Ródium a jeho využitie

Ródium s chemickou značkou Rh je drahý kov strieborno-bielej farby. Roku 1803 ho objavil anglický chemik William Hyde Wollaston (o rok skôr sa zaslúžil o objav paládia). Pomenoval ho podľa ružovej farby rhodiových zlúčenín. Názov totiž pochádza z gréčtiny, kde rhodon znamená ružový.

Spolu s paládiom a ruténiom patrí ródium medzi takzvané ľahké platinové kovy. Celú skupinu platinových kovov (tzv. PGM - Platinum Group Metals) tvoria ešte tri ťažké platinové kovy: osmium, platina a irídium. Ródium sa vyznačuje veľmi dobrou chemickou stálosťou a odolnosťou, stredne dobrou elektrickou a tepelnou vodivosťou a pomerne vysokou tvrdosťou. Patrí medzi ušľachtilé kovy. Má vysokú teplotu topenia (takmer 1964 ° C; pre porovnanie zlato sa topí pri 1063 ° C). Veľmi neochotne sa rozpúšťa iba v tých najsilnejších kyselinách.
Ródium a jeho použitie

Ródium a celá skupina PGM kovov sa najviac používa v priemyselnej výrobe. Skôr okrajové - ale z nášho pohľadu to zaujímavejšie - je využitie paládia, ruténia a ródia (čierneho alebo bieleho) k pokovovaniu v šperkárstve.

K pokovovaniu môže dôjsť galvanicky v galvanickej kúpeli alebo kontaktne pomocou špeciálneho pera. Kontaktné pokovovanie sa však hodí len pre malé plochy či jemné korekcie. Na trhu nájdeme dva roztoky ródia pre galvanické kúpele: ródium biele a čierne. V ateliéri KLENOTA používame iba to biele, ktoré šperk rozžiari krásnym strieborno-bielym leskom. Pri použití čierneho ródia získa klenot antracitovo čierny lesklý povrch.

Prečo na šperky používame pokovovanie?

S galvanickým pokovovaním ródiom sa stretneme u šperkov z bieleho zlata a zo striebra. U strieborných šperkov ródiová vrstva výrazne zvyšuje ich lesk a funguje ako ochrana proti prirodzenej oxidácii. Túto oxidáciu, známu ako černanie, spôsobuje vlhkosť, vzduch a pot. Pred agresívnym potom nemusí strieborný šperk ochrániť ani ródium.

V prípade bieleho zlata ide skôr o trend. Zlato totiž na rozdiel od striebra nie je náchylné k zmenám farby. Biele zlato má prirodzene žltkastý vzhľad, a ak ho pokovujeme, získame žiarivo biely šperk. Tiež u zlata ale ródium plní aj ochrannú funkciu. Pokiaľ dôjde k poškriabaniu šperku, pri obnove sa obrúsi hlavne vrstvička ródia a klient tak príde o menej zlata než pri obnove nepokovovaného šperku. Celkové straty však nebývajú veľké - pohybujú sa v stotinách, maximálne desatinách gramu (záleží na veľkosti šperku a miere poškodenia).

Je dobré mať na pamäti, že sa každé pokovovanie časom zotrie. Mieru opotrebenia môžete znížiť napríklad tým, že pokovované prstene nebudete nosiť na susedných prstoch. Aj tak je dobré z času na čas pokovovanie obnoviť. Celý šperk bude potom vyzerať takmer ako nový.

Princíp galvanického pokovovania

Galvanické pokovovanie je proces, počas ktorého pomocou jednosmerného elektrického prúdu prechádzajú ióny kovu z roztoku alebo elektródy (anódy) na druhú elektródu (katódu), kde vytvárajú povlak. Buď sa teda používa anóda z požadovaného kovu, ktorá sa postupne rozpúšťa a ióny kovu z nej prechádzajú na katódu. Alebo sa používa roztok, v ktorom je kov určený na pokovovanie predmetu rozptýlený v podobe komplexov alebo iónov. V šperkárstve sa využíva druhá metóda.

