Els empèdocles moderns – William Hyde Wollaston (1804) i l’element 45 (Rh) – rodi (nilquadipenti, Nqp)

La rivalitat entre els dos casals veronesos dels Capulet i dels Montagú feia els amors de Romeu Montagú i de Julieta Capulet un impossible. Aquest, però, n’era l’únic obstacle, el (cog)nom. Però què és el (cog)nom? “It is nor hand, nor foot, nor arm, nor face, nor any other part belonging to a man”, deia Julieta. El nom no fa la cosa. Per tant, què més li era a Romeu de mudar el seu nom. “What’s in a name? that which we call a rose by any other name would smell as sweet”. El nom no fa la rosa. Botànicament, els rosers constitueixen el gènere Rosa, Linnaeus, 1753. Però Linnaeus no es tragué el nom de la màniga, sinó que el prengué del nom del llatí clàssica, “rosa”, d’on prové la forma angloromànica “rose” que emprava Shakespeare. Sembla que la llengua llatina l’hauria pres de la llengua oscana i, en qualsevol cas, provindria en darrer terme del grec, ρόδον. El mot grec al seu torn seria un manlleu del mot persa, “wurdi” (wrd-), cosa que es veu més clarament en la forma eòlica, βρόδον. Aquesta evolució lingüística ha anat en paral•lel amb el cultiu. De roses silvestres, flors pentapètales, de nombrosos estams, crescudes en roses més o menys curulls en espines i de fulles alternes, llargues i pinnades, en creixen per les regions holàrtiques, en un nombre de 150 espècies. Fa com a mínim 2500 anys, començaren a desenvolupar-se les variants ornamentals, entre la Xina (蔷薇属) i Pèrsia (varəδa). Aviat es difongueren a la Conca Mediterrània, d’orient a occident. La transformació més característica de les roses ornamentals és la transformació d’estams en pètals. El desenvolupament de noves variantsrientst que n’hi hagi per a tots els gustos i necessitats. Trobem rosers de jardineria, rosers per a produir flors tallades, rosers per a elaborar perfums i, fins i tot, rosers d’ús alimentari i medicinal. Les roses amenes d’Isis salvaren el Luci de la novel•la d’Apuleu (Tunc ego trepidans, adsiduo cursu micanti corde, coronam, quae rosis amoenis intexta fulgurabat, avido ore susceptam cupidus promissi devoravi.). Roses perdurables conté el jardí de Sa’di (گل همین پنج روز و شش باشد). El simbolisme de la rosa, d’amor i de pau (“rosa, on l’amor s’hi posa”), es combina de vegades amb el puny o amb la pistola. Però cal recordar que les roses blanques dels York i les roses vermelles dels Lancaster s’esbatussaren de valent, en la guerra de les roses. En mig d’aquesta flaire, nosaltres arribem al nombre 45 de la nostra sèrie.

Per bé que la Diada de Sant Jordi fou establerta com a festa de precepte per les Corts en el 1456, actualment és dia laborable (tret quan cau en diumenge, Divendres Sant o Dilluns de Pasqua). La forma actual de dia dels enamorats, com a dia del llibre i de la rosa, fou promoguda per la Mancomunitat fa cent anys, i ha arrelat en el costumari barceloní

William Hyde Wollaston i la descoberta del rodi

William Hyde Wollaston va nàixer el 6 d’agost del 1766 a East Dereham, Norfolk, fill del matrimoni de Francis Wollaston i Althea Hyde. De Francis Wollaston ja vam parlar més d’una vegada en el nostre viatge intergalàctic a través del catàleg de Messier, car va recórrer des de jove a l’astronomia per “distanciar-se de les tergiversacions dels intolerants de ment estreta”. L’avi patern, el pare de l’astrònom, també dit Francis Wollaston (1694-1774), era també un home de ciència, membre de la Royal Society des del 1723. El besavi, William Wollaston (1659-1724), fou una figura filosòfica senyera, autor de “The Religion of Nature Delineated”, en la qual s’afirmava que “la religió natural es fonamenta en l’aliança triple i estricta o unió de la veritat, la felicitat i la raó, totes amb el mateix interès i conspirant amb els mateixos mètodes per avançar i perfeccionar la natura humana, de manera que la definició més cartera és la de ‘la cerca de la felicitat per la pràctica de la raó i de la veritat’”. Un fil conductor trobem en aquesta sèrie patrilineal de Wollaston, teòlegs i clergues de l’Església d’Anglaterra, compromesos amb la Il•lustració, amb la Raó, amb la Ciència.

