THE рутений, атомно число 44, е метал, разположен в група 8 на периодичната таблица. Той е част от това, което познаваме като металите от платинената група, заедно с осмий, паладий, иридий, родий и, разбира се, платина. Той е в състояние да има няколко степени на окисление, дори да достигне формален заряд от +8, най-високият в периодичната таблица.
Поради своето благородство рутенийът има добри физикохимични свойства, като ниска реактивност и широка устойчивост на корозия. Поради това се използва в метални сплави за повишаване на механичните му свойства и също така за подобряване на антикорозионната му защита. Освен това рутенийът и неговите съединения са били използвани в съвременните химични реакции и при разработването на по-евтини слънчеви клетки.
Вижте също: Цирконий - химически подобен елемент на хафния
Резюме за рутения
Рутеният е метал, принадлежащ към група 8 на Периодичната таблица.
Той е един от металите от платинената група (MGP), които включват също паладий, осмий, иридий, родий и самата платина.
Малко присъства в земната кора, но поради ниската си реактивност може да се намери в чист вид.
Той е в състояние да произвежда съединения с различни степени на окисление, които варират от 0 до +8.
Добива се в търговската мрежа като страничен продукт от добив никел.
В металургичната индустрия подобрява физическия и антикорозионния капацитет на някои сплави.
Неговите съединения са използвани в съвременните химически процеси и при производството на по-евтини от традиционните слънчеви клетки.
Свойства на рутений
символ: Ru.
Атомно число: 44.
Атомна маса: 101.07 c.u.
електроотрицателност: 2,2.
Точка на сливане: 2334°С.
Точка на кипене: 4150°С.
Плътност: 12,1 g.cm-3 (при 20°C).
Електронна конфигурация: [Kr] 5s1 4г7.
Химическа серия: група 8, преходни метали, метали от платиновата група.
характеристики на рутения
Рутеният е един от метали принадлежащ към групата, известна като метали от платиновата група (MGP), съставена също от метали платина, паладий, осмий, иридий и родий. Тъй като принадлежи към тази група, рутенийът има някои характеристики, които се отнасят до благородни метали, Като твоите ниска реактивност и висока устойчивост на корозия.
Това е метал, който не присъства в земната кора, със среден състав 10-8% в голям мащаб. Въпреки това, той присъства повече в метеорити, както при хондрити и метеорити на желязо. Рутеният има седем естествени изотопа и 34 радиоактивни изотопа.
В металната си форма рутенийът е защитен от тънък слой RuO2, което предотвратява окисляване от този метал от O2 до температура от 870 К. Рутеният все още може да реагира с флуор (F2) и хлор (Cl2) при нагряване и също се атакува от солна киселина, когато се смеси с други окислители като KClO4, което води до експлозивно окисление.
Разтопените алкални вещества също имат способността да реагират с метала. Той обаче не е нападнат от киселини, при ниска или висока температура и не могат да бъдат атакувани от царската вода.
Една от характеристиките на рутения, която се простира до осмий (елемент също от група 8), е голямо разнообразие от степени на окисление че този елемент може да има: the NOx от неговите съединения може да варира от 0 до +8, като състоянието +3 е най-стабилно.
Степента на окисление +8, включително, е най-високото, достигнато от всеки елемент в периодичната таблица. Пример за вещество с този NOx е RuO4. Този оксид е токсичен, с миризма, напомняща на озон, много разтворим във въглероден тетрахлорид (CCl4). Освен това е мощен окислител.
Прочетете също: Хром — химичният елемент, използван в неръждаемата стомана заради нейните антикорозионни свойства
Къде може да се намери рутений?
Поради своята благородна характеристика, рутений може да се намери в естествената си форма в природата, заедно с другите MGP, както в Уралските планини и в регионите на Северна и Южна Америка.
Въпреки това, в търговската мрежа най-често се получава чрез никелови хвостове, произлизащ от неговото рафиниране, идващо от пентландитна руда, (Fe, Ni) S. За отбелязване са депозитите на Южна Африка, Русия, Зимбабве, нас и Канада.
Получаване на рутений
Благородните метали са трудни за изолиране.В случая на MGP възниква трудността, защото техните физикохимични свойства са сходни до известна степен. Извличането на рутений е доста сложно, въпреки че има много налични техники. В известен смисъл проблемът е да се намери безопасна техника, която да се приложи в индустриалната реалност, а не само в лабораторията.
