El rodio fue descubierto en 1803 por el químico británico William Hyde Wollaston (1766-1828), el mismo año en que también descubrió el paladio. Wollaston, científico versátil que contribuyó a la física, la química y la óptica, trabajaba en el análisis químico del platino crudo procedente de Sudamérica.
Tras disolver el mineral de platino en agua regia (mezcla de ácidos clorhídrico y nítrico), Wollaston precipitó el platino añadiendo cloruro de amonio. Al tratar la solución restante con cloruro de sodio, obtuvo un precipitado rojo-rosado que identificó como una sal de un nuevo elemento. Lo llamó rodio, del griego rhodon, que significa rosa, en referencia al color rosado característico de sus soluciones diluidas de sales.
El descubrimiento del rodio y el paladio por Wollaston, junto con el del osmio y el iridio por Smithson Tennant en el mismo año 1803, completó la familia de los seis metales del grupo del platino. Wollaston mantuvo en secreto su método de descubrimiento durante varios años, lo que le permitió comercializar platino purificado y amasar una considerable fortuna antes de revelar públicamente sus técnicas en 1828.
El rodio (símbolo Rh, número atómico 45) es un metal de transición del grupo 9 de la tabla periódica, perteneciente al grupo de los metales del platino. Su átomo tiene 45 protones, 58 neutrones (para el único isótopo estable \(\,^{103}\mathrm{Rh}\)) y 45 electrones con la configuración electrónica [Kr] 4d⁸ 5s¹.
El rodio es un metal blanco plateado extremadamente brillante, con una de las reflectividades más altas de todos los metales (alrededor del 80% de la luz visible). Tiene una densidad de 12,41 g/cm³, similar a la del rutenio. El rodio cristaliza en una estructura cúbica centrada en las caras (ccc). Es un metal muy duro (dureza Mohs 6) pero más dúctil que el rutenio o el iridio.
El rodio se funde a 1964 °C (2237 K) y hierve a 3695 °C (3968 K). Aunque estas temperaturas son altas, el rodio tiene el punto de fusión más bajo de los metales del grupo del platino después del paladio. El rodio posee una alta conductividad térmica y eléctrica, comparable a la de la plata.
El rodio es notablemente inerte desde el punto de vista químico, resistente a prácticamente todos los ácidos a temperatura ambiente, incluyendo el agua regia. Esta inercia excepcional, combinada con su brillo y resistencia a la corrosión, lo convierte en un material de recubrimiento ideal para joyería y reflectores.
Punto de fusión del rodio: 2237 K (1964 °C).
Punto de ebullición del rodio: 3968 K (3695 °C).
El rodio posee la reflectividad más alta de todos los metales del grupo del platino.
| Isótopo / Notación | Protones (Z) | Neutrones (N) | Masa atómica (u) | Abundancia natural | Vida media / Estabilidad | Desintegración / Observaciones |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Rodio-103 — \(\,^{103}\mathrm{Rh}\,\) | 45 | 58 | 102,905504 u | 100 % | Estable | Único isótopo estable del rodio. El rodio es un elemento mononuclídico. |
| Rodio-101 — \(\,^{101}\mathrm{Rh}\,\) | 45 | 56 | 100,906164 u | Sintético | ≈ 3,3 años | Radiactivo (captura electrónica). Producido por activación neutrónica, utilizado en investigación. |
| Rodio-102 — \(\,^{102}\mathrm{Rh}\,\) | 45 | 57 | 101,906843 u | Sintético | ≈ 207 días | Radiactivo (β⁺, captura electrónica). Utilizado como trazador en investigación industrial. |
| Rodio-105 — \(\,^{105}\mathrm{Rh}\,\) | 45 | 60 | 104,905694 u | Sintético | ≈ 35,4 horas | Radiactivo (β⁻). Producto de fisión, utilizado en radiografía industrial. |
N.B.:
Capas electrónicas: Cómo están organizados los electrones alrededor del núcleo.
