Ruteeni

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 17.6.2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 9 muokkausta .

ruteeni

← Teknetium | Rodium →

Fe
↑
Ru
↓
Os

44 Ru

Yksinkertaisen aineen ulkonäkö

Ruteeninäyte

Atomin ominaisuudet

Nimi, symboli, numero

Rutenium / ruteeni (Ru), 44

Ryhmä , jakso , lohko

8 (vanhentunut 8), 5,
d-elementti

Atomimassa
( moolimassa )

101.07(2) [1] a. e. m ( g / mol )

Elektroninen konfigurointi

[Kr] 4p 7 5s 1

Atomin säde

klo 134

Kemiallisia ominaisuuksia

kovalenttinen säde

klo 125

Ionin säde

(+4e) 67 pm

Elektronegatiivisuus

2.2 (Pauling-asteikko)

Elektrodin potentiaali

Hapetustilat

0, +2, +3, +4, +6, +8

Ionisaatioenergia
(ensimmäinen elektroni)

710,3 (7,36) kJ / mol ( eV )

Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet

Tiheys ( n.a. )

12,41 g/cm³

Sulamislämpötila

2334 °C [2] (2607 K , 4233 °F)

Kiehumislämpötila

4077 °C [2] (4350 K , 7371 °F)

Oud. sulamisen lämpöä

(25,5) kJ/mol

Molaarinen lämpökapasiteetti

24,0 [2] J/(K mol)

Molaarinen tilavuus

8,3 cm³ / mol

Yksinkertaisen aineen kidehila

Hilarakenne

Kuusikulmainen

Hilan parametrit

a = 2,706 c = 4,282 Å

c / a suhde

1,582

Debye lämpötila

600 000 _

Muut ominaisuudet

Lämmönjohtokyky

(300 K) 117,0 W/(m K)

CAS-numero

7440-18-8

44	ruteeni
Ru101.07
4d 7 5s 1

Rutenium ( kemiallinen symboli - Ru , latinasta Ru thenium ) - 8. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - kahdeksannen ryhmän, VIIIB, sivualaryhmä), kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän viides jakso D. I. Mendelejev , atominumero 44.

Yksinkertainen aine rutenium on harvinainen hopeanvalkoinen siirtymämetalli . Viittaa platinametalleihin .

Historia

Kazanin yliopiston professori Karl Klaus löysi sen vuonna 1844 , ja samana vuonna hän julkaisi suuren artikkelin uudesta elementistä "Uralin platinamalmin ja ruteenimetallin jäänteiden kemialliset tutkimukset" Kazanin yliopiston tieteellisissä huomautuksissa. . Klaus kertoi uuden alkuaineen löydöstä, hankintamenetelmästä ja ominaisuuksista kirjeessään G. I. Hessille saksaksi, joka luki sen Pietarin tiedeakatemian kokouksessa 13. syyskuuta 1844 ][3 Mining Journal " -lehdessä [5] . Klaus eristi puhdasta ruteenia Uralin platinamalmista ja huomautti rutenium- rodium - palladium- ja osmium - iridium - platina -kolmioiden yhtäläisyydet .

Nimen alkuperä

Alkuaineen löytäjä K. K. Klaus antoi ruteenin nimeksi Venäjän kunniaksi [6] [7] ( Ruthenia on Venäjän latinankielinen nimi ) . Nimeä "rutenium" ehdotti vuonna 1828 G. W. Ozanne elementille, jonka hän virheellisesti luuli olevan uusi alkuaine, ja Klaus, joka itse asiassa löysi uuden alkuaineen vuonna 1844, antoi sille tämän nimen [3] .

Tuotanto, varaukset ja hinta

Maailman suurimmat ruteniumin tuottajat ovat Etelä-Afrikka (pääasiallinen metallin toimittaja maailmanmarkkinoille), Zimbabwe, Venäjä, Yhdysvallat ja Kiina. Ruteniumin louhinta vuonna 2009 oli 17,9 tonnia [8] , vuonna 2021 se nousi 30 tonniin [9] . Maailman ruteenivarantojen arvioidaan olevan 5000 tonnia [10] . Ruteniumin hinta 27. toukokuuta 2016 oli 42 dollaria troyunssilta (noin 1,35 dollaria/g) [11] . Siitä lähtien ruteniumin hinta on ollut erittäin epävakaa: heinäkuussa 2021 se nousi 800 dollariin troy unssilta, joulukuussa 2021 se vakiintui 550 dollariin tai 18 dollariin grammalta [12] .

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Isotooppinen koostumus

Luonnollisella ruteniumilla on seitsemän stabiilia isotooppia :

96 ru (5,7 %), 98 ru (2,2 %), 99 ru (12,8 %), 100 ru (12,7 %), 101 ru (13 %), 102 ru (31, 3 %) ja 104 ru (18,3 %) %).

