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Wo können wir Rhodium im Alltag finden?

Rhodium ist ein seltenes Element, aber Sie sehen es wahrscheinlich fast jeden Tag. Wenn Sie jemanden sehen, der Silber- oder Weißgoldschmuck trägt, ist dieser wahrscheinlich mit einer dünnen Rhodiumschicht überzogen. Rhodium findet sich auch in Autoteilen.

Wie alle Elemente besteht auch Rhodium nur aus einer einzigen Atomart und kann auf chemischem Wege nicht weiter zerlegt werden. Im Periodensystem hat es die Ordnungszahl 45 und das Symbol "Rh".

Ankaufspreise für Platingruppenmetalle

Legierung1 Gramm5 Gramm20 Gramm100 Gramm
999 Palladium62,96 €314,80 €1.259,20 €6.296,00 €
950 Palladium57,48 €287,40 €1.149,60 €5.748,00 €
750 Palladium47,27 €236,35 €945,40 €4.727,00 €
999 Platin28,12 €140,60 €562,40 €2.812,00 €
950 Platin22,98 €114,90 €459,60 €2.298,00 €
500 Platin13,73 €68,65 €274,60 €1.373,00 €

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Was ist das rote Pulver?

Rhodium wurde erstmals 1803 von William Hyde Wollaston in England entdeckt. Der Chemiker Wollaston versuchte eigentlich, reines Platin, ein anderes Element, herzustellen. Platin ist sehr, sehr selten; es ist viel schwieriger zu finden als Gold und Silber. Als Wollaston mit einem Erz (einem Gestein mit Metall) arbeitete, das Platin enthielt, entfernte er das gesamte Platin aus dem Erz und entfernte dann ein anderes Element, das er Palladium nannte. Aber er stellte fest, dass noch etwas übrig geblieben war! Er untersuchte das dunkelrote Pulver, das übrig blieb, und stellte fest, dass es ein weiteres neues Element enthielt. Aufgrund seiner Farbe nannte er das neue Element Rhodium, nach dem griechischen Wort rhodon, das "Rose" bedeutet.

Eigenschaften

Rhodium ist eines der Metalle der Platingruppe im Periodensystem, zusammen mit Platin, Palladium, Osmium, Iridium und Ruthenium. Diese Metalle kommen oft zusammen in Erzen vor und haben viele gleiche Eigenschaften. Sie sind alle sehr selten. Das Rhodium, mit dem Wollaston zuerst arbeitete, war zwar rot, aber Rhodium ist nicht immer rot oder rosa. Reines Rhodium hat eine silbrig glänzende Farbe. Es ist ein sehr hartes Metall, das bei Raumtemperatur ein Feststoff ist. Es kommt in der Natur in reiner Form vor, aber auch in Verbindung mit anderen Elementen in Mineralien. Rhodium ist korrosionsbeständig. Das bedeutet, dass es nicht leicht durch Säuren oder andere Substanzen beschädigt wird. Eine weitere besondere Eigenschaft von Rhodium ist, dass es Wärme und Elektrizität sehr gut leitet und beides sehr gut durchlässt.

Verwendungsmöglichkeiten

Weil es so glänzend ist, wird Rhodium auch als Beschichtung für wissenschaftliche Spiegel, Mikroskoplinsen und einige Teile der Geräte verwendet, die Augenärzte bei Augenuntersuchungen einsetzen. Rhodium ist ein glänzendes, silberweißes Metall, das ähnliche Eigenschaften wie Platin besitzt. Lesen Sie weiter, um mehr über einige der vielfältigen und interessanten Verwendungsmöglichkeiten von Rhodium zu erfahren.

Die Verwendung von Rhodium in Schmuckstücken

Rhodium kann verwendet werden, um wertvolle Schmuckstücke aus Silber und Gold sowie Silberwaren zu schützen. Aufgrund seines Aussehens (glänzendes Silberweiß) und seiner Haltbarkeit eignet sich Rhodium hervorragend für die Beschichtung weicherer Metalle. Bei der Galvanisierung wird Rhodium dauerhaft auf die Oberfläche anderer Metalle aufgebracht. Das zu beschichtende Teil wird in eine erhitzte Rhodiumlösung gelegt. Diese Lösung enthält in der Regel Rhodiumsulfat, Schwefelsäure und Wasser. Dann wird ein elektrischer Strom durch die Lösung geleitet. Dadurch entsteht eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Rhodium und dem Metall, das beschichtet werden soll.