El rodio tiene 45 electrones distribuidos en cinco capas electrónicas. Su configuración electrónica completa es: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁸ 5s¹, o de manera simplificada: [Kr] 4d⁸ 5s¹. Esta configuración también puede escribirse como: K(2) L(8) M(18) N(16) O(1).
Capa K (n=1): contiene 2 electrones en la subcapa 1s. Esta capa interna está completa y es muy estable.
Capa L (n=2): contiene 8 electrones distribuidos como 2s² 2p⁶. Esta capa también está completa, formando una configuración de gas noble (neón).
Capa M (n=3): contiene 18 electrones distribuidos como 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Esta capa completa contribuye a la pantalla electrónica.
Capa N (n=4): contiene 16 electrones distribuidos como 4s² 4p⁶ 4d⁸. Los ocho electrones 4d son electrones de valencia.
Capa O (n=5): contiene 1 electrón en la subcapa 5s. Este electrón también es un electrón de valencia.
El rodio tiene 9 electrones de valencia: ocho electrones 4d⁸ y un electrón 5s¹. El rodio presenta principalmente los estados de oxidación +1, +2, +3 y +4, aunque el estado +3 es con mucho el más común y estable. El estado de oxidación +3 aparece en la mayoría de los compuestos de rodio, notablemente el tricloruro de rodio (RhCl₃) y el óxido de rodio(III) (Rh₂O₃).
El estado +1 es particularmente importante en la catálisis homogénea, donde los complejos de rodio(I) como el catalizador de Wilkinson [RhCl(PPh₃)₃] se utilizan ampliamente para la hidrogenación de alquenos. Los estados +2 y +4 son menos comunes pero existen en algunos complejos de coordinación. El rodio metálico corresponde al estado de oxidación 0.
El rodio es uno de los metales más nobles y químicamente inertes. A temperatura ambiente, resiste prácticamente todos los ácidos, incluyendo el agua regia que disuelve el oro y el platino. Solo el ácido sulfúrico concentrado en ebullición puede atacar lentamente al rodio. Esta resistencia excepcional a la corrosión lo hace valioso para aplicaciones que requieren una estabilidad química extrema.
El rodio no se oxida en el aire a temperatura ambiente, conservando indefinidamente su brillo. A alta temperatura (por encima de 600 °C), forma una capa de óxido Rh₂O₃ gris-negro que se descompone espontáneamente por encima de 1100 °C, regenerando el metal puro. Esta descomposición térmica del óxido es una propiedad rara entre los metales.
El rodio puede disolverse por fusión con bisulfatos alcalinos o por ataque electroquímico en ciertas condiciones. El cloro gaseoso a alta temperatura ataca al rodio, formando tricloruro de rodio (RhCl₃), un compuesto rojo-marrón utilizado como precursor para la síntesis de complejos de rodio.
El rodio forma una rica química de coordinación, particularmente con fosfinas, carbonilos y otros ligandos σ-donantes. Los complejos de rodio están entre los catalizadores homogéneos más activos y selectivos conocidos, explotados masivamente en la síntesis orgánica industrial y la química fina.
La aplicación dominante del rodio, que representa más del 80% de la demanda mundial, es en los catalizadores automotrices de tres vías. Estos dispositivos antipolución, obligatorios en los vehículos de gasolina en la mayoría de los países desde la década de 1980, utilizan el rodio por su capacidad única para catalizar eficientemente la reducción de los óxidos de nitrógeno (NOₓ) a nitrógeno y oxígeno.
En un catalizador de tres vías, el platino y el paladio oxidan el monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO₂) y los hidrocarburos no quemados a CO₂ y H₂O, mientras que el rodio reduce simultáneamente los óxidos de nitrógeno (NO, NO₂) a nitrógeno gaseoso inofensivo (N₂). Ningún otro metal compite con la eficiencia del rodio para esta reacción de reducción en las condiciones severas de un escape (altas temperaturas, gases corrosivos, ciclos térmicos).
