銠（Rhodium）

銠（Rhodium）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師

銠是稀有、銀白色、堅硬以及活性小的過渡金屬，是屬於鉑系金屬（platinum group）的一員。它的元素符號是Rh，原子序為45。在自然界只有一種銠的同位素：¹⁰³Rh。自然界中的銠通常是以元素狀態存在，或與類似之金屬形成合金，只有少數是以化合物的形態存在於鮑依石（Bowieite，銠銥鉑硫化物，化學式為(Rh,Ir,Pt)₂S₃）、硫銠鉛礦（rhodplumsite）等礦物中。銠是貴重金屬（precious metals）中最稀有的元素之一。

銠可抗腐蝕，和其他鉑系金屬一起出現在鉑或鎳礦中，也是貴金屬（noble metal）之一。1803年沃拉斯頓（W. H. Wollaston）在這類礦物中發現了銠，他用王水處理礦石之後，得到了銠，便以銠的某種氯化物所呈現的玫瑰色為這種元素命名（rhodium源自希臘字中的rhodon，是「玫瑰」的意思）。

特性

銠是堅硬，呈銀白色的金屬，反射性良好，即使受熱也不易形成氧化物。只有在銠的熔點附近才會由空氣中吸收氧氣，但是在固化時，又會釋出。銠的熔點比鉑高，密度比鉑低。它不受大多數的酸腐蝕：在硝酸中完全不溶解，在白金中微溶。

銠屬於週期表第9族，但其最外層電子殼層之組態為5s¹ 4d⁸，與同族其他元素不太相同。它附近的數個元素如鈮（原子序41，價電子組態4d⁴ 5s¹）、釕（原子序44，價電子組態4d⁷ 5s¹）及鈀（原子序46，價電子組態4d¹⁰）也有此現象。

銠和釕、鋨不同，它並不會形成有揮發性的含氧化合物。已知銠的含氧化合物中，較安定的有Rh₂O₃, RhO₂, RhO₂·xH₂O、Na₂RhO₃,、Sr₃LiRhO₆及Sr₃NaRhO₆。銠可生成各種大小氧化數不同的鹵化物，例如氯化銠（Ⅲ）、氟化銠（Ⅳ）、氟化銠（Ⅴ）及氟化銠（Ⅵ）。低氧化數的銠通常必須與配位基鍵結，才能保持安定。其中正一價和正三價為較常見的銠金屬氧化態，銠（I）錯合物多為四配位的平面正方形，

用途

銠主要用途是用來製造汽車的觸媒轉化器，可以把未燃燒的烴、一氧化碳及氮的氧化物等由引擎排出的各種有害廢氣變成較無害的氣體。在把氮的氧化物轉化為氮氣及氧氣的催化效果上，銠的表現優於其他鉑系金屬。

2 NO_x → x O₂ + N₂

在2010年，全世界消耗了27,200公斤的銠，其中的22,500公斤（82.7%）即用於製造觸媒轉化器，每年也從觸媒轉化器回收7,300公斤的銠。

因為銠金屬稀有且可以抗腐蝕，常與鉑或鈀製成合金，作為耐高溫及抗腐蝕的外覆材料。金與其他白金屬（如鎳、錳、鈀）通常會在外表鍍上一層薄薄的銠，以改善其色澤；而銀的合金則常鍍上銠以防因氧化而失去光澤。

以銠製成的催化劑以威爾金森催化劑（Wilkinson’s catalyst）最廣為人知，用於將烯烴類化合物還原城飽和的烷烴類化合物，例如可以催化苯還原成環己烷的反應。銠金屬催化劑也可用於孟山都反應（Monsanto reaction），催化將甲醇製羰化成乙酸的反應。此外，銠製成的催化劑也可用於催化矽烷與雙鍵分子之間的加成反應，此類反應在某些矽橡膠的製程中十分重要。銠與BINAP（2,2’-（二苯膦）-1,1’-二萘的簡稱）形成的錯離子用途十分廣泛，可在掌性合成──例如薄荷醇（menthol）的合成──中作為掌性催化劑。

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參考資料：

1. 銠http://en.wikipedia.org/wiki/Rhodium

2. Osborn, J. A. Jardine, F. H. Young, J. F. Wilkinson, G. J. Chem. Soc. A., 1966, 1711-1732