Dels fills de Francis Wollaston i Althea Hyde, William Hyde n’era el setè, i entre el 1760 i el 1778 en naixerien un total de 17. Francis Wollaston era, des del 1761, rector i vicari d’East Derecham. En el 1769 passaria a ser rector de Chislehurst que seria el seu destí final. La seva posició i el patrimoni familiar, certament augmentat des dels temps d’en William Wollaston, donava a la família una vida acomodada. Exteriorment, era un home ortodox, encara que corria la brama que internament albergava idees unitaristes. En els seus paper privats, en efecte, es demostra una certa concepció “arriana”, que identifica l’Arcàngel Miquel amb el Verb, com a creador de la humanitat, que després s’encarnaria en Jesús.

Si el germà gran, Francis John Hyde (nascut el 1762), orientava els seus estudis a la carrera eclesiàstica, William Hyde seguí la carrera alternativa que havien emprès alguns dels seus oncles, la medicina. Va estudiar en el Gonville and Caius College, de Cambridge, on s’interessà per les ciències naturals, particularment per la química, la cristal•lografia i la metal•lúrgia. En el 1793 es doctorà en medicina, alhora que era elegit membre de la Royal Society (de la qual també era membre el seu pare des del 1769, i el seu germà des del 1786).

Practicà medicina en diversos pobles abans d’instal•lar-se a Londres en el 1797. Però el seu interès per la química anava en creixement. No n’hi havia prou amb dedicar-hi una part del temps, si volia fer quelcom de profit. En aquests pensaments coincidia amb Smithson Tennant (1761-1815), doctor en medicina des del 1796, però cada vegada més interessat en l’aplicació de la química moderna en l’agricultura. Tennant disposava d’uns camps experimentals en la seva finca de Cheddar. En el 1800, Francis John Hyde Wollaston lliurà al seu germà petit una suma prou important com per abandonar la medicina i concentrar-se en la química. William Hyde Wollaston i Smithson Tennant establiren una societat dedicada a la producció i venda de productes químics. L’agricultura i la metal•lúrgia eren els sectors on la demanda de productes químics era més gran.

Amb la mirada posada en la metal•lúrgia, Tennant i Wollaston treballaren en paral•lel en l’extracció de platí, un metall preciós descrit unes dècades abans en minerals procedents de Sud-amèrica. L’objectiu era aconseguir un mètode escalable a la indústria, gràcies al qual hom podria aprofitar les característiques d’aquest metall noble. Wollaston reeixí i, en mantindre en secret el procés, esdevingué durant dues dècades l’únic subministrador de platí al mercat anglès, que l’utilitzà com una alternativa més barata a l’or.

Wollaston també fou pioner en l’estudi de la llum i de l’electricitat. En el 1801, demostrà la identitat entre l’electricitat produïda per la pila de volta i l’electricitat obtinguda per fregament. En el 1802 publicà una memòria sobre les propietats refractives i dispersives de la llum de diferents materials. Diverses d’aquestes recerques motivaren que se li concedís la medalla Copley del 1802. També en el 1802 pronuncià la seva primera “Bakerian Lecture”, sobre l’aplicació de la refracció horitzontal en la mesura de la profunditat de la mar.

Wollaston i Tennant descobriren en el platí la presència de metalls minoritaris però diferenciables. El primer d’aquests metalls fou identificat per Wollaston en el 1803. Wollaston féu un paral•lelisme amb aquesta descoberta i la que havia fet l’1 de gener del 1801 Giuseppe Piazzi (un altre astrònom-sacerdot), d’un “objecte estel•lar” que es movia respecte els estels fixos. Piazzi pensà que es tractava d’un cometa, però l’objecte fou catalogat finalment com un planeta que havia passat desapercebut entre les òrbites de Mart i de Júpiter. Similarment, passava amb el metall descobert per Wollaston, amagat entre el platí, per la qual cosa pensà en denominar-lo “ceri”, ja que el planeta de Piazzi havia rebut el nom de “Ceres”.

Ara bé, com que Wollaston no publicà aquests resultats, foren uns altres, Jöns Jacob Berzelius i Wilhelm Hisinger els qui tingueren la pensada d’aprofitar el nom de “ceri”. Berzelius i Hisinger denominaren “cèria” a un òxid metàl•lic que havien descobert en el “tungstè de Bastnäs”.

D’altra banda, Tennant havia descobert dos altres metalls associats al platí, als que denominà, per les propietats dels seus compostos, osmi i iridi.

En el 1804, Wollaston comunicà la descoberta del “seu” metall, al que denominà “pal•ladi”, amb motiu de Pal•les, un altre petit planeta que orbitava entre Mart i Júpiter, i que Heinrich W. M. Olbers havia descobert en el 1801. En el mateix any, Tennant comunicava la descoberta de l’osmi i de l’iridi.

