Ruthenium - element chimic: descriere, istoric și compoziție

Ruthenium este cel mai simplu și mai puțin "nobil" dintre toate metalele din grupul de platină.

Misterios și bogat

Numele și istoria descoperirii rutheniului sunt inextricabil legate de Rusia. La începutul secolului al XIota-X, comunitatea mondială excitat și îngrijorat de vestea că Imperiul Rus a găsit cele mai bogate depozite de platină. Au existat zvonuri că, în Urali, prada acestui metal prețios ar putea fi purtată de o lopată obișnuită. descoperirea zăcămintelor bogate de fapt a fost confirmat în curând de faptul că ministrul de finanțe rus EF Kankrin trimis la decretul regal St. Petersburg Mentă de platină Monedele. În anii următori, circa un milion și jumătate de monede (3.6 și 12 ruble) au fost puse în circulație pentru producția din care au fost cheltuite 20 de tone de metale prețioase.

"Descoperirea" lui Ozanna

Studiul compoziției minereului prețios Ural a fost preluat de profesorul Dorpat-Yuryevsky (acum Tartu), Universitatea Gottfried Ozann. El a ajuns la concluzia că platina este însoțită de trei metale necunoscute - polurane, polinomiale și ruthenium - nume care au fost date de Ozanne însuși. Apropo, el a numit al treilea în onoarea Rusiei (din Ruthenia latină).

Colegii Ozanna din întreaga Europă, condusă de cel mai autoritar chimist suedez Jens Berzelius, au fost extrem de critici față de mesajul profesorului. În încercarea de a se justifica, omul de știință a repetat o serie de experimente, dar nu s-au obținut rezultate anterioare.

Două decenii mai târziu, profesorul de chimie Karl Karlovich Klaus (Universitatea din Kazan) a devenit interesat de lucrările lui Ozanna. El a obținut permisiunea ministrului finanțelor de a obține în laborator al Monetării câteva kilograme de rămășițe de monede pentru reexaminare.

Elementul chimic Kazan al ruteniului

Rus Academicianul AE Arbuzov remarcat în scrierile sale că descoperirea unui nou element în momentul de urgență chimist de lucru necesare si perseverenta, de observare și înțelegere, și cel mai important - un fler experimental subtil. Toate calitățile de mai sus erau inerente celui mai tânăr Karl Klaus.

Cercetătorul de cercetare a avut și semnificație practică - extragerea suplimentară a platinei pure din resturile de minereu. După ce și-a dezvoltat propriul plan de experiment, Klausse a topit materialul de minereu cu nitrați și a extras elemente solubile: osmiu, iridiu, paladiu. Partea insolubilă a fost expusă la un amestec de acizi concentrați ("vodca regală") și distilare. În sedimentul de hidroxid de fier, el a descoperit prezența unui metal necunoscut și a izolat-o mai întâi sub formă de sulfură și apoi - și în pur (aproximativ 6 grame). Profesorul reține pentru element elementul propus de Ozanne, ruthenium.

Deschideți și demonstrați

Dar, după cum sa dovedit, istoria descoperirii elementului chimic al ruteniului tocmai a început. După publicarea în 1844 a rezultatelor studiului, o criză de furtună a căzut pe Klaus. Concluziile omului de știință necunoscut din Kazan au fost primite sceptic de către cei mai mari chimisti din lume. Chiar trimiterea unui eșantion de element nou la Berzelius nu a salvat situația. Potrivit maestrului suedez, rutheniul lui Klaus a fost doar o "descompunere a iridiului necurat".

Doar calitățile deosebite ale lui Karl Karlovich ca analist-chimist și experimentator și o serie de studii adiționale au făcut posibilă dovedirea faptului că omul de știință are dreptate. În 1846, deschiderea a fost recunoscută și confirmată oficial. Pentru munca depusă, Klaus a primit Premiul Demidov al Academiei Ruse de Științe în valoare de 10 mii de ruble. Datorită talentului și perseverenței profesorului de la Kazan, ruthenium a fost adăugat la rangul de platinoizi - primul element descoperit în Rusia (și astăzi, din păcate, școala națională de chimie, singura).