Fysikaaliset ominaisuudet

Ruteniumatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 7 5s 1

Rutenium on valmistusmenetelmästä riippuen himmeän harmaa tai hopeanvalkoinen kiiltävä metalli, jolla on erittäin korkea kovuus; se on kuitenkin niin hauras, että se voidaan helposti jauhaa jauheeksi. Se on erittäin tulenkestävää ja sulaa paljon korkeammassa lämpötilassa kuin platina. Sähkökaaressa sulamisen aikana Ru haihtuu samanaikaisesti. Se siirtyy kaasufaasiin myös voimakkaassa kalsinoitumisessa ilmassa, mutta tässä tapauksessa metalli ei lentää, vaan tetroksidi, joka on stabiili erittäin korkeissa lämpötiloissa.

Kemialliset ominaisuudet

Ilman hapen puuttuessa ruteeniin ei vaikuta mikään happo, ei edes aqua regia (poikkeus on väkevä perkloorihappo (reaktio tapahtuu vain valossa). Ilmaa sisältävä suolahappo liuottaa sitä kuitenkin hitaasti normaalilämpötilassa, ja 125 ° (suljetussa putkessa ) jopa melko nopeasti. Ilmassa kuumennettaessa rutenium muuttuu mustaksi pinnan hapettumisen seurauksena, jolloin muodostuu RuO2. Jos reaktio etenee yli 700 °:n lämpötilassa, muodostuu RuO2- ja RuO4-oksidien seos Fluori vaikuttaa jauhemaiseen ruteeniin jo punalämpölämpötilan alapuolella RuF5:n muodostuessa - fluori rutenium reagoi rikin kanssa vain erikoisolosuhteissa, fosforin kanssa muodostaa yhdisteen RuP 2 ja RuP ja Ru 2 P, arseenin kanssa, kuten platina, ruteeni antaa diarsenidin RuAs 2. Alkalit hapen tai helposti happea vapauttavien aineiden läsnä ollessa, esim. KOH:n ja KNO 3 :n tai K 2 CO 3 :n ja KCIO 3 :n seokset sekä peroksidit , esimerkiksi Na 2 O 2 tai BaO 2 , vaikuttavat korkeissa lämpötiloissa voimakkaasti ruteeniin muodostaen rutenaatteja (VI) M 1 2 RuO 4 sen kanssa .

Epäorgaaniset yhdisteet

Rutenium on liukenematon happoihin ja akvaarioveteen (HCl:n ja HNO 3 :n seokset ). Samanaikaisesti rutenium reagoi kloorin kanssa yli 400 °C:n lämpötilassa (muodostaa RuCl 3 ) ja alkalin ja nitraatin seoksen kanssa fuusiossa (muodostaen rutenaatteja, esim. Na 2 RuO 4 ).

Rutenium pystyy antamaan yhdisteitä, jotka vastaavat erilaisia hapetusasteita:

8 Ru04 ; RuO 4 PCl 3 7 M[RuO 4 ] 6 M2 [ Ru04 ] ; M2 [ RuF8 ] ; RuF 6 5 M [RuF6 ]; RuF 5 4 RuCl4 ; _ Ru02 ; _ M 2 [RuCl 6 ] 3 RuCl3 ; _ M 3 [RuCl 6 ] 2 M2 [ RuCl4 ] ; M4 [Ru(CN ) 6 ] 1 Ru(CO) n Br 0 Ru(CO) n

Ruteniumyhdisteitä edustavat myös laaja valikoima RuNO 3+ -ryhmän sisältäviä ruennitrosoyhdisteitä esimerkiksi K 2 [ 5 ] . Nämä monimutkaiset yhdisteet, erityisesti nitrosonitroamiinit (esimerkiksi [RuNO(NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 OH] ) ja nitrosonitrokompleksit (erityisesti kompleksianioni [RuNO(NO 2 ) 4 OH] 2− ) (keltaoranssi) eroavat korkeasta stabiilisuudesta ja kineettisestä inertiasta.

Ruteniumtetroksidi (Ru + VIII O 4 ) muistuttaa ominaisuuksiltaan jossain määrin osmiumtetroksidia .

Minnesotan yliopiston tutkijat vuonna 2018 osoittivat, että ruteenilla on magneettisia ominaisuuksia huoneenlämpötilassa [13] .

Ruteenin orgaaninen kemia

Rutenium muodostaa useita organometallisia yhdisteitä ja on aktiivinen katalyytti .

Haetaan

Ruteenia saadaan "jätteenä" platinan ja platinametallien jalostamisesta .

Merkittävä rutenium-isotooppien lähde sen louhinnassa on sen eristäminen ydinmateriaalien ( plutonium , uraani , torium ) fissiofragmenteista, joissa sen pitoisuus käytetyissä polttoainesauvoissa on 250 grammaa käytettyä ydinpolttoainetonnia kohden.

Myös teknetium-99:n ruteniumin saamiseksi teknetium-99 :n reaktorin neutronisäteilyllä ( ydintransmutaatiolla ) [14] on kehitetty perusteet .