Например, дестилацията на рутениев тетроксид, RuO4, може да се направи в лаборатория и би било интересно да се отдели от другите MGP, тъй като е летливо съединение. Въпреки това, неговото приложение в голям мащаб не се препоръчва, тъй като над 180 °C рутениевият тетроксид е експлозивен. Също така е трудно да се получи чрез утаяване, тъй като химическото сходство с другите MGP затруднява селективното утаяване.
Така, най-използваният начин е чрез екстракция с разтворител, в който рутений може да бъде концентриран и отделен от другите съединения. Един от методите е превръщането му в разтворими видове RuCl62-, които могат да бъдат разделени с третични амини и следователно да произвеждат рутений с чистота над 99%.
приложения на рутений
В индустрията приложението на рутений в метални сплави е много добре наблюдавано, т.к подобрява физикохимичните свойства на продукта. Например, добавяне на 0,1% от масата рутений към титан увеличава устойчивостта му на корозия 100 пъти.
Въпреки това, голяма част от рутения се прилага в проучванията и при разработването на продуктите от него. Проучвания, включващи катализатори базиран на рутений, интегрира техниката на метатезата в органичния синтез, отговорен за лауреатите Ив Шовин, Робърт Грабс и Ричард Шрок с Нобеловата награда по химия през 2005 г.
Рутениеви комплекси също са широко използвани в реакции на каталитично хидрогениране. асиметрична, която спечели Уилям Ноулс, Бари Шарплес и Рьоджи Нойори Нобеловата награда по химия за 2001.
Обстойно изследвано рутениево съединение е комплексът на този метал с 2,2'-бипиридин, т.нар. рубин. Беше забелязано, че това вещество и някои производни имат голям окислителен капацитет, поради Ru3+и намаляване, поради бипиридин. Рутениеви съединения също са изследвани за разработване на по-евтини слънчеви клетки в сравнение с тези на пазара.
Знам повече:Ванадий — важен катализатор за химическата промишленост
история на рутения
През 1827 г. Якоб Берцелиус и Готфрид Осан изследват остатъците, останали от разтварянето на платината от Уралските планини с царска аква. Докато Берцелиус не открива нови метали, Осан вярва, че е открил три нови метала и наименува един от тях рутений.
Обикновено се смята за Карл Карлович Клаус откривателят на рутения. През 1844 г. той демонстрира, че съединението, наблюдавано от Осан, се състои от a оксид нечист рутений. Клаус получава около 6 g от метала от неразтворими отпадъци от платина, третирани с царска вода.
Името Рутения е почит към Русия - латинското име на страната е Ruthenia. Клаус запази името в знак на признание за работата на Осан, но и в чест на родината му.
Решени упражнения върху рутений
Въпрос 1
Рутеният е метал, който има няколко възможни степени на окисление, вариращи от 0 до +8. в Ru оксиди2THE3, RuO2 и RuO4, какви са окислителни числа съответно на рутения?
А) 0, +2 и +4
Б) +3, +2 и +4
В) +3, +4 и +8
Г) +2, +4 и +5
Д) 0, +4 и +8
Резолюция:
Алтернатива C
В оксидите, кислород поддържа NOx равен на -2. По този начин можем да изчислим NOx на рутения в съединенията, както следва:
Ru2THE3: 2x + 3(-2) = 0 → 2x – 6 = 0 → 2x = 6 → x = 3
RuO2: y + 2(-2) = 0 → y – 4 = 0 → y = 4
RuO4: z + 4(-2) = 0 → z – 8 = 0 → z = 8
въпрос 2
Рутеният е способен да образува оксида RuO4, съединение, в което елементът има възможно най-висок заряд (NOx) за елемент в периодичната таблица. За това съединение можем да кажем, че:
А) Той е неутрален оксид.
Б) Той е окислително вещество.
В) NOx на рутения в това съединение е +4.
Г) Това е редуциращо вещество.
Резолюция:
Алтернатива Б
в RuO4, NOx на рутения е +8. В този случай при химическа реакция зарядът му не би могъл да се увеличи, тъй като вече е достигнал максималната стойност (която дори е възможно най-голямата за периодичната таблица). По този начин, при химичен процес, NOx на Ru може само да падне, тоест рутенийът може само да бъде намален.
Когато рутенийът се редуцира, той окислява друго вещество, което е в реакционната среда, което кара това вещество да се характеризира като окислител.
От Стефано Араужо Новаис
Учител по химия
