Металлы драгоценные - Иван Алексеев

Таким образом, Волластон стал первым, кому удалось совершить своего рода дубль в науке – открыть сразу два элемента. К нему пришло заслуженное международное признание.

Автор открытия назвал свое детище родием (от древнегреческого «родон» – роза, розовый). Сам металл был голубоватого цвета, но ведь и роза не всегда бывает розовой. Название шло от цвета раствора родия, с которым Волластону пришлось немало повозиться.

В то время платиновой рудой занимались и другие исследователи, но ничего нового в ней не нашли, и это явно задевало самолюбие ученых – им хотелось знать, в чем заключается их ошибка. Что касается Волластона, то он отличался скрытностью и, например, свои платиновые секреты раскрыл лишь незадолго до смерти. Но в данном случае он не стал делать тайны из своих операций с родием и сообщил подробности. Его метод был прост и универсален, из тех, что могут использоваться во все времена. У русских и у англичан есть поговорка: терпение и труд все перетрут. Возможно, лучшие ученые к этому добавляют особую наблюдательность, изобретательность и т. д., но суть та же.

В чем поучительность примера Волластона? Долгое время он сам, своими руками, как простой лаборант, работал с рудой, никому не доверяя даже простейшие, «грязные» стадии – например, растворение руды в «царской водке», и в результате заметил, что после осаждения платины раствор иногда приобретал розоватую окраску.

Для извлечения платины (именно этим он тогда и занимался) розовение уже ненужного раствора значения не имело. Но Волластону это запомнилось. Скорее всего, и до него исследователи замечали изменение окраски раствора, но они могли считать, что это явление обусловлено случайными примесями и не заслуживает внимания. Основания для такого отношения были: поступавшая по тайным каналам руда была очень неоднородна, содержала много посторонних примесей. Даже в хорошо отмытой руде постоянными спутниками платины были самородное золото, киноварь, вольфрамит и другие тяжелые минералы; одно из этих веществ и могло придать раствору розоватость.

Когда Волластон четко отработал получение платины, нашел для нее удачное применение и стал материально обеспеченным, у него появился большой выбор: можно было продолжать хорошо начавшийся бизнес, или вообще ничего не делать, или, например, вплотную заняться чистой наукой. Вместо этого он вернулся к лаборантской работе, потому что не забыл розовевших растворов и решил найти тому причину.

Начались «терпение и труд». С лупой в руках, как часовщик, он тщательно отделял все посторонние минералы от платиновых, а так как они были неоднородны, то он и их подразделял на светлые и темные. Параллельно с этим ученый занимался другим не менее кропотливым делом: готовил особо чистые реактивы, снова и снова перегонял в платиновой реторте кислоты, очищал нашатырь.

Отобранные минералы он сутками кипятил в чистейшей «царской водке», пока не убедился, что минералы-спутники изменения цвета раствора не вызывают. Розовая окраска появляется лишь после осаждения аммонием платиновых минералов. Вывод был ясен: какой-то из них содержал нечто, заставляющее раствор розоветь. Пришлось терпеливо и долго накапливать такой раствор для проведения многих опытов с ним. Из всех опробованных материалов нужный ответ дал чистый цинк. При добавлении его из розового раствора выпадал красновато-черный осадок.

Интересный результат получил ученый, пытаясь растворить этот осадок в «царской водке»: он заметил, что опыт удается осуществить лишь частично. Следовательно, черный порошок содержит, по меньшей мере, два вещества – растворимое и нерастворимое.

После многочисленных экспериментов первой «сдалась» растворимая часть осадка. Вот как описывал процесс Волластон: «После разбавления этого раствора водой, чтобы избежать осаждения незначительных количеств платины, оставшейся в растворе, я добавил в него цианид калия – образовался обильный осадок оранжевого цвета, который при нагревании приобрел серый цвет… Затем этот осадок сплавился в капельку по удельному весу меньше ртути, которая имела все свойства пущенного в продажу палладия».

Еще более трудной для изучения оказалась нерастворимая часть осадка, но он справился и с ней. Сегодня известно, что родий образует комплексное соединение, выделить из которого металл удается лишь последовательной обработкой едким натром, аммиаком, аммонием, соляной кислотой, В результате образуется новое комплексное соединение-ярко-желтый триаминтрихлорид родия, и только из него при длительном прокаливании удается, наконец, извлечь металл.

