Wat is rhodineren of rhoderen?

Rhodineren wordt ook wel rhoderen genoemd en is een verzamelnaam van verschillende technieken waarbij het element rhodium aan de buitenkant van een andere metaalsoort wordt aangebracht. Rhodium is een scheikundig element. Het symbool voor dit element is Rh en atoomnummer 45. De kleur van rhodium is zilverwit. Om die reden wordt rhodium ook wel aangebracht over sierraden. Men past het ook wel toe bij sieraden die van zogenoemd witgoud zijn  gemaakt. het rhodium wordt daarbij aangebracht over het gele goud heen. Het goud verandert daarbij dus niet van kleur.

Rhodineren
Het aanbrengen van rhodium wordt meestal elektrolytisch gedaan. Dat wil zeggen dat het doormiddel van een elektrisch potentiaalverschil wordt aangebracht op een metalen object. De laag die er op aangebracht wordt is meestal erg dun. Soms wel dunner dan 0,1 micron dikte.

Waarom rhodineren?
Rhodium wordt aangebracht om de eigenschappen van een bepaald product te verbeteren. Gunstige  eigenschappen van rhodium zijn de corrosievastheid en hardheid van het materiaal. Als men rhodium op elektrolytische wijze aanbrengt op een metalen product is het product beter beschermd tegen krassen en tegen corrosie. Om die reden is het geschikt om verwerkt te worden in de katalysator van auto’s. Daarnaast is het materiaal geschikt om weerstand te bieden tegen agressieve stoffen. Bovendien heeft het metaal een bepaalde sierwaarde waardoor het voor sierraden wordt gebruikt.

Bestaat witgoud?

Vol trots vertellen sommige mensen dat ze een sieraad hebben gekregen of gekocht van witgoud. Volgens leken is witgoud bijzonder en daardoor waardevoller. De praktijk is echter anders. Witgoud bestaat feitelijk helemaal niet. Goud  is een scheikundig element dat wordt aangeduid met symbool Au en atoomnummer 79. Dit materiaal behoort tot de kopergroep en is een overgangsmetaal. Goud heeft een gele metallic kleur. Deze kleur is een belangrijk kenmerk van goud.

Goud komt in de natuur alleen voor in de kleur geel. Als men spreekt van witgoud, roodgoud, blauwgoud of zelfs groengoud dan heeft men het over goud dat in een legering met andere metalen een andere kleur heeft gekregen. Deze objecten of producten zijn dus niet meer kenmerkend goudkleurig maar zijn door mensen bewerkt om andere kleureigenschappen te krijgen. Witgouden sierraden zijn in de praktijk vaak duurder in aanschaf dan gouden sierraden met een kenmerkende gele kleur. Dit heeft niets met de waarde van het sieraad te maken. Wel heeft het met het proces te maken waarmee het sieraad tot stand komt. Witgoud is een legering waarbij er meestal extra bewerkingstechnieken moeten worden toegepast en dat is in de prijs verwerkt. De waarde van het witgoud is dus niet per definitie hoger dan bij een gewone gouden ring. Het gaat daarbij om het aantal karaat goud dat in de legering is verwerkt.

Witgoudlegering
Witgoud is net als bijvoorbeeld roodgoud een legering. De samenstelling van de legering bepaald de kleur. Witgoud is een legering die over het algemeen bestaat uit een legering van goud met nikkel of palladium. Als men meer nikkel toepast zal de witmetalen kleur van nikkel de gele kleur van goud overtreffen.  Witgoud wordt soms wel verward met zilver omdat de kleuren overeen komen. Witgoud oxideert echter niet althans niet zichtbaar voor een mens, terwijl zilver vaak wel zwart of blauw oxideert. Men kan echter ook een witgoudlegering ook verkrijgen door zilver toe te voegen. Als men voldoende zilver toevoegt zal ook in dat geval de kleur van de gehele legering wit metallic worden. Het maakt in principe niet uit welke elementen voor de legering toegepast worden, het goud zal altijd goudkleurig (geel) blijven als men het goud uit de legering zou zuiveren. Het goud blijft dus altijd ‘geelgoud’.

