Rhodium s chemickou značkou Rh je drahý kov stříbrně bílé barvy. Roku 1803 ho objevil anglický chemik William Hyde Wollaston (o rok dříve se zasloužil o objev palladia). Pojmenoval ho podle růžové barvy rhodiových sloučenin. Název totiž pochází z řečtiny, kde rhodon znamená růžový.
Spolu s palladiem a rutheniem patří rhodium mezi takzvané lehké platinové kovy. Celou skupinu platinových kovů (tzv. PGM – Platinum Group Metals) tvoří ještě tři těžké platinové kovy: osmium, platina a iridium. Rhodium se vyznačuje velice dobrou chemickou stálostí a odolností, středně dobrou elektrickou a tepelnou vodivostí a poměrně vysokou tvrdostí. Patří mezi ušlechtilé kovy. Má vysokou teplotu tání (téměř 1964 °C; pro srovnání zlato taje při 1063 °C). Velmi neochotně se rozpouští pouze v těch nejsilnějších kyselinách.
Rhodium a jeho použití
Rhodium a celá skupina PGM kovů se nejvíce používá v průmyslové výrobě. Spíše okrajové – ale z našeho pohledu to zajímavější – je využití palladia, ruthenia a rhodia (černého nebo bílého) k pokovování ve šperkařství.
K pokovení může dojít galvanicky v galvanické lázni nebo kontaktně pomocí speciálního pera. Kontaktní pokovování se však hodí pouze pro malé plochy či jemné korekce. Na trhu najdeme dva roztoky rhodia pro galvanické lázně: rhodium bílé a černé. V ateliéru KLENOTA používáme pouze to bílé, které šperk rozzáří krásným stříbrnobílým leskem. Při použití černého rhodia získá klenot antracitově černý lesklý povrch.
Proč se šperky pokovují?
S galvanickým pokovením rhodiem se setkáme u šperků z bílého zlata a ze stříbra. U stříbrných šperků rhodiová vrstva výrazně zvyšuje jejich lesk a funguje jako ochrana proti přirozené oxidaci. Tuto oxidaci, známou jako černání, způsobuje vlhkost, vzduch a pot. Před agresivním potem nemusí stříbrný šperk ochránit ani rhodium.
V případě bílého zlata jde spíše o trend. Zlato totiž na rozdíl od stříbra není náchylné ke změnám barvy. Bílé zlato má přirozeně nažloutlý vzhled, a pokud ho pokovíme, získáme zářivě bílý šperk. Také u zlata ale rhodium plní i ochrannou funkci. Pokud dojde k poškrábání šperku, při obnově se obrousí hlavně vrstvička rhodia, a klient tak přijde o méně zlata než při obnově nepokoveného šperku. Celkové ztráty ovšem nebývají velké – pohybují se v setinách, maximálně desetinách gramu (záleží na velikosti šperku a míře poškození).
Je dobré mít na paměti, že se každé pokovení časem setře. Míru opotřebení můžete snížit například tím, že pokovené prsteny nebudete nosit na sousedních prstech. I tak je dobré čas od času pokovení obnovit. Celý šperk bude potom vypadat téměř jako nový.
Princip galvanického pokovování
Galvanické pokovování je proces, během kterého pomocí stejnosměrného elektrického proudu přecházejí ionty kovu z roztoku či elektrody (anody) na druhou elektrodu (katodu), kde vytvářejí povlak. Buď se tedy používá anoda z požadovaného kovu, která se postupně rozpouští a ionty kovu z ní přecházejí na katodu. Nebo se používá roztok, v němž je kov určený k pokovení předmětu rozptýlen v podobě komplexů nebo iontů. Ve šperkařství se využívá druhá metoda.
Pokovení pomocí roztoku zahrnuje tyto operace: odmaštění, aktivaci povrchu a samotné galvanické pokovení, po každém z těchto kroků navíc opláchnutí vodou. Aktivace povrchu se provádět nemusí (slouží zejména k odstranění zoxidované vrstvičky z povrchu předmětů a zkvalitňuje výsledné pokovení). K pokovení tedy potřebujeme zařízení se 4 nebo 6 nádobami. Ještě před tímto procesem by se měl šperk vyčistit v ultrazvuku a neměly by na něm být patrné zbytky leštící pasty či dalších nečistot.
Proces rhodiování šperků
Pro pokovení šperků KLENOTA používáme zařízení se 4 nádobami. Ve dvou nádobách se nacházejí chemikálie, ve zbývajících dvou destilovaná voda pro oplachování. V nádobách s chemikáliemi jsou ponořeny anody. Jako katodu používáme několik háčků z vodivého kovu (například z mědi nebo stříbra). Na háčky se navěsí šperky, které se mají pokovit.
První z chemických látek používaných při pokovování je takzvaný odmašťovač. Ten najdeme v první nádobě zařízení. Odmašťovací roztok se připravuje ze speciální soli rozpuštěné ve vodě (např. z hydroxidu sodného). Pomocí lázně odstraníme ze šperku všechny nečistoty, prach, organické zbytky a zejména mastnotu, která by bránila perfektnímu pokovení. K odmaštění dochází pomocí elektrického proudu při napětí 2,5–3 V. Předmětem ponořeným v kádince pohybujeme po dobu 30 s až 1 min. Po odmaštění následuje nádoba s destilovanou vodou pro opláchnutí předmětu. Zde není elektřina potřeba.