Cercetări ulterioare

Principala problemă chimice studiază iar proprietățile fizice ale ruteniului sunt conținutul extrem de limitat al acestui metal în crusta pământului. De exemplu, în deșeurile de producție de platină (material de lucru al lui Klaus) conținutul său este de aproximativ 1%. Majoritatea chimistilor recunosc ruteniul ca o substanta extrem de nefavorabila pentru studiu. Abundența situațiilor de blocaj cauzează deseori cercetătorii să-și reducă sau să-și suspende activitatea.

Toată viața sa a dedicat studierii proprietăților metalului "incomod" și a compușilor săi, om de știință sovietic SM Starostin. Rezultatul principal al activităților chimiștilor sunt concluzii despre proprietățile nitrozo ruteniu și dificultatea asociată separării metalului pur de uraniu și plutoniu însoțitor. Ce este ruthenium, ca element chimic?

Proprietăți fizice

Ruthenium este un metal a cărui culoare, în funcție de metoda de producție, este în intervalul de la gri-albastru la alb-argintiu. Unele caracteristici fizice ale elementului chimic al ruteniului o fac o substanță unică. Pe langa fragilitatea ridicata (chiar si cristalele de mana sunt usor triturate in praf), ruteniul are o duritate extraordinara - 6,5 pe o scara de duritate mineralogica de 10 puncte (scara Mohs). Este cel mai ușor dintre metalele grupului de platină. Densitate - 12,45 g / cm³. Foarte refractar - temperatura de trecere la o stare lichidă este de 2334 ° C. Când se topește într-un arc electric, se observă evaporarea simultană a metalului. Cu calcinarea la temperaturi înalte în aer liber, elementul "volatilizează" sub formă de tetroxid.

Ruthenium este considerat un grup de superconductori. Metalul prezintă rezistență zero când este răcit la 0,47 K. Această proprietate are o mare importanță din punct de vedere științific și practic. Ca un platinoid de ruthenium - un metal prețios foarte interesant.

Element Ru

Proprietățile metalului "Kazan" sunt în multe privințe tipice pentru reprezentanții grupului VIOTA-IOTA-IOTA (platină). Ruthenium este un element chimic al mesei periodice cu numărul atomic 44, caracterizat prin inerție mare. Are 7 izotopi naturali stabili și 20 de izotopi artificiali cu numere de masă de la 92 la 113.

La temperatura normală, nu este supus oxidării și coroziunii, acizilor și alcalinilor. Când este încălzit peste 400 ° C reacționează cu clorul, la 930 ° C - cu oxigen. Cu unele metale, elementul chimic al ruteniului formează aliaje stabile, numite intermetalide.

În numeroși compuși, el prezintă o valență de la zero la opt. Cele mai importante sunt dioxidul de ruthenium și tetroxidul de ruteniu, sulfura RuS₂ și fluorură RuF₅.

În forma metalică pură, are proprietățile unui catalizator cu o selectivitate ridicată, care îi permite să fie utilizat pentru sinteza unei mari varietăți de substanțe organice și anorganice. Serveste ca cel mai bun adsorbant pentru hidrogen.

Distribuția în natură

Elementul chimic al ruteniului se caracterizează prin raritate extremă și absență în natură. În mediul natural, el formează singurul mineral cunoscut - laurite. Este o substanță solidă sub formă de octaedru mic de culoare fier-negru. Cel mai bogat și cel mai renumit depozit se află pe plăcile de platină de pe insula Borneo (Kalimantan). În Rusia există evoluții în Uralul din mijlocul și sudul Peninsulei Kola, Teritoriile Krasnojarsk și Khabarovsk.

În toți ceilalți compuși naturali, cantitatea de ruteniu nu depășește 0,1%. Urmele de metal se găsesc în unele minereuri de cupru-nichel și roci acide magmatice. Abilitatea de a se concentra și de a acumula ruthenium se găsește în unele plante, printre care se numără și reprezentanții familiei leguminoase.