Encara hi havia, però, un altre metall associat al platí. El mètode de Wollaston dissolia el mineral de platí amb aigua règia (la barreja d’àcid nítric i muriàtic capaç d’atacar els metalls nobles). Per neutralitzar la solució emprava sosa càustica, i precipitava un compost de platí després el material que ara anomenem clorur d’amoni. Si prenia la solució “desplatinitzada”, podia fer precipitar, amb zinc, una barreja de metalls, en les quals ja havia identificat, a més del coure i el plom, el metall que havia denominat com a pal•ladi. De fet, la característica del pal•ladi entre aquesta barreja de metalls era el fet de no ser soluble en àcid nítric, encara que sí ho eren aigua règia. Però a banda del pal•ladi devia haver un altre metall, ja que en afegir a una solució de pal•ladi sal comuna, se n’obtenia un precipitat de color rosa. Quan el precipitat de color rosa era rentat amb etanol i exposat al zinc, s’obtenia finalment aquest metall que, pel citat color, Wollaston va denominar “rodi”.

El mot grec ῥόδον, que hem vist abans, comença amb una “r àspera”, que en llatí es transcriu normalment com a “rh”. En mots assimilats com “rosa”, hom el transcriu senzillament com a “r”. Així, Wollaston en anglès denomina aquest metall com a “rhodium”, de la mateixa manera que la lletra es transcriu com a “rho”. En l’adaptació ortogràfica i fonètica que fan algunes llengües, aquesta distinció desapareix (com en català, que escrivim “rodi” i no “rhodi”).

L’acceptació d’aquestes descobertes fou desigual. Per exemple, John Dalton, a “New System of Chemical Philosophy” (1808) esmenta el ceri, però no pas els metalls platinoids, dels quals únicament consigna el platí.

El mateix Wollaston, en el 1809, estudiant els òxids de “tàntal” i de “columbi” arriba a la conclusió que els dos suposats metalls són, en realitat, el mateix.

En el 1813, Berzelius publica una llista de 47 elements. El rodi (Rhodium) apareix consignat. És l’únic element de la llista que comença amb R, i per això aquest seria el símbol elemental que proposa. No obstant, en altres parts de l’obra de Berzelius s’utilitza com a símbol Rh, i serà aquest el que acaba imposant-se en la literatura ulterior. Una forma alternativa, posteriorment descartada, seria l’ús del símbol Ro, especialment pels qui, en llengua anglesa, optaven també per escriure “rodium” per comptes de “rhodium”.

L’ordenament dels elements químics a través dels pesos atòmics respectius obria noves perspectives a la química. Wollaston havia contribuït, juntament amb John Dalton i Thomas Thomson al desplegament d’aquesta teoria atòmic. Wollaston, però, veia més enllà i considerava que calia elaborar una concepció geomètrica sobre la disposició dels diferents àtoms químics, que pogués lligar amb les dades cristal•logràfiques (cosa que tractà en la classe bakeriana que realitzà en el 1812).

Wollaston no negligí tampoc les aplicacions químiques en medicina. Des del 1797, per exemple, realitzà diverses mesures sobre els nivells de sucre de la sang en persones diabètiques. En el 1811, proposava, donada l’absència de detecció, que el sucre absorbit era filtrat pels ronyons, no a través de la sang sinó de la limfa.

Wollaston també intervingué en debats sobre la física teòrica. Així defensà la conservació de la “vis viva” (m•v2) en sistemes mecànics, contra la idea que allò que es conserva és el moment (m•v), cosa que fou matèria de la seva segona classe bakeriana (1805).

En el 1807, Wollaston patentà la “càmera lúcida”, que permet la superimposició òptica d’un objecte damunt d’una superfície, facilitant-ne doncs el dibuix. Altres invents òptics de Wollaston serien un prisma per separar llum polaritzada de despolaritzada (format per dos prismes ortogonals de calcita units per la base amb bàlsam de Canadà) i un goniòmetre (1809). En el 1812 desenvolupà una lent (meniscus lens) aplicable a la càmera obscura per projectar-hi imatges menys distorsionades

En el 1813, Wollaston descrigué un mètode de congelació a distància, amb un aparell, que denominà criòfor, consistent en un tub que connectava dos bulbs.

En el 1814, Wollaston participà en la comissió reial que havia de treballar en l’estandardització de la mesura de volum. El galó de vi i el galó de cervesa no coincidien entre ells ni tampoc amb el galó d’àrids (galó de gra). La comissió proposà una definició en el galó de cervesa, entès com el volum equivalen al que ocupen 10 lliures d’aigua a una temperatura de 62ºF, mesura que seria adoptada en el 1824 (galó imperial). Aquests i altres esforços definiren un sistema de mesures (actualment conegut com a “sistema imperial”), rigorós però no aliè a les mesures tradicionals. Wollaston formà part de la comissió reial que, en el 1819, desencoratjà per aquest motiu l’adopció del sistema mètric decimal.

