Rodium

Rodium adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Rh dan nomor atom 45. Ia adalah sebuah logam transisi yang sangat langka, berwarna putih keperakan, keras, dan tahan korosi. Ia merupakan salah satu logam mulia dan anggota golongan platina. Ia hanya memiliki satu isotop alami: 103Rh. Rodium alami biasanya ditemukan sebagai logam bebas atau sebagai paduan dengan logam serupa dan jarang ditemukan sebagai senyawa kimia dalam mineral seperti bowieit dan rodplumsit. Ia adalah salah satu logam berharga yang paling langka dan paling berharga.

Rodium ditemukan dalam bijih platina atau nikel dengan anggota logam golongan platina lainnya. Ia ditemukan pada tahun 1803 oleh William H. Wollaston dalam salah satu bijih tersebut, dan dinamai sesuai warna mawar dari salah satu senyawa klorinnya.

Penggunaan utama unsur ini (mengonsumsi sekitar 80% dari produksi rodium dunia) adalah sebagai salah satu katalis dalam konverter katalitik tiga arah pada mobil. Karena logam rodium bersifat lengai terhadap korosi dan bahan kimia yang paling agresif sekalipun, serta karena kelangkaannya, rodium biasanya dipadukan dengan platina atau paladium dan diaplikasikan pada lapisan tahan korosi dan suhu tinggi. Emas putih sering kali dilapisi dengan lapisan rodium tipis untuk menyempurnakan penampilannya, sedangkan perak sterling sering kali dilapisi rodium untuk menahan noda. Rodium kadang-kadang digunakan untuk memperbaiki silikone: sebuah silikone dua-bagian di mana satu bagian mengandung silikon hidrida dan yang lainnya mengandung silikone berujung vinil, dicampur; salah satu dari kedua cairan ini mengandung kompleks rodium.

Pendeteksi rodium digunakan dalam reaktor nuklir untuk mengukur tingkat fluks neutron. Penggunaan rodium lainnya meliputi hidrogenasi asimetris yang digunakan untuk membentuk prekursor obat dan proses produksi asam asetat.

Sejarah

Rodium (bahasa Yunani rhodon (ῥόδον), berarti "mawar") ditemukan pada tahun 1803 oleh William H. Wollaston, segera setelah dia menemukan paladium. Dia menggunakan bijih platina mentah yang mungkin diperoleh dari Amerika Selatan. Dalam prosedurnya, dia melarutkan bijih itu dalam air raja dan menetralkan asam tersebut dengan natrium hidroksida (NaOH). Dia kemudian mengendapkan platina sebagai amonium kloroplatinat dengan menambahkan amonium klorida (). Sebagian besar logam lain seperti tembaga, timbal, paladium, dan rodium diendapkan dengan seng. Asam nitrat akan encer melarutkan semuanya kecuali paladium dan rodium. Dari keduanya, paladium akan dilarutkan dalam air raja tetapi rodium tidak, dan rodium diendapkan dengan penambahan natrium klorida sebagai . Setelah dicuci dengan etanol, endapan berwarna merah mawar tersebut direaksikan dengan seng, yang menggantikan rodium dalam senyawa ionik dan dengan demikian melepaskan rodium sebagai logam bebas.

Selama beberapa dekade, unsur langka ini hanya memiliki aplikasi kecil; misalnya, pada pergantian abad, termokopel yang mengandung rodium digunakan untuk mengukur suhu hingga 1800 °C. Mereka memiliki stabilitas yang sangat baik pada kisaran suhu 1300 hingga 1800 °C.

Aplikasi utama pertamanya adalah penyepuhan untuk penggunaan dekoratif dan sebagai lapisan tahan korosi. Pengenalan konverter katalitik tiga arah oleh Volvo pada tahun 1976 telah meningkatkan permintaan rodium. Konverter katalitik sebelumnya menggunakan platina atau paladium, sedangkan konverter katalitik tiga arah menggunakan rodium untuk mengurangi jumlah NOx di knalpot.

Karakteristik

Rodium adalah sebuah logam keras, keperakan, dan tahan lama yang memiliki pantulan tinggi. Logam rodium biasanya tidak membentuk oksida, bahkan ketika dipanaskan. Oksigen diserap dari atmosfer hanya pada titik lebur rodium, tetapi dilepaskan pada pemadatan. Rodium memiliki titik lebur yang lebih tinggi dan kepadatan yang lebih rendah daripada platina. Ia tidak dapat diserang oleh kebanyakan asam: ia benar-benar tidak larut dalam asam nitrat dan sedikit larut dalam air raja.