Даже в наше время технологи считают получение родия одной из самых сложных задач. Поэтому искреннее восхищение вызывает талант Волластона, который при существовавшем тогда уровне знаний преодолел все трудности и получил столько металла, что его хватило для многочисленных желающих самостоятельно проверить свойства нового элемента; и это при том, что содержание родия в руде составляет лишь доли процента. Кстати, о процентах. Как не вспомнить знаменитую формулу практически всех открытий: 5 % – талант, 95 % – работа до седьмого пота. Многие из людей так и не узнали, есть ли у них те 5 %, поскольку не согласились на 95.

Важнейшие свойства родия

Родий – серебристо-голубоватый блестящий металл, по цвету сходный с алюминием. Твердый и хрупкий, имеет высокую отражательную способность. Атомная масса родия 102,91.

Коэффициент линейного расширения при температуре от 0 до 100 °C составляет 0,0000086.

Обладает высокой летучестью. При нагревании в электропечи в течение 5 мин в условиях высоких температур из 150 г родия улетучилось 10 г.

Плотность – 12,42 г/см3.

Твердость родия по Бринеллю составляет 139, отожженного и литого – 101.

Температура кипения до 4000 °C.

Температура плавления 1960 °C. Родий плавится в пламени гремучего газа в известковой печи. Плавленый родий имеет синеватый оттенок и становится ковким и мягким, как серебро. Расплавленный родий растворяет большое количество газов, которые выделяются при затвердевании металла. Металл пузырится и трескается. Плотно сплавленный слиток родия получают только в вакууме.

Сопротивление 1 м проволоки площадью сечения 1 мм2 при 20 °C составляет 0,0512 Ом.

Химически стойкий, В нормальных условиях на воздухе и в воде не окисляется. При нагревании покрывается черной оксидной пленкой, которая исчезает при температуре выше 1200 °C. В химически чистом виде родий не поддается воздействию даже «царской водки», однако, сплавленный с платиной, свинцом, медью или висмутом, растворяется в ней. Растворяется он и в расплавленном бисульфате калия.

Устойчив к действию серы, хлора, фтора. В концентрированной серной кислоте растворяется с образованием двух изомеров: желтый сульфат родия соответствует фиолетовому сульфату хрома, красный сульфат родия – зеленому сульфату хрома.

Окисляется воздухом при нагревании до красного каления и при сплавлении с едким калием или селитрой, образуя окись родия.

Растворители по-разному действуют на родий в зависимости от его агрегатного состояния. Родиевая чернь – металл, выделенный на холоде из раствора хлористого родия, легко растворяется в крепкой серной кислоте и «царской водке». После нагревания до 1 00 °C с трудом поддается действию кислот. На сильно прокаленный металл действуют только расплавленные щелочные пиросульфаты.

При спекании порошка родия в смеси с перекисью бария или натрия образуются растворимые в крепкой соляной кислоте и «царской водке» окислы. При сплавлении порошка металла с пиросульфатом калия или натрия образуются расплавы двойных сернокислых солей, в горячем состоянии – красные, в холодном – желтые. При сгущении раствор приобретает розовый оттенок, характерный для хлористого родия. Этой реакцией пользуются для качественного отличия родия от иридия.

Окись ртути при кипячении выделяет родий из растворов солей аммония.

Муравьиная кислота в присутствии уксусно-аммонийной соли при кипячении выделяет металлический родий.

Цинк и магний в кислом растворе выделяют родий. Осадок содержит примеси цинка и магния.

Сернокислый титан на холоде из раствора осаждает металлический родий.

Хлористый ванадий – раствор ванадата аммония в соляной кислоте, восстановленный цинком, на холоде осаждает металлический родий. При помощи этой реакции родий можно отделить от иридия.

Сплавы свинца и висмута с родием применяются для отделения его от иридия. Для количественного отделения от иридия сплавление повторяют до получения постоянной массы нерастворяющегося остатка – иридия,

Действие аммиака аналогично действию едкого калия. При избытке аммиака образуется незначительная муть. При выпаривании раствор переходит в аммиачный хлорид родия.

Родий широко используется в различных сплавах: родий-медь, родий-олово, родий-свинец, родий-палладий, родий-цинк и т. д. (всего более 10 сплавов).