En el 1818, Wollaston esdevingué membre del Consell de Longitud, nom que rebia la “Comissió per a la Descoberta de la Longitud en la Mar”. L’aparició de cronòmetres cada vegada més acurats donava per resolta aquesta qüestió i el Consell seria abolit pel Parlament en el 1828.

En el 1820 fou president de la Royal Society.

En els darrers anys, Wollaston treballà en el desenvolupament d’un motor elèctric que aprofités els fonaments de les teories electromagnètiques. Compartí les seves experiències amb Humphry Davy i Michael Faraday, que també treballaven en la qüestió, si bé seria Faraday qui reeixiria finalment amb el primer motor elèctric funcional.

En el 1828 se’l convidà a realitzar la lliçó bakeriana per quarta vegada. Trià com a tema els seus treballs recents en l’obtenció de lingots mal•leables de platí. Però se sentia massa malalt per llegir-la personalment. La dictà al seu amic de tants anys, Henry Warburton (1784-1858), amb qui havia viatjat al continent en el 1818 i que l’havia defensat quan Faraday s’havia volgut quedar tots els mèrits de la invenció del motor elèctric. Warburton, membre del Political Economy Club, i proper a les tesis de David Ricardo, havia esdevingut membre del Parlament per la circumscripció de Bridport in Dorset, adscrit als radicals. Fou Warburton qui llegí la ponència de Wollaston el 20 de novembre. Wollaston es moria un mes després, el 22 de desembre, a l’edat de 62 anys.

El rodi era classificat entre els metalls nobles/preciosos i, més concretament, entre els metalls platinoids. A mitjan segle XIX, els metalls platinoids reconeguts sense controvèrsia eren sis, el platí, el pal•ladi, el rodi, el ruteni, l’osmi i l’iridi. Dins d’aquests sis, hom parlava d’un subgrup del pal•ladi, per incloure el platí, el pal•ladi i el rodi. Aquestes agrupacions impulsaven la idea d’una classificació dels elements químics.

En el 1865, John Newlands havia proposat un sistema basat en la “llei d’octaus”. Newlands adscrigué al ruteni (Ru) i al rodi (Ro) un mateix nombre elemental, el 35, cosa que els deixaria en el grup de l’oxigen i del sofre.

La classificació del rodi i del ruteni en la mateixa casella tenia com a base el fet que presentava el mateix pes atòmic (104,4 equivalents d’hidrogen). En la taula de Mendeleev, del 1869, es fa l’assumpció que el rodi (Rh) precedeix el ruteni (Ru). En aquesta taula, el rodi apareix en el grup del manganès, com a element del cinquè període, mentre que l’element del sisè període del grup seria el mateix platí.

En la taula del 1871, més compacta, Mendeleev proposà un grup VIII en el que encabeix plegats els metalls nobles, juntament amb el ferro, el cobalt, el níquel i el coure. En aquest esquema el rodi (pes atòmic de 104) comparteix casella amb el ruteni (104), el pal•ladi (106) i l’argent (108).

Dissenys posteriors separaran aquests elements, i el rodi serà inclòs, juntament amb l’iridi, en el grup del cobalt.

En el tombant dels segles XIX i XX, hom emprà el rodi en la fabricació de termoparells aptes per mesurar temperatures elevades (de fins a 2100 K). De mica en mica s’obriren també altres aplicacions. En els anys 1930, comença a practicar-se la galvanoplàstia de rodi, tant per finalitat de protecció contra la corrosió com per finalitats decoratives.

En el 1976, Volvo comercialitzà els primers automòbils amb convertidors catalítics que empraven rodi per comptes de platí o pal•ladi. Aquest sistema de catalització era més efectiu per reduir les emissions d’òxids de nitrogen i les noves mesures ambientals els anirien promovent, fins a convertir-lo en la primera aplicació quantitativa del rodi.

Convertidor catalític

De la mateixa manera que hom ha col•locat el platí per damunt de l’or en la jerarquia dels metalls nobles, com reflecteixen la noció de les “noces de platí” (75 anys, en contra distinció dels 50 anys de les noces d’or i dels 25 anys de les noces d’argent), també el rodi ha estat utilitzat en aquest sentit. Així, mentre es concedien discs d’or als senzills o LPs que assolien les 500.000 còpies venudes o el disc de platí als qui superaven el milió de còpies, en el 1979 el Llibre Guinness dels Rècords Mundials atorgà a Paul McCartney un “disc de rodi” per l’autor i artista més venut de tots els temps.