Sifat kimia

Rodium termasuk ke dalam golongan 9 tabel periodik, tetapi konfigurasi elektron pada kulit terluarnya tidak khas untuk golongannya. Anomali ini juga teramati pada unsur-unsur tetangganya, niobium (41), rutenium (44), dan paladium (46).

Keadaan oksidasi rodium yang umum adalah +3, tetapi keadaan oksidasi dari 0 hingga +7 juga teramati.

Tidak seperti rutenium dan osmium, rodium tidak membentuk senyawa oksigen yang volatil. Rodium oksida stabil yang dikenal meliputi , , , ,  dan . Senyawa halogen dikenal di hampir semua kemungkinan keadaan oksidasi. Rodium(III) klorida, rodium trifluorida, rodium pentafluorida dan rodium heksafluorida adalah contohnya. Keadaan oksidasi yang lebih rendah hanya akan stabil dengan adanya ligan.

Senyawa rodium-halogen yang paling terkenal adalah katalis Wilkinson klorotris(trifenilfosfina)rodium(I). Katalis ini digunakan dalam hidroformilasi atau hidrogenasi alkena.

Isotop

Rodium alami hanya terdiri dari satu isotop, 103Rh. Radioisotop yang paling stabil adalah 101Rh dengan waktu paruh 3,3 tahun, 102Rh dengan waktu paruh 207 hari, 102mRh dengan waktu paruh 2,9 tahun, dan 99Rh dengan waktu paruh 16,1 hari. Dua puluh radioisotop lainnya telah dikarakterisasi dengan berat atom mulai dari 92,926 u (93Rh) hingga 116,925 u (117Rh). Sebagian besar dari mereka memiliki waktu paruh lebih pendek dari satu jam, kecuali 100Rh (20,8 jam) dan 105Rh (35,36 jam). Rodium memiliki banyak keadaan meta, yang paling stabil adalah 102mRh (0,141 MeV) dengan waktu paruh sekitar 2,9 tahun dan 101mRh (0,157 MeV) dengan waktu paruh 4,34 hari (lihat isotop rodium).

Pada isotop dengan berat kurang dari 103 (isotop stabil), mode peluruhan utamanya adalah penangkapan elektron dan produk peluruhan utamanya adalah rutenium. Pada isotop yang lebih besar dari 103, mode peluruhan utamanya adalah emisi beta dan produk utamanya adalah paladium.

Keterjadian
Rodium adalah salah satu unsur paling langka di kerak Bumi, membentuk sekitar 0,0002 bagian per juta (2 × 10−10). Kelangkaannya memengaruhi harga dan penggunaannya dalam aplikasi komersial. Konsentrasi rodium dalam meteorit nikel biasanya 1 bagian per miliar. Rodium telah diukur dalam beberapa kentang dengan konsentrasi antara 0,8 dan 30 ppt.

Penambangan dan harga

Ekstraksi industri rodium terbilang rumit karena bijihnya tercampur dengan logam lain seperti paladium, perak, platina, dan emas dan hanya ada sedikit mineral yang mengandung rodium. Ia ditemukan dalam bijih platina dan diekstraksi sebagai logam lengai putih yang sulit untuk melebur. Sumber utama rodium berada di Afrika Selatan; di pasir sungai Pegunungan Ural di Rusia; dan di Amerika Utara, termasuk wilayah pertambangan tembaga-nikel sulfida di wilayah Sudbury, Ontario. Meskipun kelimpahan rodium di Sudbury sangat kecil, bijih nikel olahan dalam jumlah besar membuat pemulihan rodium menjadi hemat biaya.

Pengekspor rodium utama adalah Afrika Selatan (sekitar 80% pada tahun 2010) diikuti oleh Rusia. Produksi dunia tahunan adalah 30 ton. Harga rodium sangat bervariasi. Pada tahun 2007, rodium memiliki harga kira-kira delapan kali lebih mahal daripada emas, 450 kali lebih mahal daripada perak, dan 27.250 kali lebih mahal daripada tembaga menurut beratnya. Pada tahun 2008, harganya sempat naik di atas AS$10.000 per ons (AS$350.000 per kilogram). Perlambatan ekonomi pada kuartal ke-3 tahun 2008 menurunkan harga rodium kembali tajam di bawah AS$1.000 per ons (AS$35.000 per kilogram); harganya naik kembali menjadi AS$2.750 pada awal 2010 (AS$97.000 per kilogram) (lebih dari dua kali harga emas), tetapi pada akhir 2013, harganya kurang dari AS$1.000. Masalah politik dan keuangan menyebabkan harga minyak sangat rendah dan kelebihan pasokan, menyebabkan sebagian besar logam turun harganya. Perekonomian Tiongkok, India, dan negara berkembang lainnya melambat pada tahun 2014 dan 2015. Pada tahun 2014 saja, 23.722.890 kendaraan bermotor diproduksi di Tiongkok, tidak termasuk sepeda motor. Hal ini mengakibatkan harga rodium menjadi AS$740,00 per troy ons (31,1 gram) pada akhir November 2015.