Die Verwendung von Rhodium in der Optik

Rhodium wird auch in der Optik verwendet. Optische Systeme verwenden Spiegel, um die Richtung des Lichts zu ändern. Dies kann dazu beitragen, optische Systeme kleiner zu machen. Die in diesen Systemen verwendeten Spiegel werden mit Metall beschichtet, damit die Oberflächen reflektieren. Welche Art von Metall verwendet wird, hängt von der Anwendung ab. Für Einsatzzwecke, die ein hohes Reflexionsvermögen erfordern, wird häufig Aluminium verwendet. Da Aluminium jedoch ein relativ weiches Metall ist, eignet es sich nicht für alle Bereiche, z. B. solche, die einer starken Beanspruchung ausgesetzt sind. Für zahnmedizinische Spiegel wäre Aluminium zum Beispiel nicht geeignet, da sie aufgrund ihrer häufigen Verwendung sehr haltbar sein müssen. Sie müssen nicht unbedingt reflektierend sein. Rhodium ist eine gute Wahl für Zahnarztspiegel, weil es stark ist, die Bilder nicht verzerrt und in einem Sterilisator (eine Maschine, die zur Desinfektion von zahnärztlichen Instrumenten verwendet wird) eingesetzt werden kann.

Rhodium als Katalysator

Autokatalysatoren und Rhodium spielen eine äußerst wichtige Rolle bei der Verringerung der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre. Obwohl Rhodium in seiner Funktion überlegen ist und dieses Metall in Autokatalysatoren immer enthalten sein wird, kann es teilweise durch höhere Palladiumgehalte ersetzt werden. Da ein beträchtlicher Teil des Palladiumangebots aus Russland und Nordamerika stammt, ist das Palladiumangebot breiter gefächert als das seines selteneren Schwestermetalls Rhodium und daher für die Hersteller von Autokatalysatoren leichter zu beschaffen. Die unsichere Versorgung mit Rhodium wurde während der durch das Coronavirus bedingten Schließungen in Südafrika immer deutlicher, als die Bergbauunternehmen wochenlang den Betrieb einstellen mussten, bis die Regierung die Kapazität des Untertagebergbaus auf 50 % erhöhte.

Die Aufgabe von Rhodium als Katalysator in der Automobilindustrie

Rhodium wird in erster Linie bei der Herstellung eines Fahrzeugs verwendet, das als Katalysator bezeichnet wird. Ein Katalysator in einem Kraftfahrzeug dient dazu, die Schadstoffbelastung durch die vom Fahrzeug ausgestoßenen Gase zu verringern. Ein solcher Katalysator - der aus Platin, Rhodium und anderen Stoffen besteht - nutzt Reduktions- und Oxidationsprozesse, um die Schadstoffemissionen zu verringern. Um dieses Konzept besser zu verstehen, stellen Sie sich folgende Situation vor:

Ein Fahrzeug ist im Begriff, ein Stickoxidmolekül freizusetzen. Wenn es den Katalysator durchströmt, durchläuft es eine sogenannte Redox-Reaktion. Bei dieser Reaktion hält Rhodium (und Platin) das Stickstoffmolekül zurück, während das Sauerstoffmolekül freigesetzt wird. Das Endergebnis ist, dass die Schadstoffbelastung (Stickoxid) reduziert wird.

Rhodium als Katalysator in der Industrie

Rhodium wird in verschiedenen Industriezweigen als Katalysator verwendet. Das BP-Monsanto-Verfahren (eine Methode zur Herstellung von Essigsäure) ist ein hervorragendes Beispiel für die katalytischen Fähigkeiten von Rhodium. Rhodium kann auch mit Platin legiert werden, um einen Gaze-Katalysator herzustellen, der für die Herstellung von Salpetersäure verwendet wird.

Zukunftsweisende Einsatzbereiche von Rhodium - Die Energie der Sonne speichern

Obwohl Rhodium bei der Reinigung von Autoabgasen eine solide industrielle Nische gefunden zu haben scheint, zeigen viele neue Forschungsprojekte, dass das Edelmetall noch viel mehr Potenzial hat, insbesondere in seiner Hauptrolle als Katalysator. In einer solchen Studie haben Schweizer Forscher einen neuen chemischen Prozess entwickelt, der die Wärmeenergie der Sonne nutzt, um Kohlendioxid und Wasser in energiereiche Kraftstoffe umzuwandeln. Bei diesem chemischen Prozess kommt eine neue Materialkombination aus Ceroxid und geringen Mengen Rhodium als Katalysator zum Einsatz. Ihre Entdeckung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur chemischen Speicherung von Sonnenenergie (was für Wissenschaftler in der Regel ein sehr schwieriges Problem darstellt). 

