Rhodium

Rhodium ist ein seltenes Metall, das nicht rostet.

Eigenschaften und Anwendungen


Rhodium (chemisches Elementsymbol Rh) ist ein seltenes, silberweiß glänzendes und korrosionsbeständiges Übergangsmetall. Es gehört zu den Platingruppenelementen (Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin). Rhodium wurde 1803 vom britischen Chemiker William Hyde Wollaston entdeckt, als dieser versuchte, Platin für den Verkauf zu isolieren. Der Name stammt vom griechischen Wort „rhodon“ (Rose), weil bei der Entdeckung rosa Kristalle entstanden.

Rhodium zählt zu den härtesten und seltensten Elementen auf der Erde. Es ist langlebig, verfügt über ein hohes Reflexionsvermögen und zeigt eine hohe katalytische Aktivität. Diese Eigenschaften machen es zu einem begehrten Metall. Seine Verwendung beschränkt sich nicht nur auf den Einsatz als Legierung in Katalysatoren, sondern findet auch in vielfältigen Technologien Anwendung.

Die Automobilindustrie setzt Rhodium in Drei-Wege-Katalysatoren ein. Darin wandelt es schädliche Stickoxide in weniger schädliche Stoffe Stickstoff (N) und Kohlendioxid (CO) um. Neben Rhodium enthalten Drei-Wege-Katalysatoren oft auch Platin und Palladium. Diese sind für die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid (CO) zu Wasser und Kohlendioxid (CO2) verantwortlich. Die chemische Industrie nutzt Rhodiumkatalysatoren zur Herstellung bestimmter Grundchemikalien. Ein Beispiel ist das Ostwald-Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure.

 

©Tkachenkoproduction – stock.adobe.com



Rhodium ist außerdem sehr beliebt in der Schmuckindustrie. Es ist extrem widerstandsfähig gegenüber Korrosion und Oxidation, selbst bei hohen Temperaturen. Deswegen verwendet man es zur Veredelung von Schmuckstücken wie Weißgold oder Silber. Dieser Prozess heißt „Rhodinieren“. Er sorgt für eine helle, glänzende und abriebfeste Oberfläche, die den Schmuck länger schön erhält. Rhodium ist in Schmuckstücken sehr hautverträglich (z. B. bei nickelfreiem Schmuck).

Darüber hinaus nutzt man es in der Elektronikbranche zur Beschichtung von elektrischen Kontakten, um Korrosion zu verhindern und die Leitfähigkeit zu verbessern. Außerdem verwenden Forschende dünne Rhodium-Schichten für hochreflektierende Spiegel in Geräten, z. B. zur Röntgen-Bildgebung.

Interessanterweise kommt Rhodium auch in Detektoren in Kernreaktoren zum Einsatz, um die lokale Leistung oder den Neutronenfluss in einem bestimmten Bereich des Reaktors zu messen.

Das Metall spielt zudem eine noch eher spezialisierte, aber interessante Rolle in der Wasserstoffwirtschaft. In manchen Elektrolyseverfahren (z. B. PEM-Elektrolyse) wird Rhodium als Beschichtung oder Legierungskomponente verwendet, um die Wasserstoffentwicklung (HER – Hydrogen Evolution Reaction) effizienter zu gestalten. In Brennstoffzellen dient es als Legierung für Elektrodenmaterialien. Rhodium reduziert die Vergiftung des Katalysators durch Kohlenmonoxid und erhöht somit dessen Lebensdauer. Aufgrund des hohen Preises und der begrenzten Verfügbarkeit bleibt Rhodium jedoch eine maßgeschneiderte Lösung für besonders anspruchsvolle Anwendungen.

Rhodium hat keine bekannte Funktion im menschlichen Körper. In bestimmten Formen kann es gesundheitsschädlich sein.

 

Vorkommen und Herstellung

Bruckstücke von Katalysatormaterial. © ToRyUK -stock.adobe.com



Die Gewinnung von Rhodium ist sehr aufwendig. Das liegt vor allem daran, dass die Platingruppenelemente ziemlich ähnlich sind und nicht so leicht chemisch reagieren . Das macht ihre Trennung schwierig und sehr teuer.

Aus diesem Grund gewinnt das Recycling von Rhodium immer mehr an Bedeutung. Der größte Teil des Rhodiums lässt sich aus alten Autokatalysatoren, Elektroschrott und Schmuck zurückgewinnen. Die größten Produzenten sind Südafrika, Russland und Simbabwe, was zu geopolitischen Risiken führt.