Pokovovanie pomocou roztoku zahŕňa tieto operácie: odmastenie, aktiváciu povrchu a samotné galvanické pokovovanie, po každom z týchto krokov navyše opláchnutie vodou. Aktivácia povrchu sa vykonávať nemusí (slúži najmä na odstránenie zoxidovanej vrstvičky z povrchu predmetov a skvalitňuje výsledné pokovovanie). K pokovovaní teda potrebujeme zariadenie so 4 alebo 6 nádobami. Ešte pred týmto procesom by sa mal šperk vyčistiť v ultrazvuku a nemali by na ňom byť viditeľné zvyšky leštiacej pasty či ďalších nečistôt.

Proces ródiovania šperkov

Pre pokovovanie šperkov KLENOTA používame zariadenie so 4 nádobami. V dvoch nádobách sa nachádzajú chemikálie, v zostávajúcich dvoch destilovaná voda pre oplachovanie. V nádobách s chemikáliami sú ponorené anódy. Ako katódu používame niekoľko háčikov z vodivého kovu (napríklad z medi alebo striebra). Na háčiky sa zavesia šperky, ktoré sa majú pokovovať.

Prvá z chemických látok používaných pri pokovovaní je takzvaný odmasťovač. Ten nájdeme v prvej nádobe. Odmasťovací roztok sa pripravuje zo špeciálnej soli rozpustenej vo vode (napr. z hydroxidu sodného). Pomocou kúpele odstránime zo šperku všetky nečistoty, prach, organické zvyšky a najmä mastnotu, ktorá by bránila perfektnému pokovovaniu. K odmastení dochádza pomocou elektrického prúdu pri napätí 2,5-3 V. Predmetom ponoreným v kadičke pohybujeme po dobu 30 s až 1 min. Po odmastení nasleduje nádoba s destilovanou vodou pre opláchnutie predmetu. Tu nie je elektrina potreba.

V tretej nádobe nájdeme pokovovaciu tekutinu. Samotná pokovovacia kúpeľ je zjednodušene povedané roztok, v ktorom sú rozptýlené častice či zlúčeniny daného kovu. V prípade ródiovej kúpele to býva kyselina sírová, v ktorej je síran rhoditý. Iným komplexom, ktorý môže niesť ióny ródia, je chlorid rhoditý. Aj pokovovanie prebieha pomocou elektrického prúdu pri napätí 2,5-3 V. Šperkom ponoreným v kadičke pohybujeme po dobu 30 s až 1 min, záleží na jemnosti predmetu a výške napätia. Po skončení tejto fázy predmet niekoľkokrát ponoríme do poslednej kadičky, kde nájdeme opäť vodu. Tá už nemusí byť destilovaná.

Základom kvalitného pokovovania je čistota. Obe oplachové kúpele musia byť bez nečistôt a je potrebné ich často meniť. To isté platí pre odmasťovací kúpeľ, kvalitné odmastenie šperku je totiž kľúčové. U ródiovej kúpele zasa musíme strážiť koncentráciu ródia. Ak je nízka, šperk sa nepodarí súvisle pokovovať a bude presvitať farba pôvodného kovu. Kúpeľ sa teda musí zriediť, v ideálnom prípade však celá vymeniť.

Chyby pri galvanickom pokovovaní

Galvanické pokovovanie môže byť tak trochu alchýmia, než sa podarí správne nastaviť parametre. Ak zvolíme príliš vysokú hodnotu napätia, šperk v mieste kontaktu sčernie. Také miesto je potrebné znovu preleštiť a poródiovať. Pokiaľ dôjde k niekoľkonásobnému ródiovaniu, pokovovaná vrstva bude príliš silná a nekvalitná a časom sa začne odlupovať. Tiež sa stáva, že po opakovanom ródiovaní nie je vrstvička jednoliata a na povrchu sa objavujú škvrny. Preto je lepšie pri opakovanom ródiovaní pôvodnú vrstvičku obrúsiť, šperk znovu preleštiť a ródiovať na čistý povrch. Škvrny sa na čerstvo pokovovanom povrchu môžu objaviť aj vtedy, ak šperk nebol riadne očistený, odmastený a zbavený oxidovanej vrstvy. Takému šperku nepomôže opakované ródiovanie a musí sa prebrúsiť a znovu vyleštiť.