Paul i Linda McCartney amb el disc de rodi. En realitat, el disc era de bany de rodi, però feia el fet per expressar un metall més preciós que el mateix platí

El rodi: isòtops i abundància

La massa atòmica estàndard del rodi és de 102,90550 uma, és a dir la mateixa que la del seu únic isòtop estable, 103Rh. El llista complet d’isòtops fa:
– rodi-89 (89Rh; 88,94884 uma). Nucli format per 45 protons i 44 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,01 s. Decau a ruteni-89, amb emissió d’un positró.
– rodi-90 (90Rh; 89,94287 uma). Nucli format per 45 protons i 45 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,015 s. Decau a ruteni-90, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (90mRh), que té una semivida de 1,1 s.
– rodi-91 (91Rh; 90,93655 uma). Nucli format per 45 protons i 46 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,74 s. Decau a ruteni-91, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (91mRh), que té una semivida de 1,46 s.
– rodi-92 (92Rh; 91,93198 uma). Nucli format per 45 protons i 47 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,3 s. Decau a ruteni-92, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (92mRh), que té una semivida de 4,66 s.
– rodi-93 (93Rh; 92,92574 uma). Nucli format per 45 protons i 48 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 11,9 s. Decau a ruteni-93, amb emissió d’un positró.
– rodi-94 (94Rh; 93,92170 uma). Nucli format per 45 protons i 49 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 70,6 s. Decau majoritàriament (98,2%) a ruteni-94 i, alternativament (1,79%), a tecneci-93 (amb emissió d’un protó i d’un positró). Posseeix un estat metastable (94mRh) a 300 keV, que té una semivida de 25,8 s, i que decau directament a ruteni-94.
– rodi-95 (95Rh; 94,91590 uma). Nucli format per 45 protons i 50 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 301 s (5 minuts). Decau a ruteni-95, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (95mRh) a 543,3 keV, que té una semivida de 118 s, i que decau bé a l’estat basal (88%) o directament a ruteni-95.
– rodi-96 (96Rh; 95,914461 uma). Nucli format per 45 protons i 51 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 594 s (10 minuts). Decau a ruteni-96, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (96mRh) a 52,0 keV, que té una semivida de 90,6 s, i que decau bé a l’estat basal (60%) o directament a ruteni-96 (40%).
– rodi-97 (97Rh; 96,91134 uma). Nucli format per 45 protons i 52 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 30,7 s. Decau a ruteni-97, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (97mRh) a 258,85 keV, que té una semivida de 2770 s, i que decau bé a l’estat basal (5,6%) o directament a ruteni-97 (94,4%).
– rodi-98 (98Rh; 97,910708 uma). Nucli format per 45 protons i 53 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 523 s (9 minuts). Decau a ruteni-98, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (98mRh) a 60 keV, que té una semivida de 220 s, i que decau bé a l’estat basal o directament a ruteni-98.
– rodi-99 (99Rh; 98,908132 uma). Nucli format per 45 protons i 54 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,39•106 s (16 dies). Decau a ruteni-99, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (99mRh) a 64,3 keV, que té una semivida de 1,7•104 s, i que decau bé a l’estat basal (0,16%) o directament a ruteni-99 (99,83%).
– rodi-100 (100Rh; 99,908122 uma). Nucli format per 45 protons i 55 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7,49•104 s (21 hores). Decau a ruteni-100, amb emissió d’un positró. Posseeix tres estats metastables, un a 74,78 keV (100m2Rh, que té una semivida de 2,14•10-7 s), un altre a 107,6 keV (100m1Rh, que té una semivida de 280 s; i que decau bé a l’estat basal (98,3%) o bé directament (1,7%) a ruteni-100) i un tercer a 112,0 keV (100m3Rh; que té una semivida de 1,3•10-7).
– rodi-101 (101Rh; 100,906164 uma). Nucli format per 45 protons i 56 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,0•108 s (3 anys). Decau a ruteni-101, per captura electrònica. Posseeix un estat metastable (101mRh) a 157,32 keV, que té una semivida de 3,75•105 s, i que decau bé a l’estat basal (6,4%) o directament a ruteni-101 (93,6%).
– rodi-102 (102Rh; 101,906843 uma). Nucli format per 45 protons i 57 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,788•107 s (207 dies). Decau majoritàriament (80%) a ruteni-102 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (20%), a pal•ladi-102 (amb emissió d’un electró). Posseeix un estat metastable (102mRh) a 140,75 keV, que té una semivida de 1,181•108 s, i que decau a l’estat basal (0,23%) o directament a ruteni-102 (99,77%).
– rodi-103 (103Rh; 102,905504 uma). Nucli format per 45 protons i 58 neutrons. Teòricament és susceptible de fissió espontània, però a efectes observacionals és un isòtop estable. Gairebé tot el rodi de l’univers és 103Rh. Part de la dotació present a la Terra prové de la fissió d’isòtops radioactius pesants. Posseeix un estat metastable (103mRh) a 39,756 keV, que té una semivida de 3,367 s, i que decau a l’estat basal.