Im März 2024 wurden die Platingruppenelemente als 27. kritisches Material auf der Liste der 34 strategischen Rohstoffe (SRM) gemäß dem Europäischen Gesetz zu kritischen Rohstoffen aufgeführt.

 

Weiterführende Informationen:


 

default asc no 28239
1.
Zhou, C.; Vitiello, V.; Casals, E.; Puntes, V.F.; Iamunno, F.; Pellegrini, D.; Changwen, W.; Benvenuto, G.; Buttino, I. Toxicity of Nickel in the Marine Calanoid Copepod Acartia Tonsa: Nickel Chloride versus Nanoparticles. Aquatic toxicology 2016, 170, 1–12, https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2015.11.003.
1.
Zhou, C.; Carotenuto, Y.; Vitiello, V.; Wu, C.; Zhang, J.; Buttino, I. De Novo Transcriptome Assembly and Differential Gene Expression Analysis of the Calanoid Copepod Acartia Tonsa Exposed to Nickel Nanoparticles. Chemosphere 2018, 209, 163–172, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.06.096.
1.
Yokota, S.; Nakamura, K.; Kamata, R. A Comparative Study of Nickel Nanoparticle and Ionic Nickel Toxicities in Zebrafish: Histopathological Changes and Oxidative Stress. The Journal of toxicological sciences 2019, 44, 737–751, https://doi.org/10.2131/jts.44.737.
1.
Wu, J.; Yi, Y.; Fang, Z.; Tsang, E.P. Effects of Biochar on Phytotoxicity and Translocation of Polybrominated Diphenyl Ethers in Ni/Fe Bimetallic Nanoparticle-Treated Soil. Environmental science and pollution research international 2018, 25, 2570–2579, https://doi.org/10.1007/s11356-017-0627-5.
1.
Wu, J.; Xie, Y.; Fang, Z.; Cheng, W.; Tsang, P.E. Effects of Ni/Fe Bimetallic Nanoparticles on Phytotoxicity and Translocation of Polybrominated Diphenyl Ethers in Contaminated Soil. Chemosphere 2016, 162, 235–242, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.07.101.
1.
Svartz, G.; Sandoval, M.T.; Gosatti, M.; Perez Catan, S.; Perez Coll, C. Lethality, Neurotoxicity, Morphological, Histological and Cellular Alterations of Ni-Al Nanoceramics on the Embryo-Larval Development of Rhinella Arenarum. Environmental toxicology and pharmacology 2019, 69, 36–43, https://doi.org/10.1016/j.etap.2019.03.020.
1.
Svartz, G.; Papa, M.; Gosatti, M.; Jordan, M.; Soldati, A.; Samter, P.; Guraya, M.M.; Perez Coll, C.; Perez Catan, S. Monitoring the Ecotoxicity of Gamma-Al(2)O(3) and Ni/Gamma-Al(2)O(3) Nanomaterials by Means of a Battery of Bioassays. Ecotox Environ Safe 2017, 144, 200–207, https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.06.029.
1.
Svartz, G.; Aronzon, C.; Perez Catan, S.; Soloneski, S.; Perez Coll, C. Oxidative Stress and Genotoxicity in Rhinella Arenarum (Anura: Bufonidae) Tadpoles after Acute Exposure to Ni-Al Nanoceramics. Environmental toxicology and pharmacology 2020, 80, 103508, https://doi.org/10.1016/j.etap.2020.103508.
1.
Sousa, C.A.; Soares, H.; Soares, E.V. Nickel Oxide (NiO) Nanoparticles Induce Loss of Cell Viability in Yeast Mediated by Oxidative Stress. Chemical research in toxicology 2018, 31, 658–665, https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.8b00022.
1.
Sousa, C.A.; Soares, H.; Soares, E.V. Nickel Oxide Nanoparticles Trigger Caspase- and Mitochondria-Dependent Apoptosis in the Yeast Saccharomyces Cerevisiae. Chemical research in toxicology 2019, 32, 245–254, https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.8b00265.
1.
Sousa, C.A.; Soares, H.; Soares, E.V. Nickel Oxide (NiO) Nanoparticles Disturb Physiology and Induce Cell Death in the Yeast Saccharomyces Cerevisiae. Appl Microbiol Biotechnol 2018, 102, 2827–2838, https://doi.org/10.1007/s00253-018-8802-2.
1.