Cada catalizador automotriz contiene típicamente 1 a 2 gramos de rodio, es decir, alrededor del 10-20% del contenido total de metales del grupo del platino. La demanda automotriz de rodio ha explotado con el endurecimiento de las normas de emisión Euro, EPA y chinas, creando una tensión considerable sobre la oferta limitada de este metal extremadamente raro.
El reciclaje de catalizadores automotrices usados se ha convertido en una fuente importante de rodio, representando alrededor del 30% de la oferta anual. El rodio se recupera de los catalizadores mediante procesos complejos que implican trituración, fusión, disolución química y refinación electrolítica. Las fluctuaciones en el precio del rodio han estimulado el robo masivo de catalizadores en muchos países.
El rodio es regularmente el metal precioso más caro del mundo, superando incluso al oro, platino y paladio. Su precio es extremadamente volátil debido a la oferta muy limitada (alrededor de 30 toneladas por año) y a la demanda inelástica de la industria automotriz, que no puede sustituir el rodio por ningún otro metal para la reducción de NOₓ.
El precio del rodio ha experimentado fluctuaciones espectaculares: alrededor de 500 dólares la onza troy a principios de la década de 2000, pico histórico de más de 10.000 dólares en 2008, caída a 1.000 dólares durante la crisis financiera, aumento gradual a 2.000-3.000 dólares en la década de 2010, y luego una explosión a más de 29.000 dólares la onza en 2021 (casi un millón de dólares por kilogramo) antes de caer a 4.000-6.000 dólares en 2023-2024.
Estas fluctuaciones extremas reflejan los desequilibrios entre una oferta geográficamente muy concentrada (80% en Sudáfrica) y sujeta a interrupciones (huelgas mineras, problemas energéticos), y una demanda automotriz rígida amplificada por la especulación financiera. El mercado del rodio es uno de los más pequeños y opacos de los metales preciosos, con solo unos pocos miles de kilogramos negociados anualmente.
El rodio se sintetiza en las estrellas principalmente mediante el proceso s (captura lenta de neutrones) en estrellas de la rama asintótica de las gigantes (AGB), con contribuciones significativas del proceso r (captura rápida de neutrones) durante supernovas y fusiones de estrellas de neutrones. El rodio-103, único isótopo estable, se encuentra en una región de la curva de estabilidad nuclear favorecida por estos procesos.
La abundancia cósmica del rodio es de aproximadamente 3×10⁻¹⁰ veces la del hidrógeno en número de átomos, lo que lo convierte en uno de los elementos más raros del universo. Esta rareza extrema se explica por su posición desfavorable en la curva de estabilidad nuclear y por las bajas secciones eficaces de captura de neutrones de sus precursores.
Las líneas espectrales del rodio neutro (Rh I) y ionizado (Rh II) son extremadamente difíciles de observar en los espectros estelares debido a la muy baja abundancia cósmica de este elemento. No obstante, se han detectado líneas de rodio en algunas estrellas químicamente peculiares ultraenriquecidas en elementos del proceso s y r.
N.B.:
El rodio es uno de los elementos más raros de la corteza terrestre, con una concentración media de aproximadamente 0,001 ppm (1 parte por mil millones), unas 5.000 veces más raro que el oro y 10.000 veces más raro que la plata. Nunca forma minerales propios, sino que siempre se encuentra asociado a otros metales del grupo del platino en los minerales de platino nativo.
Sudáfrica domina masivamente la producción mundial de rodio con alrededor del 80% de la oferta, principalmente del Complejo de Bushveld, el mayor yacimiento de metales del grupo del platino del mundo. Rusia suministra alrededor del 10%, y el resto proviene de Canadá, Zimbabue y Estados Unidos. La producción mundial total es de unas 30 toneladas al año, lo que convierte al rodio en uno de los metales más raros producidos comercialmente.
El rodio se extrae como subproducto del refinado del platino y el níquel mediante procesos hidrometalúrgicos extremadamente complejos. Tras la disolución en agua regia, la separación por extracción líquido-líquido y la precipitación selectiva, el rodio se purifica mediante destilación de complejos volátiles o por electrólisis. El proceso completo puede durar varios meses y requiere una considerable experiencia metalúrgica.
