Rhodium: der teuerste Metall im Automobil

Die Periodische Tabelle von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew enthält ein Element, das gleichzeitig Juwel und kritisch wichtiger Industriematerial ist. Seine Nummer ist 45, und sein Name ist Rhodium. Es ist um ein Vielfaches teurer als Gold und Platin, unglaublich selten und besitzt einzigartige Katalytika-Eigenschaften, die helfen, die Luft in den Städten sauberer zu machen. Heute ist Rhodium einer der am meisten nachgefragten Metalle der Welt, und sein Wert steigt weiter.

Warum hat das Element den Namen «Rhodium» erhalten?

Der Name Rhodium leitet sich vom griechischen Wort ῥόδον (rhodon), was «Rose» bedeutet. Der Name des Elements wurde wegen der typischen rosa-roten Farbe eines seiner ersten chemischen Verbindungen — Chromid von Rhodium — vergeben. Der Entdecker des Elements, der englische Chemiker William Wollaston, war von der Schönheit dieses Tons beeindruckt und beschloss, diese zarte Verbindung mit dem Blumen in der Namensgebung des Metalls zu verewigen.

Warum hat Rhodium die Ordnungszahl 45?

Die Ordnungszahl 45 bedeutet, dass im Kern des Rhodium-Atoms 45 Protonen enthalten sind. In der Periodischen Tabelle befindet er sich in der neunten Gruppe (nach der modernen Klassifizierung — 9) oder der VIIIB-Gruppe nach der alten Klassifizierung, im fünften Perioden. Rhodium gehört zur Triade «Rhodium-Palladium-Eisen» und gehört zur so genannten leichten Gruppe der Platinsmetalle.

Entdeckungsgeschichte: noch ein Metall aus dem Platinschrott

Die Entdeckungsgeschichte von Rhodium ähnelt einem Detektivroman des 19. Jahrhunderts. Im Jahr 1803, der englische Arzt und Chemiker-Autodidakt William Wollaston, der bereits für die Entdeckung von Palladium bekannt war, setzte seine Studien über die rohe Platin fort, die aus Südamerika importiert wurde. Er bemerkte, dass nach dem Extrahieren von Palladium ein dunkelrotes Material mit erstaunlichen Eigenschaften im Lösungsmittel verblieb.

Wollaston extrahierte durch komplexe chemische Reaktionen (Lösung in Essigsäure, Sedimentation) ein neues Material und erhielt nach der Wiederherstellung Pulver des metallischen Rhodiums. Im Jahr 1804 verkündete er offiziell die Entdeckung eines neuen Metalls in einem Bericht an die Königlich-Preußische Akademie der Wissenschaften. Zunächst erhielt Wollaston nur einige Gramm Rhodium, blieb lange Zeit praktisch der einzige Produzent.

Einzigartigkeit von Rhodium: Glanz und Beständigkeit

Außenansicht. Rhodium ist ein silberweiß glänzendes Metall mit einem stark bläulichen Schimmer. Es besitzt eine hohe Reflexionsfähigkeit.

Chemische Inertheit. Es ist einer der korrosionsbeständigsten Metalle. Es wird nicht durch Luft oxidiert, selbst wenn es erhitzt wird, bis zu 600°C, und löst sich in Säuren, einschließlich Kräuterschnaps, nicht auf. Rhodium ist schwer flüssig (Schmelztemperatur 1963°C) und besitzt eine hohe mechanische Festigkeit.

Katalysator. Die Hauptanwendung von Rhodium basiert auf seiner einzigartigen Fähigkeit, chemische Reaktionen zu beschleunigen. Es ist besonders effektiv bei der Neutralisierung von Stickoxiden, was es in Katalysatoren für Autos unverzichtbar macht.

Wo findet man Rhodium?

Rhodium ist einer der raresten Elemente der Erdkruste. Sein Gehalt in der Erdkruste wird auf 0,0000001% geschätzt. Es tritt nicht in Form von eigenständigen Mineralien auf, sondern wird als Nebenprodukt aus Platins- und Nickelminen gewonnen. Die wichtigsten Vorkommen von Rhodium befinden sich in Südafrika, Russland (auf der Krim und im Norilsk-Bezirk), Kanada und Simbabwe. Der durchschnittliche Preis für Rhodium beträgt von 500 bis 700.000 Dollar pro Kilogramm, was es zu einem der teuersten Metalle der Welt macht.

Anwendung von Rhodium in der Industrie

Automobilkatalysatoren. Etwa 80% des gewonnenen Rhodiums werden hier verwendet. In den dreikomponentigen Katalysatoren spielt Rhodium eine entscheidende Rolle: Es wandelt toxische Stickoxide (NOx) in sicheres Stickstoff und Sauerstoff um.

Chemische Industrie. Rhodium wird als Katalysator in der Reaktion des Carboxylierens von Methanol zur Herstellung von Essigsäure verwendet. Es wird auch bei der Herstellung von Salpetersäure und bei der Hydrierung organischer Verbindungen verwendet.

Glasindustrie und Optik. Platino-Rhodium-Legierungen werden zur Herstellung von Behältern für die Herstellung hochwertigen optischen Glases und Glasfasern verwendet, da sie gegen geschmolzenes Glas beständig sind und es nicht färben. Rhodium-Beschichtung auf Leuchtscheinwerfern und Spiegeln zeichnet sich durch außergewöhnliche Helligkeit und Langlebigkeit aus.

Schmuck. Rhodierung ist der Prozess des Überzugs von Schmuck aus Weissgold oder Silber mit einem dünnen Schicht von Rhodium. Dies verleiht den Schmuckstücken einen unglaublichen Glanz, schützt sie vor Kratzern und verhindert das Verfärben. Etwa 5-10% des Rhodiums werden in der Juwelierkunst verwendet.

Elektronik. Rhodium wird zur Beschichtung elektrischer Kontakte und Stecker in präziser Messtechnik verwendet, da es korrosionsbeständig und widerstandsfähig gegen oxidierte Schichten ist. Die Dicke des Überzugs beträgt normalerweise 0,5–1 Mikron.

Zukunft von Rhodium: wachsender Bedarf und Suche nach Alternativen

Die Zukunft von Rhodium ist direkt mit globalen ökologischen Standards verbunden. Mit dem Übergang zu Elektroautos könnte die Rolle von Rhodium als Bestandteil des Katalysators für Dieselmotoren abnehmen. Einige Hersteller suchen nach Möglichkeiten, Rhodium durch billigere Metalle wie Palladium zu ersetzen. Dennoch unterstützen steigende ökologische Anforderungen in Entwicklungsländern den Bedarf. Aktiv entwickelt sich die Technologie zur Wiederverwertung von Rhodium aus abgenutzten Katalysatoren. Rhodium bleibt unverzichtbar in der Glas- und chemischen Industrie.