– rodi-104 (104Rh; 103,906656 uma). Nucli format per 45 protons i 59 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 42,3 s. Decau normalment (99,55%) a pal•ladi-104 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (0,449%), a ruteni-104 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (104mRh) a 128,967 keV, que té una semivida de 260 s.
– rodi-105 (105Rh; 104,905694 uma). Nucli format per 45 protons i 60 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,273•105 s (35 hores). Decau a pal•ladi-105, amb emissió d’un electró. És producte de la fissió d’isòtops radioactius més pesants. Posseeix un estat metastable (105mRh) a 129,781 keV, que té una semivida de 42,9 s, i que decau a l’estat basal o directament a pal•ladi-105.
– rodi-106 (106Rh; 105,9072897 uma). Nucli format per 45 protons i 61 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 29,80 s. Decau a pal•ladi-106, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (106mRh) a 136 keV, que té una semivida de 7860 s i que decau directament a pal•ladi-106.
– rodi-107 (107Rh; 106,906748 uma). Nucli format per 45 protons i 62 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1300 s (22 minuts). Decau a pal•ladi-107, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (107mRh) a 268,36 keV, que té una semivida de poc més de 10-5 s.
– rodi-108 (108Rh; 107,90873 uma). Nucli format per 45 protons i 63 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 16,8 s. Decau a pal•ladi-108, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (108mRh) a -60 keV, que té una semivida de 360 s, i que decau directament a pal•ladi-108.
– rodi-109 (109Rh; 108,908737 uma). Nucli format per 45 protons i 64 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 80 s. Decau a pal•ladi-109, amb emissió d’un electró.
– rodi-110 (110Rh; 109,91114 uma). Nucli format per 45 protons i 65 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 28,5 s. Decau a pal•ladi-110, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (110mRh) a -60 keV, que té una semivida de 3,2 s, i que decau directament a pal•ladi-110.
– rodi-111 (111Rh; 110,91159 uma). Nucli format per 45 protons i 66 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 11 s. Decau a pal•ladi-111, amb emissió d’un electró.
– rodi-112 (112Rh; 111,91439 uma). Nucli format per 45 protons i 67 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,45 s. Decau a pal•ladi-112, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (112mRh) a 330 keV, que té una semivida de 6,73 s, i que decau directament a pal•ladi-112.
– rodi-113 (113Rh; 112,91553 uma). Nucli format per 45 protons 68 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,80 s. Decau a pal•ladi-113, amb emissió d’un electró.
– rodi-114 (114Rh; 113,91881 uma). Nucli format per 45 protons i 69 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,85 s. Decau normalment (>99,9%) a pal•ladi-114 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (<0,1%), a pal•ladi-113 (amb emissió d’un neutró i d’un electró). Posseeix un estat metastable (114mRh) a 200 keV, que té una semivida de 1,85 s, i que decau directament a pal•ladi-115.
– rodi-115 (115Rh; 114,92033 uma). Nucli format per 45 protons i 70 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,99 s. Decau a pal•ladi-115, amb emissió d’un electró.
– rodi-116 (116Rh; 115,92406 uma). Nucli format per 45 protons i 71 neutrons. És u isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,68 s. Decau normalment (>99,9%) a pal•ladi-116 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (<0,1%), a pal•ladi-115 (amb emissió d’un neutró i d’un electró). Posseeix un estat metastable (116mRh) a 200 keV, que té una semivida de 0,57 s, i que decau directament a pal•ladi-116.
– rodi-117 (117Rh; 116,92598 uma). Nucli format per 45 protons i 72 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,44 s.
– rodi-118 (118Rh; 117,93007 uma). Nucli format per 45 protons i 73 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,31 s. Decau a pal•ladi-118, amb emissió d’un electró.
– rodi-119 (119Rh; 118,93211 uma). Nucli format per 45 protons i 74 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,3 s. Decau a pal•ladi-119, amb emissió d’un electró.
– rodi-120 (120Rh; 119,93641 uma). Nucli format per 45 protons i 75 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,2 s. Decau a pal•ladi-120, amb emissió d’un electró.
– rodi-121 (121Rh; 120,93872 uma). Nucli format per 45 protons i 76 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,1 s. Decau a pal•ladi-121, amb emissió d’un electró.
– rodi-122 (122Rh; 121,94321 uma). Nucli format per 45 protons i 77 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,05 s.