Angebot

Das abgebaute Rhodiumangebot lag 2019 bei über 750.000 Unzen und das recycelte Material bei 315.000 Unzen, was zu einem Defizit von etwa 50.000 Unzen führt. Das Rhodiumangebot ist gegenüber der Nachfrage instabil, d. h. wenn die Nachfrage steigt, gibt es keine schnelle Möglichkeit, die Produktion oder das Angebot zu erhöhen. Dafür gibt es viele Gründe: Der Hauptgrund ist, dass Rhodium in der Erdkruste äußerst selten vorkommt und das Metall als Nebenprodukt bei der Platin- und Palladiumgewinnung oder beim Nickelabbau abgebaut wird. Es gibt keine primäre Rhodiummine, und die wichtigsten Produzenten befinden sich alle in Südafrika. Südafrika produziert jährlich über 85 % des weltweiten Rhodiumangebots. Die meisten der PGM-Minen in Südafrika liegen sehr tief und sind veraltet. Diese Minen sind arbeits- und energieintensiv, was zu höheren Kosten für die Erschließung jeder Unze führt. Das jährliche weltweite Angebot an Rhodium, abgebaut und recycelt, könnte in einen einzigen Sattelschlepper passen.

Aufgrund der großen Tiefe der alternden Minen in Südafrika, die als Nebenprodukt Rhodium produzieren, stagnierte das Metallangebot in den letzten Jahren weitgehend. Angesichts des Überangebots an Platin und des seit 2015 gesunkenen Preises stehen die südafrikanischen Bergbauunternehmen vor einem Dilemma: Wenn sich diese Unternehmen dazu entschließen, mehr Platin abzubauen, um das Nebenprodukt Rhodium zu nutzen, besteht die Gefahr eines Überangebots auf dem Platinmarkt und eines weiteren Preisverfalls. Weitere Probleme, die den Bergbausektor in Südafrika plagen, sind unter anderem:

  • Fehlen einer zuverlässigen Energieerzeugungsinfrastruktur und -versorgung, hohe regulatorische Hürden für Bergbauunternehmen, die ihre eigene umfangreiche Energieerzeugungsinfrastruktur aufbauen wollen. Dies erschwert den zuverlässigen Betrieb der tiefen PGM-Minen;
  • Die tiefen Minen sind arbeitsintensiv, und der Bergbausektor in Südafrika ist der größte Arbeitgeber im Lande. Diese Faktoren trugen dazu bei, dass die südafrikanische Regierung eine der strengsten Abriegelungen der Welt einführte, um die Übertragung von Covid-19 zu minimieren.
  • Häufige Lohnstreitigkeiten zwischen den Gewerkschaften und den Bergbauunternehmen führen zu monatelangen Streiks, die die Einnahmen erheblich beeinträchtigen.
  • Korruption und Fauxpas sind in vielen staatlichen Einrichtungen und Unternehmen weit verbreitet.

Interessante Fakten über Rhodium

  • Die erste jemals gefundene Rhodium-Verbindung hatte eine wunderschöne tiefrote Farbe
  • Rhodium ist das seltenste aller nicht-radioaktiven Metalle
  • Rhodium ist in den meisten Säuren unlöslich
  • Südafrika, Russland und Simbabwe gehören zu den Spitzenproduzenten von Rhodium
  • Rhodium hat keine bekannte biologische Funktion
  • Von 2020 bis 2021 verdreifachte sich der Preis für Rhodium von 10.000 US Dollar pro Unze auf 30.000 US Dollar pro Unze und fiel dann wieder auf 10.000 US Dollar pro Unze zurück.
  • Rhodium gilt als das teuerste nicht-radioaktive Element
  • Eine Legierung aus Rhodium und Platin wird in Herzschrittmachern verwendet 
  • Rhodium wird selten allein verwendet, sondern fast immer als Legierung
  • Von den drei Edelmetallen (Rhodium, Platin und Palladium), die derzeit in Fahrzeugkatalysatoren verwendet werden, hat Rhodium die bei weitem höchste Aktivität bei der Entfernung von Stickoxiden aus dem Abgas. Rhodium hat  auch eine sehr hohe Aktivität bei der Oxidation von Kohlenwasserstoffen  und Kohlenmonoxid  und eine sehr gute Beständigkeit gegenüber den im Abgasstrom vorhandenen Giften. 
  • Alle Rhodium-Verbindungen lassen sich durch Erhitzen leicht reduzieren oder zersetzen, so dass pulverförmiges (oder schwammiges) Metall entsteht.