Ve třetí nádobě najdeme pokovovací tekutinu. Samotná pokovovací lázeň je zjednodušeně řečeno roztok, ve kterém jsou rozptýleny částice či sloučeniny daného kovu. V případě rhodiovací lázně to bývá kyselina sírová, ve které je síran rhoditý. Jiným komplexem, který může nést ionty rhodia, je chlorid rhoditý. I pokovení probíhá pomocí elektrického proudu při napětí 2,5–3 V. Šperkem ponořeným v kádince pohybujeme po dobu 30 s až 1 min, záleží na jemnosti předmětu a výšce napětí. Po skončení této fáze předmět několikrát ponoříme do poslední kádinky, kde najdeme opět vodu. Ta už nemusí být destilovaná.
Základem kvalitního pokovení je čistota. Obě oplachové lázně musejí být bez nečistot a je třeba je často měnit. Totéž platí pro odmašťovací lázeň, kvalitní odmaštění šperku je totiž klíčové. U rhodiové lázně zase musíme hlídat koncentraci rhodia. Pokud je nízká, šperk se nepodaří souvisle pokovit a bude prosvítat barva původního kovu. Lázeň se tedy musí naředit, v ideálním případě však celá vyměnit.
Chyby při galvanickém pokovování
Galvanické pokovování může být tak trochu alchymie, než se podaří správně nastavit parametry. Pokud zvolíme příliš vysokou hodnotu napětí, šperk v místě kontaktu zčerná. Takové místo je třeba znovu přeleštit a porhodiovat. Pokud dojde k několikanásobnému rhodiování, pokovená vrstva bude příliš silná a nekvalitní a časem se začne odlupovat. Také se stává, že po opakovaném rhodiování není vrstvička jednolitá a na povrchu se objevují skvrny. Proto je lepší při opakovaném rhodiování původní vrstvičku obrousit, šperk znovu přeleštit a rhodiovat na čistý povrch. Skvrny se na čerstvě pokoveném povrchu mohou objevit i tehdy, pokud šperk nebyl řádně očištěn, odmaštěn a zbaven oxidované vrstvy. Takovému šperku nepomůže opakované rhodiování a musí se přebrousit a znovu vyleštit.
Velkou (ne)výhodou galvanického pokovení je fakt, že rhodium ukáže všechny nedokonalosti, které na povrchu šperků zůstaly. Pokovením se tak zvýrazní škrábance, chyby v odlitku, které se neopravily, nebo špatně vyleštěné plochy. Díky tomu se však všechny tyto nedostatky ještě mohou opravit, a ke klientovi se tak dostane dokonalý šperk.
Kde se v přírodě rhodium nachází
Průměrný obsah rhodia v zemské kůře je pouhých 0,001 ppm, tedy 0,0000001 %. Rhodium se v přírodě nachází hlavně v ryzí podobě, vždy je tvořeno jedním stabilním izotopem (103Rh) a vždy ho najdeme společně s jinými platinovými kovy. Mezi minerály obsahující rhodium řadíme kuprorhodsit, čerepanovit, polkanovit nebo miassit. Největší doly najdeme v JAR a v pohoří Ural, oba jsou platinové. Další naleziště se nacházejí v Jižní Americe, kde je rhodium součástí zlatonosných rud. V Kanadě je zase příměsí rud niklu. V Česku se ložiska PGM kovů vůbec nevyskytují.
Rhodium je poměrně vzácné. Ročně se vytěží pouze cca 25 tun. To se pochopitelně odráží na jeho ceně. Ta se řídí zejména poptávkou automobilového průmyslu, kde se rhodium spolu s platinou a palladiem používá k výrobě katalyzátorů. Maxima dosáhla roku 2008, kdy se průměrná cena za trojskou unci (31,1 g) pohybovala okolo 6 530 USD. Dnešní cena na trhu (červen 2019) je přes 2 895 USD za trojskou unci. V porovnání se zlatem, stříbrem, platinou či palladiem je rhodium nejdražší.
Čím a jak se šperky ještě pokovují?
Pokovení mění vzhled šperku a zvyšuje odolnost povrchu proti poškození. Může pomoci i při alergiích: problematický kov se schová pod vrstvu jiného, a nedráždí tak pokožku. Kromě rhodia se šperky galvanicky pokovují například zlatem, stříbrem, palladiem, rutheniem či platinou. Zlatit můžeme všemi třemi běžnými barvami zlata – žlutou, bílou i růžovou. Zlacení a stříbření je ovšem poměrně komplikované a není ve zlatnictvích běžně nabízeno. Obě lázně pro galvanické pokovení totiž obsahují kyanid. Pro práci s těmito roztoky proto platí mnohem přísnější bezpečnostní opatření. Setkat se můžeme i s mědící a niklovací lázní, ty ale slouží zejména jako podkladové vrstvy před finálním pokovením.
Dalšími metodami, jak změnit povrchovou barvu původního kovu, jsou řízená oxidace, CVD metoda (chemická reakce plynu s vhodným povrchem) nebo třeba patina. Například stříbro se patinuje sírou pro získání černohnědého vzhledu. To umíme i v našem ateliéru. Zlaté šperky s černým povrchem vznikají několika způsoby: galvanickým pokovením černým rhodiem nebo rutheniem, CVD metodou s použitím karbonu či řízenou oxidací pomocí kobaltu a mědi. Použít se může i patina, ta ale není zdaleka tak stálá.
Jedna malá zajímavost na závěr: Paul McCartney získal v roce 1979 od Guinessovy knihy rekordů speciální ocenění. V tomto případě ale nestačilo stříbro, zlato, dokonce ani platina. McCartney dostal za celoživotně nejlépe prodávaná alba a celkový přínos hudebnímu světu rhodiovou desku! (Ve skutečnosti jde ale „pouze“ o zlatou desku pokovenou rhodiem.)