Sovellus

Pieni lisäys ruteenia (0,1 %) lisää titaanin korroosionkestävyyttä .
Seoksessa, jossa on platinaa , sitä käytetään erittäin kulutusta kestävien sähkökoskettimien valmistukseen.
Paksukalvovastuksessa käytetään ruteenidioksidia ja vismuttirutenaatteja. Nämä kaksi elektroniikan sovellusta kuluttavat noin 50 % tuotetusta ruteniumista.
Katalyytti moniin kemiallisiin reaktioihin. Ruteniumin erittäin tärkeä paikka katalysaattorina kiertorata-asemien vedenpuhdistusjärjestelmissä .
Ruteenipunaista käytetään kilpailevana antagonistina ionikanavien (CatSper1, TASK, RyR1, RyR2, RyR3, TRPM6, TRPM8 , TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5, TRPV6, TRPA1, mCa1, mALHM1) tutkimiseen. ).
Ruteenia ja sen seoksia käytetään korkeiden lämpötilojen rakennemateriaaleina ilmailu- ja avaruustekniikassa, ja jopa 1500 °C ovat vahvempia kuin parhaat molybdeenin ja volframin seokset (joiden etuna on myös korkea hapettumisenkestävyys).

Fysiologinen toiminta

Rutenium on ainoa platinametalli , jota löytyy elävien organismien koostumuksesta (joidenkin lähteiden mukaan se on myös platinaa). Se on keskittynyt pääasiassa lihaskudokseen. Korkeampi ruteenioksidi on erittäin myrkyllistä ja voimakkaana hapettimena voi sytyttää palavat aineet.

Muistiinpanot

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Alkuaineiden atomipainot 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , no. 5 . - s. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ 1 2 3 Toimitus: Zefirov N. S. (päätoimittaja). Chemical Encyclopedia: 5 osassa - M .: Soviet Encyclopedia, 1995. - T. 4. - S. 285-286. — 639 s. - 20 000 kappaletta. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ 1 2 Soloviev Yu. I. K. K. Klaus platinametallien kemian tutkimus. Ruteniumin löytö // Kemian historia Venäjällä: tutkimuskeskukset ja tärkeimmät tutkimusalueet. - M .: Science , 1985. - S. 140-147.
↑ Decouverte d'un nouveau metallia. Lettre de M. le professeur CLAUS de Kazan à M. HESS (Lu le 13. syyskuuta 1844.) (ranska) // Bulletin de la classe physico-mathématique de l'Académie impériale des Sciences de St.-Petersbourg: aikakauslehti. - 1844. - Voi. 3 .
↑ Uuden metallin löytämisestä // Mining Journal. Osa I. Kirja II. - 1845. - S. 265-273 .
↑ Suosittu kemiallisten alkuaineiden kirjasto. ruteeni . Haettu 25. maaliskuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 30. syyskuuta 2007. (määrätön)
↑ Ruteniumista // Kaivoslehti. Osa III. Kirja VII. - 1845. - S. 157-163 . "Sitten kahden vuoden kuluttua, saatuani metallin täysin puhtaassa muodossa, raportoin jo tästä löydöstä tiedemaailmalle ja nimesin uuden ruumiin isänmaani kunniaksi ruteniumiksi."
↑ Platinaryhmän metallien markkinat 2010: rodium, iridium, rutenium, osmium. (linkki ei saatavilla) . metalresearch.ru. Haettu 11. heinäkuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 15. heinäkuuta 2013. (määrätön)
↑ Loferski, Patricia J.; Ghalayini, Zachary T. ja Singerling, Sheryl A. Platina-ryhmän metallit. Mineraalien vuosikirja 2016. USGS. s. 57.3. . - Lontoo: USGS - US GEOLOGICAL TUTKIMUS, 2018. - S. 57.3. Arkistoitu 23. joulukuuta 2021 Wayback Machinessa
↑ Emsley, J. (2003). ruteeni. Luonnon rakennuspalikoita: A–Z-opas elementteihin. Oxford, Englanti, Iso-Britannia: Oxford University Press. s. 368-370. ISBN 0-19-850340-7 .
↑ Ruteniumin hinnat ja ruteenin hintakaaviot (27.5.2016). Haettu 27. toukokuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 17. toukokuuta 2016. (määrätön)
↑ Ruteniumin maailmanmarkkinahinta troyunssia ja grammaa kohti . Haettu 23. joulukuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 23. joulukuuta 2021. (Venäjän kieli)
↑ "Tutkijat löytävät uuden magneettisen elementin" Arkistoitu 27. toukokuuta 2018 Wayback Machine Phys.orgissa, 25. toukokuuta 2018
↑ KV Rotmanov, LS Lebedeva, VM Radchenko, VF Peretrukhin. 99Tc:n transmutaatio ja keinotekoisen stabiilin ruteenin valmistus: III. Keinotekoisen metallisen ruteenin eristäminen säteilytetystä teknetiumista (venäläinen) // Radiochemistry: Journal. - 2008. - V.50 nro 8 ( osa 50 , nro 8 ). - S. 408 - 410 . — ISSN 1608-3288 .