Sousa, C.A.; Soares, H.; Soares, E.V. Toxic Effects of Nickel Oxide (NiO) Nanoparticles on the Freshwater Alga Pseudokirchneriella Subcapitata. Aquatic toxicology 2018, 204, 80–90, https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2018.08.022.
1.
Santos, F.C.F.; Gomes, S.I.L.; Scott-Fordsmand, J.J.; Amorim, M.J.B. Hazard Assessment of Nickel Nanoparticles in Soil-The Use of a Full Life Cycle Test with Enchytraeus Crypticus. Environmental toxicology and chemistry / SETAC 2017, 36, 2934–2941, https://doi.org/10.1002/etc.3853.
1.
Pirsaheb, M.; Azadi, N.A.; Miglietta, M.L.; Sayadi, M.H.; Blahova, J.; Fathi, M.; Mansouri, B. Toxicological Effects of Transition Metal-Doped Titanium Dioxide Nanoparticles on Goldfish (Carassius Auratus) and Common Carp (Cyprinus Carpio). Chemosphere 2019, 215, 904–915, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.10.111.
1.
Pikula, K.; Kirichenko, K.; Vakhniuk, I.; Kalantzi, O.I.; Kholodov, A.; Orlova, T.; Markina, Z.; Tsatsakis, A.; Golokhvast, K. Aquatic Toxicity of Particulate Matter Emitted by Five Electroplating Processes in Two Marine Microalgae Species. Toxicol Rep 2021, 8, 880–887, https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2021.04.004.
1.
Parsons, J.G.; Lopez, M.L.; Gonzalez, C.M.; Peralta-Videa, J.R.; Gardea-Torresdey, J.L. Toxicity and Biotransformation of Uncoated and Coated Nickel Hydroxide Nanoparticles on Mesquite Plants. Environmental toxicology and chemistry / SETAC 2010, 29, 1146–1154, https://doi.org/10.1002/etc.146.
1.
Oukarroum, A.; Zaidi, W.; Samadani, M.; Dewez, D. Toxicity of Nickel Oxide Nanoparticles on a Freshwater Green Algal Strain of Chlorella Vulgaris. BioMed research international 2017, 2017, 9528180, https://doi.org/10.1155/2017/9528180.
1.
Soares, C.; Branco-Neves, S.; de Sousa, A.; Pereira, R.; Fidalgo, F. Ecotoxicological Relevance of Nano-NiO and Acetaminophen to Hordeum Vulgare L.: Combining Standardized Procedures and Physiological Endpoints. Chemosphere 2016, 165, 442–452, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.09.053.
1.
Pinto, M.; Soares, C.; Pinto, A.S.; Fidalgo, F. Phytotoxic Effects of Bulk and Nano-Sized Ni on Lycium Barbarum L. Grown in Vitro – Oxidative Damage and Antioxidant Response. Chemosphere 2019, 218, 507–516, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.11.127.
1.
Oukarroum, A.; Barhoumi, L.; Samadani, M.; Dewez, D. Toxic Effects of Nickel Oxide Bulk and Nanoparticles on the Aquatic Plant Lemna Gibba L. BioMed research international 2015, 2015, 501326, https://doi.org/10.1155/2015/501326.
1.
Oleszczuk, P.; Josko, I.; Skwarek, E. Surfactants Decrease the Toxicity of ZnO, TiO2 and Ni Nanoparticles to Daphnia Magna. Ecotoxicology 2015, 24, 1923–1932, https://doi.org/10.1007/s10646-015-1529-2.
1.
Nogueira, V.; Sousa, C.T.; Araujo, J.P.; Pereira, R. Evaluation of the Toxicity of Nickel Nanowires to Freshwater Organisms at Concentrations and Short-Term Exposures Compatible with Their Application in Water Treatment. Aquatic toxicology 2020, 227, 105595, https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2020.105595.
1.
Niemuth, N.J.; Curtis, B.J.; Hang, M.N.; Gallagher, M.J.; Fairbrother, D.H.; Hamers, R.J.; Klaper, R.D. Next-Generation Complex Metal Oxide Nanomaterials Negatively Impact Growth and Development in the Benthic Invertebrate Chironomus Riparius upon Settling. Environmental science & technology 2019, 53, 3860–3870, https://doi.org/10.1021/acs.est.8b06804.
1.