Veľkou (ne)výhodou galvanického pokovovania je fakt, že ródium ukáže všetky nedokonalosti, ktoré na povrchu šperkov zostali. Pokovaním sa tak zvýraznia škrabance, chyby v odliatku, ktoré sa neopravili, alebo zle vyleštené plochy. Vďaka tomu sa však všetky tieto nedostatky ešte môžu opraviť, a ku klientovi sa tak dostane dokonalý šperk.
Kde sa v prírode ródium nachádza

Priemerný obsah ródia v zemskej kôre je iba 0,001 ppm, teda 0,0000001%. Ródium sa v prírode nachádza hlavne v rýdzej podobe, vždy je tvorené jedným stabilným izotopom (103Rh) a vždy ho nájdeme spoločne s inými platinovými kovmi. Medzi minerály obsahujúce ródium radíme kuprorhodsit, čerepanovit, polkanovit alebo miassit. Najväčšie bane nájdeme v JAR a v pohorí Ural, obe sú platinové. Ďalšie náleziská sa nachádzajú v Južnej Amerike, kde je ródium súčasťou zlatonosných rúd. V Kanade je zase prímesou rúd niklu. V Česku sa ložiská PGM kovov vôbec nevyskytujú.

Ródium je pomerne vzácne. Ročne sa vyťaží len cca 25 ton. To sa pochopiteľne odráža na jeho cene. Tá sa riadi najmä dopytom automobilového priemyslu, kde sa ródium spolu s platinou a paládiom používa na výrobu katalyzátorov. Maxima dosiahla roku 2008, kedy sa priemerná cena za trójsku uncu (31,1 g) pohybovala okolo 6 530 USD. Dnešná cena na trhu (jún 2019) je cez 2 895 USD za trójsku uncu. V porovnaní so zlatom, striebrom, platinou alebo paládiom je ródium najdrahšie.

Čím a ako šperky ešte pokovovať?

Pokovovanie mení vzhľad šperku a zvyšuje odolnosť povrchu proti poškodeniu. Môže pomôcť aj pri alergiách: problematický kov sa schová pod vrstvu iného, a nedráždi tak pokožku. Okrem ródia sa šperky dajú galvanicky pokovovať nanesením napríklad zlata, striebra, paládia, ruténia či platiny. Zlatit môžeme všetkými tromi bežnými farbami zlata - žltou, bielou i ružovou. Zlatenie a striebrenie je však pomerne komplikované a nie je vo zlatníctvach bežne ponúkané. Obe kúpele pre galvanické pokovovanie totiž obsahujú kyanid. Pre prácu s týmito roztokmi preto platia oveľa prísnejšie bezpečnostné opatrenia. Stretnúť sa môžeme aj s kúpeľmi medi a niklu, tie ale slúžia najmä ako podkladové vrstvy pred finálnym pokovaním.

Ďalšími metódami, ako zmeniť povrchovú farbu pôvodného kovu, sú riadená oxidácia, CVD metóda (chemická reakcia plynu s vhodným povrchom) alebo napríklad patina. Napríklad striebro sa patinuje sírou pre získanie čierno-hnedého vzhľadu. To vieme aj v našom ateliéri. Zlaté šperky s čiernym povrchom vznikajú niekoľkými spôsobmi: galvanickým pokovovaním čiernym ródiom alebo ruténiom, CVD metódou s použitím karbónu alebo riadenou oxidáciou pomocou kobaltu a medi. Použiť sa môže aj patina, tá ale nie je zďaleka tak stála.

Jedna malá zaujímavosť na záver: Paul McCartney získal v roku 1979 od Guinessovej knihy rekordov špeciálne ocenenie. V tomto prípade však nestačilo striebro, zlato, dokonca ani platina. McCartney dostal za celoživotne najlepšie predávané albumy a celkový prínos hudobnému svetu ródiovú platňu! (V skutočnosti ide ale „iba" o zlatú platňu pokovovanú ródiom.)