Pemilik rodium—sebuah logam dengan harga pasar yang sangat fluktuatif—secara berkala ditempatkan pada posisi pasar yang sangat menguntungkan: mengekstraksi lebih banyak bijih yang mengandung rodium dari tanah tentu juga akan mengekstraksi logam berharga lain yang jauh lebih melimpah—terutama platina dan paladium—yang akan memenuhi pasar dengan logam lain tersebut, sehingga menurunkan harganya. Karena secara ekonomi tidak mungkin untuk hanya mengekstraksi logam-logam lain ini hanya untuk mendapatkan rodium, pasar sering dibiarkan terjepit untuk pasokan rodium, menyebabkan harga melonjak. Pemulihan dari posisi pasokan-defisit ini mungkin cukup bermasalah di masa depan karena berbagai alasan, terutama karena tidak diketahui berapa banyak rodium (dan logam berharga lainnya) yang sebenarnya ditempatkan di konverter katalitik selama bertahun-tahun ketika perangkat lunak pembuat emisi digunakan. Sebagian besar pasokan rodium dunia diperoleh dari konverter katalitik daur ulang yang diperoleh dari kendaraan bekas. Pada awal November 2020, harga spot rodium adalah AS$14.700 per troy ons. Pada awal Maret 2021, rodium mencapai harga AS$29.400 per troy ons di Metals Daily (sebuah daftar komoditas logam berharga).

Bahan bakar nuklir bekas

Rodium adalah produk fisi uranium-235: setiap kilogram produk fisi mengandung sejumlah besar logam golongan platina yang lebih ringan. Oleh karena itu, bahan bakar nuklir bekas merupakan sumber rodium yang potensial, tetapi ekstraksinya rumit dan mahal, dan keberadaan radioisotop rodium membutuhkan periode penyimpanan pendinginan untuk beberapa waktu-paruh isotop yang berumur panjang (101Rh dengan waktu paruh 3,3 tahun, dan 102mRh dengan waktu paruh 2,9 tahun), atau sekitar 10 tahun. Faktor-faktor ini membuat sumber ini tidak menarik dan tidak ada ekstraksi skala besar yang telah dicoba.

Aplikasi
Penggunaan utama unsur ini adalah pada mobil sebagai konverter katalitik, mengubah hidrokarbon berbahaya yang tidak terbakar, karbon monoksida, dan emisi gas buang nitrogen oksida menjadi gas yang tidak terlalu berbahaya. Dari 30.000 kg rodium yang dikonsumsi di seluruh dunia pada tahun, 81% (24.300 kg) masuk ke aplikasi ini, dan 8.060 kg diperoleh kembali dari konverter lama. Sekitar 964 kg rodium digunakan dalam industri kaca, sebagian besar untuk produksi kaca serat dan kaca panel datar, dan 2.520 kg digunakan dalam industri kimia.

Katalis
Rodium lebih diminati daripada logam golongan platina lainnya dalam reduksi nitrogen oksida menjadi nitrogen dan oksigen:

Pada tahun 2008, permintaan bersih (dengan memperhitungkan daur ulang) rodium untuk konverter otomotif mencapai 84% dari penggunaan dunia, dengan jumlah yang berfluktuasi sekitar 80% pada tahun 2015−2021.

Katalis rodium digunakan dalam sejumlah proses industri, khususnya dalam karbonilasi katalitik metanol untuk menghasilkan asam asetat melalui proses Monsanto. Ia juga digunakan untuk mengatalisasi penambahan hidrosilana ke ikatan rangkap molekul, suatu proses penting dalam pembuatan karet silikone tertentu. Katalis rodium juga digunakan untuk mereduksi benzena menjadi sikloheksana.

