Rutenij - kemijski element: opis, povijest i sastav

Rutenij je najlakši i najmanje "plemenit" od svih metali platine skupine.

Tajanstveni i bogati

Ime i povijest otkrića rutena su neraskidivo povezani s Rusijom. Na samom početku XIota-X stoljeća, svjetska javnost bila je zabrinuta i uznemirena vijestima da su najbogatiji naslage platine otkriveni u Ruskom Carstvu. Bilo je glasina da se u Uralima plijen ovog plemenitog metala može nositi običnim lopatom. Otkriće bogatih depozita ubrzo je potvrdilo činjenica da je ruski ministar financija EF Kankrin poslao najvišu dekretu Sankt Petersburgu Mintu oko kovanog novca iz platine. U narednim godinama stavljeno je oko pola milijuna novčića (3,6 i 12 rubalja) za proizvodnju kojih je potrošeno 20 tona plemenitih metala.

Otkriće Ozanne

Istraživanje sastava plemenite rude Ural preuzelo je profesor Dorpat-Yuryevsky (sada Tartu) Sveučilište Gottfried Ozann. Došao je do zaključka da platinu prati tri nepoznata metala - polurane, polinom i rutenij - imena koja su dali sam Ozanne. Usput, nazvao je treću u čast Rusije (od latinske Ruthenije).

Kolege Ozanne u cijeloj Europi, koju je vodio najutorentniji švedski kemičar Jens Berzelius, bili su vrlo kritični prema profesorskoj poruci. U pokušaju opravdavanja sebe, znanstvenik je ponovio niz svojih eksperimenata, ali nisu postignuti nikakvi prethodni rezultati.

Dva desetljeća kasnije, profesor kemije Karl Karlovich Klaus (Sveučilište Kazan) postao je zainteresiran za Ozannina djela. Dobio je dozvolu ministra financija da u laboratoriju novca dobije nekoliko kilograma ostataka novčića radi ponovnog ispitivanja.

Kazanski kemijski element rutenijuma

Ruski akademik AE Arbuzov napomenuo je u svojim djelima da je za otkrivanje novog elementa u to doba kemičar trebao ekstremnu marljivost i ustrajnost, promatranje i uvid, a što je najvažnije, suptilni eksperimentalni njuh. Sve gore navedene osobine bile su svojstvene najmlađem Karl Klausu.

Istraživački znanstvenik imao je i praktično značenje - dodatnu ekstrakciju čiste platine iz ostataka rude. Nakon što je razvio svoj plan eksperimenta, Klausse je fuzioniran materijal rude s nitratom i ekstrahirao topljive elemente: osmij, iridij, paladij. Netopljivi dio bio je izložen mješavini koncentriranih kiselina ("kraljevska votka") i destilacijom. U sedimentu željeznog hidroksida, otkrio je prisutnost nepoznatog metala i prvi je izolirao u obliku sulfida, a zatim - i čistom (oko 6 grama). Profesor je zadržao za element ime koje je predložio Ozanne, rutenij.

Otvori i dokazuje

No, kako se ispostavilo, povijest otkrića kemijskog elementa rutenij je tek počela. Nakon objavljivanja 1844. o rezultatima studije, na Klaus je padala oluja kritike. Zaključci nepoznatog znanstvenika Kazana bili su skeptično primljeni od strane najvećih svjetskih kemičara. Čak i slanje Berzeliusovog uzorka novog elementa nije spasilo situaciju. Prema švedskom majstoru, Klausov rutenio bio je samo "slom nečistog iridija".

Samo su izvanredne osobine Karla Karlovicha kao kemičara-analitičara i eksperimentera te niz dodatnih studija omogućile znanstveniku da dokazuje da je u pravu. Godine 1846. otvaranje je službeno priznato i potvrđeno. Za obavljeni posao, Klaus je dobio nagradu Demidov Ruske akademije znanosti u iznosu od 10 tisuća rubalja. Zahvaljujući talentu i ustrajnosti profesora Kazana, rutenij je dodan u redove platinoida - prvi element otkriven u Rusiji (i danas, nažalost, nacionalna kemijska škola, jedina).

Daljnja istraživanja

Glavni problem studiranje kemijske a fizikalna svojstva rutenijuma su ekstremno ograničeni sadržaj ovog metala u zemljinoj koru. Na primjer, u otpadu proizvodnje platine (radni materijal Klausa) njezin je sadržaj oko 1%. Većina kemičara prepoznaje rutenij kao iznimno nepovoljnu supstancu za proučavanje. Mnoštvo zastoja u situacijama često uzrokuje da istraživači smanje ili suspendiraju svoj rad.

Cijeli život posvetio je proučavanju svojstava "nezgodnog" metala i njegovih spojeva sovjetski znanstvenik SM Starostin. Glavni rezultat aktivnosti kemičara su zaključci o svojstvima rutenijskih nitrosokompleksi i poteškoće povezane sa odvajanjem čistog metala od povezanog urana i plutonija. Što je rutenij, kao kemijski element?

Fizička svojstva

Rutenium je metal čija je boja, ovisno o načinu proizvodnje, u rasponu od sive-plavkaste do srebrno-bijele. Neke fizičke karakteristike kemijskog elementa rutenijuma čine ga jedinstvenom supstancom. Uz visoku krhkost (čak i ručni kristali se lako trituriraju u prah), rutenij ima izvanrednu tvrdoću - 6,5 na skali mineraloške tvrdoće od deset točaka (Mohsova ljestvica). Jedva je najlakši metala platinske grupe. Gustoća - 12,45 g / cm³. Vrlo vatrostalna - temperatura prijelaza u tekuće stanje iznosi 2334 ° C Kada se topi u električnom luku, opaža se istodobno isparavanje metala. S visokonaponskom kalcinom na otvorenom, element "isparava" u obliku tetroksida.

Rutenij se smatra skupinom supravodiča. Metal pokazuje otpor nula kada se ohladi na 0,47 K. Ova svojstva od velike je važnosti sa znanstvenog i praktičnog stajališta. Kao rutenium platinoid - vrlo zanimljiv plemeniti metal.

Element Ru

Osobine metala "Kazan" u mnogočemu su tipične za predstavnike skupine VIOTA-IOTA-IOTA (platina). Rutenij je kemijski element periodičke tablice s atomskim brojem 44, karakteriziranom velikom inercijom. Ima 7 stabilnih prirodnih i 20 umjetnih izotopa s masenim brojevima od 92 do 113.

Pri normalnoj temperaturi ne podliježe oksidaciji i koroziji, kiselinama i lužinama. Kod zagrijavanja iznad 400 ° C reagira s klorom na 930 ° C - s kisikom. S nekim metalima, kemijski element rutenij stvara stabilne legure, zvane intermetalide.

U brojnim spojevima pokazuje valenciju od nula do osam. Najvažniji su rutenij dioksid i rutenij tetroksid, RuS sulfid₂ i RuF fluorid₅.

U čistom obliku metala ima svojstva katalizatora visoke selektivnosti, što omogućuje da se koristi za sintezu širokog spektra organskih i anorganskih tvari. Služi kao najbolji sorbent za vodik.

Distribucija u prirodi

Kemijski element rutenija karakterizira ekstremna rijetkost i odsutnost u prirodi. U prirodnom okolišu čini jedini poznati mineral - lauritis. To je čvrsta tvar u obliku malih oktaedara željezno-crne boje. Najbogatiji i najpoznatiji depozit nalazi se na platonskim plaštima otoka Bornea (Kalimantan). U Rusiji se razvijaju u srednjoj i južnoj Urali, Poluotoku Kola, Krasnojarskoj i Habarovskoj Teritoriji.

U svim ostalim prirodnim spojevima, količina rutenij ne prelazi 0,1%. Tragovi metala nalaze se u nekim bakrenim niklovima i kiselim magmatskim stijenama. Sposobnost koncentriranja i nakupljanja rutenijuma nalazi se u nekim biljkama, među kojima su predstavnici obitelji mahunarki.

Ukupni sadržaj elementa u zemljinoj kori, prema stručnjacima, ne prelazi 5000 tona.

Industrijska proizvodnja

Element rutenije smatra se plemenitim, a glavni izvor metala je proizvodni otpad od platine. Neosporni lider u ekstrakciji rutenijuma (kao i platine) jest Republika Južnoafrička Republika. Razvoj i proizvodnju ovog metala izvode i Rusija, Kanada i Zimbabve. Usput, druga zemlja je druga u svijetu u istraženim rezervama platinoida.

Količina rutenijuma koji se isporučuje na tržištu varira od 17 do 20 tona godišnje. Proizvodni ciklus za proizvodnju elemenata traje oko 6 tjedana i kontinuirani je lanac narednih termokemijskih reakcija.

Razvijena je tehnologija pribavljanja rutenija neutronskim ozračivanjem izotopa radioaktivnog tehniuma. Ali treba napomenuti da izolacija čistog i stabilnog metala, zbog svojih kemijskih svojstava, nepredvidivosti i nedostatnog znanja, ostaje kao i prije nezamisliv san.

aplikacije

Iako su sva svojstva plemenitog metala u ruteniju prisutna u najvećoj mjeri, široka distribucija u industriji nakita nije dobila element. Koristi se samo za ojačavanje legura i skupljih ukrasa skupim nakitom.

S obzirom na količinu potrošenog rutena, industrijski se sektori nalaze u sljedećem redoslijedu:

1. Elektronički.
2. Elektrokemijski.
3. Kemijski.

Katalitička svojstva elementa su vrlo potrebna. Koristi se u sintezi silila i dušičnih kiselina, u proizvodnji zasićenih ugljikovodika, glicerina i polimerizacije etilena. U metalurškoj industriji, aditivi ruteniji koriste se za povećanje antikorozivnih svojstava, pridonose čvrstoći, kemijskoj i mehaničkoj otpornosti na legure. Radioaktivni izotopi rutenij često pomažu znanstvenicima u provođenju znanstvenih istraživanja.

Mnogi spojevi elementa također su korišteni kao dobri oksidanti i boje. Konkretno, kloridi se koriste za poboljšanje luminescencije.

Biološko značenje

Rutenij ima sposobnost akumulirati u stanicama živih tkiva, uglavnom mišića (jedini metal platinske grupe). Može uzrokovati razvoj alergijskih reakcija, imaju negativan učinak na sluznicu očiju i gornji respiratorni trakt.

U medicini se plemeniti metal koristi kao sredstvo za prepoznavanje pogođenih tkiva. Medicinski pripravci na svojoj osnovi koristi za liječenje tuberkuloze i raznih infekcija koje utječu na kožu osobe. Iz tog razloga, vrlo obećavajući je upotreba jake sposobnost da se formira rutenij nitrozo za suzbijanje bolesti koje su povezane s viškom koncentracije nitrata u ljudskom tijelu (hipertenzija, artritis, septički šok i epilepsija).

Tko je kriv?

Nedavno, znanstvenici u Zapadnoj Europi ozbiljno su zabrinuli javnosti rekavši da sadržaj radioaktivnog izotopa rutenij Ru raste preko kontinenta_106. Samoobrazovanje u atmosferi stručnjaci potpuno isključuju. Osim emisije iz nuklearne elektrane, od tada će u zraku biti nužno radionuklidi cezija i joda, što nije potvrđeno eksperimentalnim podacima. Učinak ovog izotopa na ljudsko tijelo, kao i svaki radioaktivni element, dovodi do ozračivanja tkiva i organa, razvoja onkoloških bolesti. Mogući izvori zagađenja, prema zapadnim medijima, nalaze se na području Rusije, Ukrajine ili Kazahstana.

Kao odgovor, predstavnik Odjela za komunikacije Rosatom izjavio je da su sva poduzeća državne korporacije radila i radila u redovitim oblicima. Međunarodna agencija za atomsku energiju (IAEA) u svom zaključku, na temelju svojih podataka o praćenju, pozvala sve optužbe protiv Ruske Federacije neutemeljenima.