L’àtom neutre de rodi conté 45 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d85s1. Això el situa com l’element del cinquè període del grup 9 (el grup del cobalt), dins del bloc d (metalls de transició). És també comptat com un dels metalls del grup del platí (platinoids) i dins d’aquests en el subgrup del pal•ladi (al costat del platí). Com el niobi, el ruteni i el pal•ladi, la configuració electrònica acaba en 5s1 i no 5s2. L’estat d’oxidació més habitual és +3, per bé que també el podem trobar en +6 (RhF6), +5 (p.ex. RhF5, Sr3LiRhO6), +4 (p.ex. RhF4, RhO2), +2 (p.ex. Rh2(O2CCH3)4), +1 (p.ex. RhF), 0 (p.ex Rh4(CO)12) i -1. El radi atòmic és de 1,34•10-10 m.

De dreta a esquerra, mostres d’1 gram de rodi cadascuna, en pols, en cilindre (obtingut per compressió) i en pastilla (obtinguda amb arc elèctric en atmosfera inert)

En condicions estàndards de pressió i de temperatura, el rodi elemental es presenta com un sòlid metàl•lic de color blanc (d’elevada reflectància) i aspecte argentí. És relativament dur (6,0 en l’escala de Mohs). La densitat en condicions estàndards és de 12410 kg•m-3.

En condicions estàndards de pressió, el rodi elemental fon a 2237 K. La densitat del rodi líquid és de 10700 kg•m-3.

En condicions estàndards de pressió, el rodi elemental bull a 3968 K.

El rodi és metall perdurable. Per la seva resistència a la corrosió (és insoluble en àcid nítric, i tan sols parcialment soluble en aigua règia) és considerat un metall noble o inert. En efecte, no s’oxida en condicions ambientals, ni tan sols quan se l’escalfa. El rodi fos absorbeix oxigen, però el torna a alliberar si se’l deixa solidificar nou.

Algunes sals de rodi, com aquesta solució de sulfat, tenen una coloració de rogenca a rosada. Aquesta és la base etimològica del nom de l’element

Entre els compostos del rodi podem citar:
– òxids: Rh2O3, RhO2 (anhidre i hidratat).
– rodats: Sr3LiRhO6, Sr3NaRhO6.
– amb halògens forma un ample ventall de compostos (RhCl3, RhF4, RhF5, RhF6) si bé per als estats d’oxidació més baixos cal l’addició de lligands per estabilitzar-los.

El clorotirs(fenilfosfin)rodi (I) és conegut com el catalitzador de Wilkinson, pel fet que sir Geoffrey Wilkinson (1921-1966) n’estudià l’ús en diverses reaccions. En la imatge tenim el cicle catalític de la hidrogenació del propilè

L’abundància del rodi en l’univers és condicionada pels processos de nucleosíntesi (en supernoves) i de fissió de radioisòtops més pesants, així com l’estabilitat dels seus isòtops. En aquest sentit, el rodi és un element monoisotòpic, com molts que tenen Z imparells. Aquest darrer fet provoca que el rodi sigui menys abundant que els dos elements que el flanquegen en la taula periòdica, el ruteni i el rodi. Llevat del tecneci, no hi ha cap element de nombre Z inferior que sigui menys abundant que el rodi. Dels elements de Z superior, són força els elements que el superen (el pal•ladi, l’argent, el cadmi, l’estany, el tel•luri, el xenó, el bari, el ceri, el gadolini, el disprosi, l’osmi, l’iridi, el platí, el mercuri i el plom).

L’abundància global del rodi al planeta Terra s’estima en 0,24 ppm en termes de massa (0,061 ppm en termes atòmics). Com els altres platinoids, és un element sideròfil, bàsicament associat al nucli de ferro i de níquel. La seva concentració al mantell i a l’escorça és molt més reduïda (en tres ordres de magnitud), de 200 ppb. Així, amb tota justícia, esdevé un metall preciós, car apareix en la categoria dels “metalls més rars” (juntament amb els altres platinoids, el tel•luri, el reni i l’or). En l’escorça el trobem en forma metàl•lica, freqüentment associat als altres platinoids, com a component menor de minerals de coure i níquel. Més rarament el trobem en compostos, com és el cas dels sulfurs minerals bowieïta ((Rh,Ir,Pt)2S3) i rodplumsita (Rh3Pb2S2).

L’escassa reactivitat i solubilitat del rodi fa que la seva presència a la hidrosfera i a l’atmosfera sigui negliglible.

El rodi no és comptat com a bioelement, i la seva presència a la biosfera és igualment negligible.

El metall, en tant que inert, és considerat no-tòxic. Els compostos de rodi, però, més reactius, sí poden potencialment absorbir-se. Landolt et al. (1972) estudiaren la toxicitat intravenosa del RhCl3 en rates i conills, classificant-la com a una substància de baixa toxicitat.

Aplicacions del rodi

Una peça de 78 grams, com la de la imatge, tindria un preu de 2400 €. Com a metall preciós, a data d’avui, el rodi té un preu comparable amb el de l’or i el platí

La producció mundial anual de rodi és actualment d’unes 30 tones. Les principals fonts són mines sud-africanes, les sorres fluvials dels Urals o les mines de sulfurs de coure i níquel de Sudbury (Ontàrio).

