄影是早期乳腺癌的首选诊断方法;可催化合成医 药中间体,部分含铑化合物(如铑红)可用作抗 癌药 物,双核铑(Ⅱ)羧酸盐配合物对多种肿 瘤有抑制活性。
九、铑的危害及防治
(一)健康危害
短期过量接触会引起眼、喉、鼻、呼吸系统、胃肠道等部位的灼烧、化学损伤和溃疡。
(二)危害防治
大量吸入需立即移至新鲜空气处,必要时进行人工呼吸;吞服需就医,进行催吐、洗胃处理。
十、结语
铑作为稀 有贵金属,在环保、珠宝、医疗、电子等领域作用关键,其稀有性决定了高昂价值。当前全球储量有限、需求攀升,期待科研人员在提取和应用技术上取得突破,推动其可持续发展,更好地服务人类社会。