Voorbeeld van een legering van witgoud is 14 karaat goud, waarbij 58,5% puur (geel) goud is vermengd met een percentage van (41,5%) bestaande uit nikkel of zilver. Door de grote hoeveelheid nikkel en/of zilver krijgt de legering ondanks het percentage goud toch nog een witte kleur.

Witgoud en nikkel
In het verleden gebruikte men voor de vervaardiging van witgoud vaak het metaal nikkel. Nikkel is als materiaal goedkoper dan palladium. In verband met de nikkelafgifte mag nikkel binnen de Europese Unie alleen onder zeer strenge regels worden verwerkt. Daarom gebruikt men tegenwoordig steeds vaker palladium in een witgoudlegering. Tegenwoordig worden er nog wel sieraden gemaakt van goud in combinatie met nikkel. Men gebruikt speciale mengtechnieken om de nikkel opgesloten te houden in goud. Deze mengtechniek wordt toegepast in legeringen van 19 karaat goud.

Rhoderen of rhodineren
Witgouden sierraden kunnen ook op een andere manier worden vervaardigd. Men kan er voor kiezen om de buitenkant van de het sieraad te voorzien van een laagje wit edelmetaal. Men kan bijvoorbeeld een dun laagje rhodium over het sieraad aanbrengen. Dit noemt men ook wel rhodineren of rhoderen. Het rhodineren kan worden vergeleken met verzilveren of vergulden. Er wordt een dun laagje wit rhodium zorgt er voor dat het sieraad een wit metalen kleur heeft. Na verloop van tijd zal deze witte kleur echter slijten en komt de goudkleurige ondergrond van het goud weer tevoorschijn. Soms zegt men dat rhodium er voor zorgt dat het sieraad minder slijtagegevoelig is maar dat is slechts beperkt waar. Rhodium is wel een hard metaal.

Wat zijn uitlaatgassen en hoe ontstaan deze?

Uitlaatgassen zijn gassen die tijdens verbrandingsprocessen in verbrandingsmotoren ontstaan en via een uitlaat worden uitgestoten. Door het verbranden van de brandstof in de motor komen de uitlaatgassen vrij. Deze gassen kunnen niet meer worden gebruikt in de motor en worden daarom via de uitlaat van het voertuig verwijdert.

Uitlaatgassen behoren tot de emissie van een voertuig dat gebruik maakt van een verbrandingsmotor. In uitlaatgassen zitten verschillende stoffen zoals stikstofoxiden (NOx) , koolstofdioxide (CO2),  koolmonoxide (CO) en zwaveldioxide (SO2). Deze stoffen dragen bij aan de verzuring en daarnaast zorgen ze ook voor het broeikaseffect. Dit is vooral het geval bij koolstofdioxide (CO2) dat ook wel broeikasgas wordt genoemd. Verder bevinden zich in uitlaatgassen ook ander schadelijke stoffen zoals kleine roetdeeltjes en fijnstofdeeltjes.

Gevaar van uitlaatgassen
Uitlaatgassen behoren tot de grootste veroorzakers van luchtvervuiling daarom worden internationaal afspraken gemaakt over het reduceren van uitlaatgassen in de atmosfeer. Het probleem van de uitlaatgassen en het daaraan verbonden broeikaseffect is regelmatig het belangrijkste onderwerp op wereldwijde bijeenkomsten over milieu en duurzaamheid.

Verschillende steden in de wereld hebben te maken met smog die ontstaat door de uitlaatgassen van motorvoertuigen die in de steden rondrijden. Deze uitlaatgassen zorgen er voor dat mensen het benauwd krijgen en moeilijk kunnen ademhalen. Daarnaast zorgt de fijnstof en roet voor dichte ‘mist’ in gebieden waar de emissie van uitlaten onvoldoende weg kan komen.