Hom ha pensat també en altres fonts d’explotació del rodi:
– els residus de centrals nuclears tenen un contingut de rodi (per cada quilogram de 235U es generen 13,3 grams de 103Rh, o sigui 400 ppm en el total de residu). No obstant, hi ha serioses limitacions a aquesta explotació. El rodi extret contindria una radioactivitat elevada (particularment de 102mRh) durant 10 anys. D’altra banda, el procés d’extracció és massa car per fer rendible l’operació.
– transmutació per irradiació. El diferencial de preu entre el ruteni i el rodi, que oscil•la entre 10 i 30, ha fet pensar en la irradiació lenta de neutrons de 102Ru

(31,6% del ruteni natural) en 103Ru, i en altre vies similars. Si bé els costos són encara prohibitius, és probable que sigui el rodi el primer metall preciós sintetitzat massivament per aquesta via.

L’evolució de preu del rodi, com d’altres metalls preciosos, és el resultat de la interacció de diversos factors. En el gràfic, distingim quatre pics, en els anys 1980, 1990, 2000 i 2008. La bombolla del 2008 és especialment espectacular. De final del 2006 al juliol del 2008, el preu havia pujat en un factor de 18. Del juliol del 2008 al gener del 2009 havia caigut en un factor de nou. Com a causes d’aquesta pujada i baixada inesperada s’ha citat l’augment de la demanda de la indústria automobilística, però també el moviment d’atracció i repulsió dels mateixos inversors, liderat en part per maniobres especulatives. Els valors actuals es mantenen en relatiu repòs, però és probable que cicles similars es repeteixin.

A banda del rodi procedent de la mineria, cal comptar amb el procedent del reciclatge, que suposa un 20% del rodi utilitzable.

La principal aplicació del rodi, que suposa el 80% del consum mundial, es realitza en els convertidors catalítics dels automòbils. Aquests convertidors redueixen les emissions dels vehicles procedents del motor de combustió (hidrocarburs, CO, NOx). El rol de rodi és afavorir conversions com ara NOx → x O2 + N2, o la del benzè en ciclohexà.

La indústria química consum anualment uns 2500 kg de rodi. Entre els processos que l’utilitzen podem citar:
– la carbonilació catalítica de metanol per produir àcid acètic.
– la producció de gomes de silicona, on el rodi es catalitzador de l’addició d’hidrosilans als dobles enllaços C=C.
– el complex de l’ió rodi amb el 2,2’-bis(difenilfosin)-1,1’-binaftil (BINAP) és utilitzat com a catalitzador de selectivitat quiral. Fou introduït pel grup de recerca de Ryoji Noyori, que l’aplicaren en la síntesi de (-)-mentol.

La indústria del vidre consum anualment uns 1000 kg de rodi, sobretot en la producció de fibra de vidre i en placa de vidre.

Encara que poc dúctil i mal•leable, és possible fer-ne fil i làmina de rodi

L’addició del rodi en aliatges basats en el platí o en el pal•ladi, augmenta la duresa i la resistència a la corrosió. Aquests aliatges es fan servir en dispositius diversos (termoparells, bugies d’encesa d’avions, gresols, etc.). El rodi és interessant com a material de contactes elèctrics per la combinació d’una bona conductivitat i una alta resistència a la corrosió.

El rodi és emprat en joieria, sobretot en forma de pols destinada a galvanoplàstia. La coberta de rodi dóna a l’anomenat “or blanc” (aliatge de pal•ladi i or) una superfície reflectiva (“rhodium flashing”). En el cas de l’argent esterlí (aliatge de 92,5% d’argent i 7,5% d’altres metalls, freqüentment coure), el revestiment de rodi ajuda a evitar la corrosió superficial (bàsicament la formació de AgS2 pel contacte amb l’H2S atmosfèric). El rodi pur és rarament utilitzat, en part pel preu, i en part perquè és difícil de treball (punt de fusió elevat i escassa mal•leabilitat).

Anell d’or blanc (aliatge de pal•ladi i or), amb recoberta de rodi

Podem esmentar també alguns altres usos:
– és emprat com a filtre en aparells de raigs X, com els utilitzats en mamografies.
– és emprat en reactors nuclears com a detector de neutrons, seguiment que permet l’optimització del consum del combustible nuclear.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
2 comments on “Els empèdocles moderns – William Hyde Wollaston (1804) i l’element 45 (Rh) – rodi (nilquadipenti, Nqp)
  1. […] setmana passada vam veure com William Hyde Wollaston i el seu soci Smithson Tennant treballaven en paral•lel sobre minerals […]

  2. […] hem vist en un capítol anterior, la relació estreta que Tennant establí amb William Hyde Wollaston. Wollaston era cinc anys més […]

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: