Rutenij - kemijski element: opis, zgodovina in sestava

Rutenij je najlažji in najmanj "plemenit" vseh kovin platinske skupine.

Skrivnostno in bogato

Ime in zgodovina odkrivanja rutenij sta neločljivo povezana z Rusijo. Že v začetku XI-X. Stoletja je svetovna javnost zaskrbljena in zaskrbljena zaradi novice, da so v Ruskem cesarstvu odkrili najbogatejše depozite platine. Govorili so, da bi na Uralu lahko plen te plemenite kovine nosil z navadno lopato. Odkritje bogatih depozitov je kmalu potrjeno z dejstvom, da je ruski minister za finance EF Kankrin poslal najvišjo odredbo k St. Petersburgu kovnici o kovanju kovancev iz platine. V naslednjih letih je bilo v promet namenjenih približno 1,5 milijona kovancev (3,6 in 12 rubljev), za proizvodnjo katerih je bilo porabljenih 20 ton plemenitih kovin.

"Odkritje" Ozanna

Študijo o sestavi Uralske plemenite rude je prevzel profesor Dorpat-Yuryevsky (zdaj Tartu) univerza Gottfried Ozann. Ugotovil je, da platina spremljajo tri neznane kovine - poluran, polinom in rutenij - imena, ki jih je dala sam Ozanne. Mimogrede je poimenoval tretjo v čast Rusije (iz latinske Rusije).

Kolegi Ozanna v vsej Evropi, ki jih je vodil najbolj ugledni švedski kemik Jens Berzelius, so bili zelo kritični do profesorjevega sporočila. Znanstvenik je v poskusu, da bi se opravičil, ponovil vrsto njegovih poskusov, vendar niso bili doseženi nobeni predhodni rezultati.

Dve desetletji kasneje se je za delo Ozane zanimal profesor kemije Karl Karlovich Klaus (univerza v Kazaju). Od ministra za finance je dobil dovoljenje, da v laboratoriju Minta pridobi nekaj kilogramov ostankov kovancev za ponovno pregledovanje.

Kazanski kemični element rutenijuma

Ruski akademik AE Arbuzov navedeno v svojih spisih, da je odkritje novega elementa v času sili kemik zahteva trdo delo in vztrajnost, opazovanje in vpogled, in kar je najpomembnejše - subtilni eksperimentalne voh. Vse zgoraj navedene lastnosti so bile povezane z najmlajšim Karlom Klausom.

Raziskovalni znanstvenik je imel praktični pomen - dodatno pridobivanje čiste platine iz ostankov rude. Po razvoju lastnega eksperimentalnega načrta je Klausse zlitega rudnega materiala z nitrati in ekstrahiranimi topnimi elementi: osmij, iridij, paladij. Netopni del je bil izpostavljen mešanici koncentriranih kislin ("royal vodka") in destilacije. V usedlini železovega hidroksida je odkril prisotnost neznane kovine in jo najprej izoliral v obliki sulfida, nato pa - in v čistem (približno 6 gramov). Profesor je za element ohranil ime, ki ga je predlagal Ozanne, rutenium.

Odpri in dokažite

Toda, kot se je izkazalo, se je zgodovina odkrivanja kemičnega elementa rutenij šele začela. Po objavi rezultatov študije leta 1844 je na Klausa padla nevihta kritike. Sklepi neznanega Kazanskega znanstvenika so skeptično sprejeli največji svetovni kemiki. Tudi pošiljanje vzorca novega elementa Berzeliusu ni rešilo situacije. Po besedah ​​švedskega mojstra je klaus rutenium le "razčlenitev nečistega iridija".

Samo izjemne lastnosti, kot kemik Karl Karlovich analitik in poskusa ter vrsto dodatnih študij dovolili znanstvenik, da dokaže svojo nedolžnost. Leta 1846 je bila otvoritev uradno priznana in potrjena. Za opravljeno delo je bil Klaus nagrajen z nagrado Demidov Ruske akademije znanosti v višini 10 tisoč rubljev. Hvala za talent in vztrajnost profesorja Kazan pridruži čine PGE rutenij - prvi element odkrili v Rusiji (in do danes, žal domačem kemijsko šolo, le eno).

Nadaljnje raziskave

Glavna težava kemično in fizikalne lastnosti rutenija je izredno omejena vsebnost te kovine v zemeljski skorji. Na primer, pri odpadkih pri proizvodnji platine (delovni material Klausa) je njegova vsebnost približno 1%. Večina kemikov priznava rutenij kot izredno neugodno snov za študij. Številčnost situacij v zastoju pogosto povzroča, da raziskovalci skrajšajo ali prekinejo svoje delo.

Celotno življenje je posvetil proučevanju lastnosti "neprijetnega" kovine in njegovih spojin sovjetskega znanstvenika SM Starostina. Glavni rezultat dejavnosti kemika je ugotovitev o lastnostih rutenijevih nitrosokompleksov in težavah, povezanih z ločevanjem čistega kovine iz pridruženega urana in plutonija. Kaj je rutenij, kot kemični element?

Fizične lastnosti

Rutenij - kovinska svojo barvo, odvisno od načina priprave, je v območju od modrikasto sive do srebrno bele. Nekatere fizikalne lastnosti kemijskega elementa rutenija postanejo edinstvena snov. Poleg izjemne krhkosti (kristali tudi ročno zlahka zmleti v prah), rutenij ima izjemno trdoto - 6,5 na Mohsovi lestvici trdote deset (Mohs skala). Težko je najlažja kovin iz platinske skupine. Gostota - 12,45 g / cm³. Zelo refraktarna - temperatura prehoda v tekoče stanje je 2334 ° C. Pri taljenju v električnem loku opazimo hkratno izhlapevanje kovine. Z visokotemperaturno kalcinacijo na prostem, element "izhlapi" v obliki tetroksida.

Rutenij velja za skupino superprevodnikov. Kovina ima ničelni upor, ko se ohladi na 0,47 K. Ta lastnost je iz znanstvenega in praktičnega vidika zelo pomembna. Kot rutenijev platinoid - zelo zanimiva plemenita kovina.

Element Ru

Lastnosti kovin "Kazan" so v mnogih pogledih značilne za predstavnike skupine VIota-Iota-Iota- (platina). Rutenij je kemijski element periodične tabele z atomsko številko 44, za katero je značilna visoka vztrajnost. Ima 7 stabilnih naravnih in 20 umetnih izotopov z masnim številom od 92 do 113.

Pri normalni temperaturi ni izpostavljen oksidaciji in koroziji, kislinam in alkalijam. Pri segrevanju nad 400 ° C se reagira s klorom pri 930 ° C - s kisikom. Pri nekaterih kovinah kemični element rutenij tvori stabilne zlitine, imenovane intermetallide.

V številnih sestavinah ima valenco od nič do osem. Najpomembnejši so rutenijev dioksid in rutenij tetroksid, RuS sulfid₂ in RuF fluorida₅.

V čisti kovinski obliki ima lastnosti katalizatorja z visoko selektivnostjo, ki omogoča, da se uporablja za sintezo različnih organskih in anorganskih snovi. Služi kot najboljši sorbent za vodik.

Distribucija v naravi

Za kemični element rutenija je značilna izjemna redkost in odsotnost v naravi. V naravnem okolju je edini znan mineral - lavrit. Je trdna snov v obliki majhnih oktahedrov črne barve železa. Najbogatejši in najbolj znani depozit se nahaja na platinastih rastlinjih otoka Borneo (Kalimantan). V Rusiji poteka razvoj na Srednjem in Južnem Uralu, na polotoku Kola, na Krasnojaškem in v Habarovskih teritorijah.

V vseh drugih naravnih spojinah količina rutenija ne presega 0,1%. V nekaterih bakrenih nikljevih rudah in kislih magmatskih kamninah najdemo sledove kovine. V nekaterih rastlinah najdemo sposobnost koncentriranja in kopičenja rutenija, med katerimi so tudi predstavniki stročnice.

Skupna vsebina elementa v zemeljski skorji, po mnenju strokovnjakov, ne presega 5.000 ton.

Industrijska proizvodnja

Element rutenija velja za plemenito in glavni vir kovine je odpadek pri proizvodnji platine. Nedvomno vodilno podjetje pri ekstrakciji rutenija (kot tudi platine) je Južnoafriška republika. Razvoj in proizvodnjo tega kovine prav tako izvajajo Rusija, Kanada in Zimbabve. Mimogrede, slednja država je druga na svetu v raziskanih zalogah platinoidov.

Količina rutenija, dobavljenega na trg, se giblje od 17 do 20 ton na leto. Proizvodni cikel za proizvodnjo elementa traja približno 6 tednov in je neprekinjena veriga zaporednih termokemičnih reakcij.

Razvili smo tehnologijo pridobivanja rutenij z nevtronskim obsevanjem izotopov radioaktivnega tehnecija. Vendar je treba opozoriti, da izolacija čiste in stabilne kovine zaradi njegovih kemičnih lastnosti, nepredvidljivosti in nezadostnega znanja ostaja kot prej neizvedljivo sanje.

Aplikacije

Čeprav so vse lastnosti plemenite kovine v ruteniju prisotne v najkrajšem obsegu, široka porazdelitev v industriji nakita ni prejela nobenega elementa. Uporablja se le za krepitev zlitin in dražje okraševanje dragih nakita.

V smislu količine porabljenega rutenija se industrijski sektorji nahajajo v naslednjem vrstnem redu:

1. Elektronski.
2. Elektrokemijska.
3. Kemikalije.

Katalitične lastnosti elementa so zelo zahtevne. Uporablja se pri sintezi sililnih in dušikovih kislin, pri proizvodnji nasičenih ogljikovodikov, glicerina in polimerizacije etilena. V metalurški industriji se rutenski aditivi uporabljajo za povečanje antikorozijskih lastnosti, močnostne, kemične in mehanske odpornosti na zlitine. Radioaktivni izotopi rutenij pogosto pomagajo znanstvenikom pri vodenju znanstvenih raziskav.

Mnoge spojine elementa so bile uporabljene tudi kot dobri oksidanti in barvila. Zlasti se uporabljajo kloridi za povečanje luminiscence.

Biološki pomen

Rutenij ima sposobnost kopičenja v celicah živih tkiv, večinoma mišic (edina kovina iz platinske skupine). Lahko povzroči nastanek alergijskih reakcij, negativno vpliva na sluznico oči in zgornjih dihalnih poti.

V medicini se kot sredstvo za prepoznavanje prizadetih tkiv uporablja plemenita kovina. Zdravila, ki temeljijo na njej, se uporabljajo za zdravljenje tuberkuloze in različnih okužb, ki vplivajo na kožo osebe. Iz tega razloga zelo obetavna je uporaba sposobnostjo oblikovanja močno rutenij nitrozo za boj proti boleznim, povezanih s presežno koncentracijo nitratov v človeškem telesu (hipertenzije, artritis, septični šok in epilepsije).

Kdo je kriv?

V zadnjem času so znanstveniki v Zahodni Evropi resno zaskrbljeni zaradi javnega mnenja, da vsebina radioaktivnega izotopa rutenij Ru narašča po celini_106. Samoizobraževanje v strokovnjaku za vzdušje popolnoma izključuje. Poleg izrednih emisij iz jedrskih elektrarn bi od takrat v zraku nujno obstajali radionuklidi cezija in joda, kar ni potrjeno z eksperimentalnimi podatki. Učinek tega izotopa na človeško telo, tako kot kateri koli radioaktivni element, vodi do obsevanja tkiv in organov, razvoja onkoloških bolezni. Možni viri onesnaževanja, glede na zahodne medije, se nahajajo na ozemlju Rusije, Ukrajine ali Kazahstana.

V odgovoru je predstavnik oddelka za komunikacije Rosatom navedel, da so vsa podjetja v državni korporaciji delala in delala v rednih oblikah. Mednarodna agencija za atomsko energijo (IAEA) je v svojem zaključku, ki temelji na lastnih podatkih o spremljanju, poklicala vse obtožbe proti Ruski federaciji.