Filteren van uitlaatgassen
Er worden verschillende maatregelen genomen om de schadelijke stoffen in uitlaatgassen te beperken. Sinds 1 januari 1993 dienen alle auto’s die rijden op benzine een katalysator te bevatten die koolwaterstoffen, koolmonoxide en stikstofoxiden omzetten in waterdamp, koolstofdioxide en stikstof. Omdat de werking van de katalysator via drie reacties gebeurd wordt ook wel gesproken over een driewegkatalysator. Ondanks deze verplichte technische voorziening in auto’s komt er nog steeds veel schadelijke emissie ten gevolge van uitlaatgassen in de atmosfeer.

Wat is een katalysator of driewegkatalysator?

De katalysator bevindt zich onder  de auto. Hier is de katalysator als element vlak na de motor ingebouwd in het uitlaatsysteem. Een katalysator is een systeem dat bestaat uit kostbare materialen en is in het uitlaatsysteem ingebouwd om giftige en schadelijke gassen uit de uitlaatgassen te verwijderen.

In feite zet de katalysator de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen om in onschadelijke stoffen. Dit gebeurd doormiddel van een chemisch proces. Een katalysator kan alleen worden toegepast indien gebruik wordt gemaakt van loodvrije benzine als brandstof.

Katalysator verplicht
Autofabrikant Volvo bouwde als eerste deze katalysator in haar voertuigen in vanaf 1978. In de periode tussen 1980 en 2000 werden steeds meer auto’s uitgerust met een katalysator en werd de platina-rhodium katalysator steeds meer verplicht gesteld in Europa. Auto’s die rijden op benzine met een cilinderinhoud van twee liter of meer moeten sinds oktober 1989 verplicht worden uitgerust met een katalysator. Alle overige auto’s die een benzinemotor hebben moeten sinds 1 januari 1993 eveneens met een katalysator zijn uitgerust.

Waaruit bestaat een katalysator?
De katalysator bestaat uit een monolithische drager van cordieriet, dit is een magnesium-aluminium-silicaat. De monolithische drager is van hoogsmeltend keramisch materiaal vervaardigd en bevat een honingraatachtige celstructuur. De verschillende wanden van de cellen zijn bedekt met aluminiumoxide. De metalen die waarmee de katalysator is geïmpregneerd zijn onder andere palladium, rhodium en platina. De katalysator is geplaatst in een thermische isolatie. Daar omheen zit een roestvaststalen omhulsel.

Welke stoffen zet de katalysator om?
De uitstoot van een auto wordt ook wel emissie genoemd. De katalysator zet een aantal schadelijke stoffen in deze emissie om. De stoffen die omgezet worden zijn de volgende:

  • HC = koolwaterstoffen
  • CO = koolmonoxide
  • NOx = stikstofoxiden

Deze schadelijke stoffen worden door de katalysator omgezet in minder schadelijke stoffen. De stoffen die tijdens het proces in de katalysator ontstaan zijn:

  • H2O = dit is waterdamp en niet schadelijk voor de gezondheid.
  • CO2 = koolstofdioxide. Deze stof is niet direct schadelijk maar zorgt wel voor het broeikaseffect.
  • N2 = stikstof is niet schadelijk voor de gezondheid. Ongeveer 78 procent van de lucht die wij inademen bestaat uit dit gas.

Driewegkatalysator
De naam driewegkatalysator is afgeleid van de drie reacties die tijdens het katalytisch reinigen van uitlaatgassen door de katalysator worden uitgevoerd. Deze drie reacties zijn als volgt:

1. De eerste reactie is: 2 CO(g) + 2 NO(g) → N2(g) + 2 CO2(g)
2. De tweede reactie is: CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)
3. De derde reactie is: 4 CxHy(g) + (4x+y) O2(g) → 2y H2O(g) + 4x CO2(g)

De bovenstaande reacties zijn de drie hoofdreacties van een katalysator. Naast deze hoofdreacties treden er in de katalysator nog een aantal nevenreacties op.  In het kort reduceert het rhodium NO en oxideert het platina CO en de koolwaterstoffen. De rhodium en platina kunnen worden vervangen  door palladium. De werking van de driewegkatalysator blijft hetzelfde.

Wat zijn overgangsmetalen en welke overgangsmetalen zijn er?