Meyer, J.S.; Lyons-Darden, T.; Garman, E.R.; Middleton, E.T.; Schlekat, C.E. Toxicity of Nanoparticulate Nickel to Aquatic Organisms: Review and Recommendations for Improvement of Toxicity Tests. Environmental toxicology and chemistry / SETAC 2020, 39, 1861–1883, https://doi.org/10.1002/etc.4812.
1.
Qiu, T.A.; Guidolin, V.; Hoang, K.N.L.; Pho, T.; Carra, A.; Villalta, P.W.; He, J.; Yao, X.; Hamers, R.J.; Balbo, S.; et al. Nanoscale Battery Cathode Materials Induce DNA Damage in Bacteria. Chem Sci 2020, 11, 11244–11258, https://doi.org/10.1039/d0sc02987d.
1.
Manna, I.; Sahoo, S.; Bandyopadhyay, M. Effect of Engineered Nickel Oxide Nanoparticle on Reactive Oxygen Species-Nitric Oxide Interplay in the Roots of Allium Cepa L. Front Plant Sci 2021, 12, 586509, https://doi.org/10.3389/fpls.2021.586509.
1.
Manna, I.; Bandyopadhyay, M. Engineered Nickel Oxide Nanoparticle Causes Substantial Physicochemical Perturbation in Plants. Front Chem 2017, 5, 92, https://doi.org/10.3389/fchem.2017.00092.
1.
Manna, I.; Bandyopadhyay, M. Engineered Nickel Oxide Nanoparticles Affect Genome Stability in Allium Cepa (L.). Plant Physiol Biochem 2017, 121, 206–215, https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.11.003.
1.
Kovriznych, J.A.; Sotnikova, R.; Zeljenkova, D.; Rollerova, E.; Szabova, E.; Wimmerova, S. Acute Toxicity of 31 Different Nanoparticles to Zebrafish (Danio Rerio) Tested in Adulthood and in Early Life Stages – Comparative Study. Interdiscip Toxicol 2013, 6, 67–73, https://doi.org/10.2478/intox-2013-0012.
1.
Kuyukina, M.S.; Glebov, G.G.; Ivshina, I.B. Effects of Nickel Nanoparticles on Rhodococcus Cell Surface Morphology and Nanomechanical Properties. Nanomaterials (Basel) 2022, 12, https://doi.org/10.3390/nano12060951.
1.
Kovriznych, J.A.; Sotnikova, R.; Zeljenkova, D.; Rollerova, E.; Szabova, E. Long-Term (30 Days) Toxicity of NiO Nanoparticles for Adult Zebrafish Danio Rerio. Interdiscip Toxicol 2014, 7, 23–26, https://doi.org/10.2478/intox-2014-0004.
1.
Kong, L.; Gao, X.; Zhu, J.; Zhang, T.; Xue, Y.; Tang, M. Reproductive Toxicity Induced by Nickel Nanoparticles in Caenorhabditis Elegans. Environ Toxicol 2017, 32, 1530–1538, https://doi.org/10.1002/tox.22373.
1.
Ko, K.S.; Kong, I.C. Influence of Incubation Conditions on the Nanoparticles Toxicity Based on Seed Germination and Bacterial Bioluminescence. Journal of nanoscience and nanotechnology 2017, 17, 2382–2389, https://doi.org/10.1166/jnn.2017.13098.
1.
Kleandrova, V.V.; Luan, F.; Gonzalez-Diaz, H.; Ruso, J.M.; Melo, A.; Speck-Planche, A.; Cordeiro, M.N. Computational Ecotoxicology: Simultaneous Prediction of Ecotoxic Effects of Nanoparticles under Different Experimental Conditions. Environment international 2014, 73, 288–294, https://doi.org/10.1016/j.envint.2014.08.009.
1.
Kheirallah, D.A.M.; El-Samad, L.M.; Abdel-Moneim, A.M. DNA Damage and Ovarian Ultrastructural Lesions Induced by Nickel Oxide Nano-Particles in Blaps Polycresta (Coleoptera: Tenebrionidae). The Science of the total environment 2021, 753, 141743, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141743.
1.
Jayaseelan, C.; Abdul Rahuman, A.; Ramkumar, R.; Perumal, P.; Rajakumar, G.; Vishnu Kirthi, A.; Santhoshkumar, T.; Marimuthu, S. Effect of Sub-Acute Exposure to Nickel Nanoparticles on Oxidative Stress and Histopathological Changes in Mozambique Tilapia, Oreochromis Mossambicus. Ecotox Environ Safe 2014, 107, 220–228, https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.06.012.
1.
Kheirallah, D.A.M.; Ali, A.M.; Osman, S.E.; Shouman, A.M. Nickel Oxide Nanoparticles Induce Genotoxicity and Cellular Alterations in the Ground Beetle Blaps Polycresta (Coleoptera: Tenebrionidae). Toxicol Ind Health 2021, 37, 408–430, https://doi.org/10.1177/07482337211000988.