Conținutul total al elementului din scoarța terestră, potrivit experților, nu depășește 5.000 de tone.

Producția industrială

Elementul de ruteniu este considerat nobil, iar principala sursă a metalului este deșeurile de producție de platină. Liderul fără îndoială în extracția rutheniului (precum și a platinei) este Republica Africa de Sud. Dezvoltarea și producția acestui metal se realizează, de asemenea, de către Rusia, Canada și Zimbabwe. Apropo, această țară este a doua în lume în rezervele explorate de platinoizi.

Cantitatea de ruteniu furnizată pe piață variază de la 17 la 20 de tone pe an. Ciclul de producție pentru producerea elementului durează aproximativ 6 săptămâni și este un lanț continuu de reacții termochimice succesive.

A fost dezvoltată tehnologia de obținere a ruteniului prin iradierea cu neutroni a izotopilor technețiului radioactiv. Dar trebuie remarcat faptul că izolarea metalului pur și stabil, datorită proprietăților sale chimice, imprevizibilității și cunoștințelor insuficiente, rămâne la fel ca înainte vis nerealizabil.

aplicații

Deși toate proprietățile metalului nobil din ruthenium sunt prezente în cea mai mare măsură, distribuția largă în industria de bijuterii nu a primit un element. Este folosit numai pentru a întări aliajele și pentru a oferi ornamente mai scumpe bijuteriilor scumpe.

În ceea ce privește cantitatea de ruthenium consumată, sectoarele industriale se află în următoarea ordine:

1. Electronic.
2. Electrochimică.
3. Chimice.

Proprietățile catalitice ale elementului sunt foarte solicitate. Se utilizează în sinteza acizilor silici și nitrici, în producerea de hidrocarburi saturate, glicerină și polimerizarea etilenei. În industria metalurgică, aditivii de ruthenium sunt utilizați pentru a spori proprietățile anticorozive, conferă rezistență, rezistență chimică și mecanică la aliaje. Izotopii radioactivi ai rutheniului ajută adesea oamenii de știință în desfășurarea cercetărilor științifice.

Mulți compuși ai elementului au fost de asemenea utilizați ca oxidanți și coloranți buni. În special, clorurile sunt utilizate pentru a spori luminescența.

Semnificația biologică

Ruthenium are capacitatea de a se acumula în celulele țesuturilor vii, în principal - mușchi (singurul metal din grupul de platină). Poate provoca apariția reacțiilor alergice, poate avea un efect negativ asupra mucoasei ochilor și a tractului respirator superior.

In medicina, metalul nobil folosit ca mijloc pentru detectarea tesuturilor bolnave. preparate medicinale pe baza sa sunt utilizate pentru tratamentul tuberculozei și a diferitelor infecții, care afectează pielea unei persoane. Din acest motiv, foarte promițătoare este utilizarea capacității de a forma puternic nitrozo ruteniu pentru combaterea bolilor asociate cu concentrația de nitrați în exces din corpul uman (hipertensiune, artrita, șoc septic și epilepsie).

Cine e vina?

Mai recent, oamenii de știință din Europa de Vest sunt serios preocupați public mesajul pe care continentul este în creștere conținutul izotopul radioactiv al ruteniu Ru_106. Auto-educația în experții atmosfera exclude complet. La fel ca eliberarea accidentală de la centralele nucleare, pentru că atunci aerul este necesară prezența radionuclizi cesiu și iod, care nu este susținută de datele experimentale. Impactul acestui izotop în corpul uman, precum și orice element radioactiv, conduce la expunerea de țesuturi și organe, dezvoltarea cancerului. Surse posibile de contaminare, potrivit presei occidentale, situate pe teritoriul Rusiei, Ucraina și Kazahstan.

Ca răspuns, reprezentantul Departamentului de comunicare al Rosatom a declarat că toate companiile de corporații de stat și lucrează în modul normal. Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA), în opinia sa, pe baza propriei sale date de monitorizare, numit acuzațiile în Federația Rusă Adresa nefondată.