Kompleks ion rodium dengan BINAP adalah sebuah katalis kiral yang banyak digunakan untuk sintesis kiral, seperti dalam sintesis mentol.

Penggunaan hiasan
Rodium digunakan dalam perhiasan dan dekorasi. Ia dilapisi pada emas putih dan platina untuk memberinya permukaan putih reflektif pada saat penjualan, setelah itu lapisan tipisnya hilang saat digunakan. Ini dikenal sebagai pelapisan rodium dalam bisnis perhiasan. Ia juga dapat digunakan dalam pelapisan perak sterling untuk melindunginya dari noda (perak sulfida, Ag2S, dihasilkan dari hidrogen sulfida atmosfer, H2S). Perhiasan rodium padat (murni) sangatlah langka, lebih karena sulitnya fabrikasi (titik lebur yang tinggi dan kelenturan yang buruk) daripada karena harganya yang mahal. Biaya tinggi memastikan bahwa rodium diterapkan hanya sebagai pelapis.
Rodium juga telah digunakan untuk penghargaan atau untuk menandakan status elit, ketika logam yang lebih umum digunakan seperti perak, emas, atau platina dianggap tidak cukup. Pada tahun 1979, Guinness Book of World Records memberi Paul McCartney sebuah cakram berlapis rodium sebagai penulis lagu dan artis rekaman terlaris sepanjang masa dalam sejarah.

Kegunaan lainnya
Rodium digunakan sebagai bahan paduan untuk mengeraskan dan meningkatkan ketahanan korosi platina dan paladium. Paduan ini digunakan dalam belitan tanur, busing untuk produksi serat kaca, unsur termokopel, elektroda untuk busi pesawat udara, dan krus laboratorium. Kegunaan lainnya meliputi:
 Kontak listrik, di mana ia dihargai karena ketahanan listriknya yang kecil, ketahanan kontaknya yang kecil dan stabil, serta ketahanan korosinya yang besar.
 Pelapisan rodium melalui penyepuhan atau penguapan sangatlah keras dan berguna untuk instrumen optik.
 Filter dalam sistem mammografi untuk karakteristik sinar-X yang dihasilkannya.
 Pendeteksi neutron rodium digunakan dalam reaktor nuklir untuk mengukur tingkat fluks neutron—metode ini memerlukan filter digital untuk menentukan tingkat fluks neutron saat ini, menghasilkan tiga sinyal terpisah: segera, penundaan beberapa detik, dan penundaan satu menit, masing-masing dengan tingkat sinyalnya sendiri; ketiganya digabungkan dalam sinyal pendeteksi rodium. Tiga reaktor nuklir Palo Verde masing-masing memiliki 305 pendeteksi rodium neutron, 61 pendeteksi pada masing-masing lima tingkat vertikal, memberikan "gambaran" reaktivitas 3D yang akurat dan memungkinkan penyetelan halus untuk mengkonsumsi bahan bakar nuklir paling ekonomis.

Dalam pembuatan mobil, rodium juga digunakan dalam pembuatan reflektor lampu depan.

Pencegahan

Merupakan sebuah logam mulia, rodium murni bersifat lengai dan tidak berbahaya dalam bentuk elemental. Namun, kompleks kimia rodium dapat bersifat reaktif. Untuk rodium klorida (), median dosis letal (LD50) untuk tikus adalah 198 mg per kilogram berat badan. Seperti logam mulia lainnya, rodium belum ditemukan memiliki fungsi biologis apa pun.

Seseorang dapat terpapar rodium di tempat kerja melalui penghirupan. Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja (OSHA) telah menetapkan batas legal (batas paparan yang diizinkan) untuk paparan rodium di tempat kerja sebesar 0,1 mg/m3 selama 8 jam hari kerja, dan Institut Nasional untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja (NIOSH) telah menetapkan batas paparan yang direkomendasikan (REL), pada tingkat yang sama. Pada kadar 100 mg/m3, rodium langsung berbahaya bagi kehidupan dan kesehatan. Untuk senyawa yang larut, PEL dan REL-nya sama-sama 0,001 mg/m3.

Lihat pula
 Bulion
 Koin bulion
 Ledakan komoditas tahun 2000-an
 Ledakan komoditas tahun 2020-an
 Senyawa rodium

Referensi

Pranala luar

  Rhodium di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)
  Rhodium Technical and Safety Data
  CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards

 
Unsur kimia
Logam berharga
Logam mulia
Logam transisi
Mineral unsur asli
Unsur kimia dengan struktur kubus berpusat-muka