1.
Kanwal, Z.; Raza, M.A.; Manzoor, F.; Riaz, S.; Jabeen, G.; Fatima, S.; Naseem, S. A Comparative Assessment of Nanotoxicity Induced by Metal (Silver, Nickel) and Metal Oxide (Cobalt, Chromium) Nanoparticles in Labeo Rohita. Nanomaterials (Basel) 2019, 9, https://doi.org/10.3390/nano9020309.
1.
Kanold, J.M.; Wang, J.; Brummer, F.; Siller, L. Metallic Nickel Nanoparticles and Their Effect on the Embryonic Development of the Sea Urchin Paracentrotus Lividus. Environmental pollution 2016, 212, 224–229, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.01.050.
1.
Josko, I.; Oleszczuk, P. Influence of Soil Type and Environmental Conditions on ZnO, TiO(2) and Ni Nanoparticles Phytotoxicity. Chemosphere 2013, 92, 91–99, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.02.048.
1.
Ispas, C.; Andreescu, D.; Patel, A.; Goia, D.V.; Andreescu, S.; Wallace, K.N. Toxicity and Developmental Defects of Different Sizes and Shape Nickel Nanoparticles in Zebrafish. Environmental science & technology 2009, 43, 6349–6356, https://doi.org/10.1021/es9010543.
1.
Hou, J.; Liu, H.; Wang, L.; Duan, L.; Li, S.; Wang, X. Molecular Toxicity of Metal Oxide Nanoparticles in Danio Rerio. Environmental science & technology 2018, 52, 7996–8004, https://doi.org/10.1021/acs.est.8b01464.
1.
Gurkan, S.E. Impact of Nickel Oxide Nanoparticles (NiO) on Oxidative Stress Biomarkers and Hemocyte Counts of Mytilus Galloprovincialis. Biological trace element research 2022, 200, 3429–3441, https://doi.org/10.1007/s12011-022-03189-4.
1.
Gong, N.; Shao, K.; Che, C.; Sun, Y. Stability of Nickel Oxide Nanoparticles and Its Influence on Toxicity to Marine Algae Chlorella Vulgaris. Mar Pollut Bull 2019, 149, 110532, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110532.
1.
Gallo, A.; Boni, R.; Buttino, I.; Tosti, E. Spermiotoxicity of Nickel Nanoparticles in the Marine Invertebrate Ciona Intestinalis (Ascidians). Nanotoxicology 2016, 10, 1096–1104, https://doi.org/10.1080/17435390.2016.1177743.
1.
Hanna, S.K.; Miller, R.J.; Zhou, D.; Keller, A.A.; Lenihan, H.S. Accumulation and Toxicity of Metal Oxide Nanoparticles in a Soft-Sediment Estuarine Amphipod. Aquatic toxicology 2013, 142–143, 441–446, https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2013.09.019.
1.
Griffitt, R.J.; Luo, J.; Gao, J.; Bonzongo, J.C.; Barber, D.S. Effects of Particle Composition and Species on Toxicity of Metallic Nanomaterials in Aquatic Organisms. Environmental toxicology and chemistry / SETAC 2008, 27, 1972–1978, https://doi.org/10.1897/08-002.1.
1.
Gong, N.; Shao, K.; Feng, W.; Lin, Z.; Liang, C.; Sun, Y. Biotoxicity of Nickel Oxide Nanoparticles and Bio-Remediation by Microalgae Chlorella Vulgaris. Chemosphere 2011, 83, 510–516, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.12.059.
1.
Gomes, S.I.L.; Roca, C.P.; Scott-Fordsmand, J.J.; Amorim, M.J.B. High-Throughput Transcriptomics: Insights into the Pathways Involved in (Nano) Nickel Toxicity in a Key Invertebrate Test Species. Environmental pollution 2019, 245, 131–140, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.10.123.
1.
Germande, O.; Beaufils, F.; Daffe, G.; Gonzalez, P.; Mornet, S.; Bejko, M.; Errera, M.H.; Lacomme, S.; Gontier, E.; Guibert, C.; et al. Cellular and Molecular Mechanisms of NiONPs Toxicity on Eel Hepatocytes HEPA-E1: An Illustration of the Impact of Ni Release from Mining Activity in New Caledonia. Chemosphere 2022, 303, 135158, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135158.
Skip to content