Overgangsmetalen worden ook wel transitiemetalen óf nevengroepelementen genoemd. Deze groep elementen is ingedeeld in het D-blok van het zogenoemde periodiek systeem der elementen. Overgangsmetalen zijn beperkt aanwezig op aarde. Alleen het overgangsmetaal ijzer, aangeduid met symbool Fe, komt zeer veel voor op aarde. Dit komt omdat ijzer een stabiel element is. Veel overgangsmetalen zijn geschikt voor vormen het van coördinatieverbindingen. Dit komt omdat overgangsmetalen beschikken over vrije atoomorbitalen. Overgangsmetalen worden ook toegepast als katalysator in organische syntheses. Het aantal overgangsmetalen is zeer divers. In de techniek worden overgangsmetalen op verschillende manieren toegepast.

Welke overgangsmetalen zijn er?
Er zijn verschillende overgangsmetalen. Deze metalen worden onderverdeeld in vier groepen, deze groepen zijn als volgt:

  • 3D-overgangsmetalen van scandium tot zink
  • 4D-overgangsmetalen van yttrium tot cadmium
  • 5D-overgangsmetalen van hafnium tot kwik
  • 6D-overgangsmetalen van rutherfordium tot copernicium

Hieronder zijn de verschillende overgangsmetalen per groep benoemd. Hierbij wordt het symbool genoemd en het atoomnummer. Deze atoomnummers komen uit het D-blok van het periodiek systeem der elementen.

3D-overgangsmetalen

  • Scandium, symbool Sc en atoomnummer 21.
  • Titanium of titaan, symbool Ti en atoomnummer 22.
  • Vanadium, symbool V en atoomnummer 23.
  • Chroom of chromium, symbool Cr en atoomnummer 24.
  • Mangaan, symbool Mn en atoomnummer 25.
  • IJzer, symbool Fe (de afkorting is afkomstig van het Latijnse woord voor ijzer: ferrum) en atoomnummer 26.
  • Kobalt, symbool Co en atoomnummer 27.
  • Nikkel, symbool Ni en atoomnummer 28.
  • Koper, symbool Cu en atoomnummer 29.
  • Zink, symbool Zn en atoomnummer 30.

4D-overgangsmetalen

  • Yttrium, symbool Y en atoomnummer 39.
  • Zirkonium of zirkoon, symbool Zr en atoomnummer 40.
  • Niobium, symbool Nb en atoomnummer 41.
  • Molybdeen, symbool Mo en atoomnummer 42.
  • Technetium, symbool Tc en atoomnummer 43.
  • Ruthenium, symbool Ru en atoomnummer 44.
  • Rhodium, symbool Rh en atoomnummer 45.
  • Palladium, symbool Pd en atoomnummer 46.
  • Zilver, symbool Ag en atoomnummer 47.
  • Cadmium, symbool Cd en atoomnummer 48.

5D-overgangsmetalen

  • Hafnium, symbool Hf en atoomnummer 72.
  • Tantaal of tantalium, symbool Ta en atoomnummer 73.
  • Wolfraam, symbool W en atoomnummer 74.
  • Renium voorheen ook wel rhenium,  symbool Re en atoomnummer 75.
  • Osmium, symbool Os en atoomnummer 76.
  • Iridium, symbool Ir en atoomnummer 77.
  • Platina, symbool Pt en atoomnummer 78.
  • Goud, symbool Au en atoomnummer 79.
  • Kwik ook wel kwikzilver, symbool Hg (deze afkorting is afgeleid van van het Griekse hydrargyrum) atoomnummer 80.

6D-overgangsmetalen

  • Rutherfordium, symbool Rf en atoomnummer 104.
  • Dubnium, symbool Db en atoomnummer 105.
  • Seaborgium, symbool Sg en atoomnummer 106.
  • Bohrium,  symbool Bh en atoomnummer 107.
  • Hassium, symbool Hs en atoomnummer 108.
  • Meitnerium, symbool Mt en atoomnummer 109.
  • Darmstadtium, Ds en atoomnummer 110.
  • Copernicium (symbool Cn), werd in het verleden ook wel ununbium (symbool Uub) genoemd. Atoomnummer 112.