THE ruthenium, protonové číslo 44, je kov, který se nachází ve skupině 8 periodické tabulky. Je součástí toho, co známe jako kovy platinové skupiny, spolu s osmiem, palladiem, iridiem, rhodiem a samozřejmě Platina. Je schopen mít několik oxidačních stavů, dokonce dosahuje formálního náboje +8, nejvyššího v periodické tabulce.
Díky své ušlechtilosti má ruthenium dobré fyzikálně-chemické vlastnosti, jako je nízká reaktivita a široká odolnost vůči korozi. Proto se používá v kovové slitiny ke zvýšení jeho mechanických vlastností a také ke zlepšení jeho antikorozní ochrany. Kromě toho se ruthenium a jeho sloučeniny uplatnily v moderních chemických reakcích a při vývoji levnějších solárních článků.
Viz také: Zirkonium — chemicky podobný prvek hafniu
Shrnutí o rutheniu
Ruthenium je kov patřící do skupiny 8 Periodická tabulka.
Patří mezi kovy platinové skupiny (MGP), kam patří také palladium, osmium, iridium, rhodium a samotná platina.
Je v něm málo přítomen zemská kůra, ale kvůli jeho nízké reaktivitě ho lze nalézt v čisté formě.
Je schopen produkovat sloučeniny s různými oxidačními stavy, které se pohybují od 0 do +8.
Komerčně se získává jako vedlejší produkt těžby nikl.
V metalurgickém průmyslu zlepšuje fyzikální a antikorozní kapacitu některých slitin.
Jeho sloučeniny byly použity v moderních chemických procesech a při výrobě levnějších než tradičních solárních článků.
Nepřestávej teď... Po reklamě je toho víc ;)
Vlastnosti ruthenia
Symbol: Ru.
Protonové číslo: 44.
Atomová hmotnost: 101,07 c.u.
Elektronegativita: 2,2.
Fúzní bod: 2334 °C.
Bod varu: 4150 °C.
Hustota: 12,1 g.cm-3 (při 20 °C).
Elektronická konfigurace: [Kr] 5 s1 4d7.
Chemická řada: skupina 8, přechodné kovy, kovy skupiny platiny.
vlastnosti ruthenia
Ruthenium je jedním z kovy patřící do skupiny známé jako kovy platinové skupiny (MGP), rovněž složené z kovů platiny, palladia, osmia, iridia a rhodia. Jelikož ruthenium patří do této skupiny, má některé vlastnosti, které odkazují na ušlechtilé kovy, Jako tvoje nízká reaktivita a vysoká odolnost proti korozi.
Je to a kov nepřítomný v zemské kůřes průměrným složením 10-8% ve velkém měřítku. Více se však vyskytuje v meteorityjako u chondritů a meteoritů žehlička. Ruthenium má sedm přírodních izotopů a 34 radioaktivních izotopů.
Ve své kovové formě je ruthenium chráněno tenkou vrstvou RuO2, který zabraňuje oxidace tohoto kovu od O2 až do teploty 870 K. Ruthenium může stále reagovat s fluorem (F2) a chlór (Cl2) při zahřívání a je také napadán kyselinou chlorovodíkovou, když je smíchán s jinými oxidačními činidly, jako je KClO4, což vede k explozivní oxidaci.
Roztavené alkalické látky mají také schopnost reagovat s kovem. Není však napaden kyselinys nízkou nebo vysokou teplotou a nemůže být napadena aqua regia.
Jednou z charakteristik ruthenia, která sahá až do osmia (prvek rovněž ze skupiny 8), je širokou škálu oxidačních stavů že tento prvek může mít: NOx jeho sloučenin se může měnit od 0 do +8, přičemž stav +3 je nejstabilnější.
Oxidační stav +8, včetně, je nejvyšší dosažený kterýmkoli prvkem v periodické tabulce. Příkladem látky s tímto NOx je RuO4. Tento oxid je toxický, se zápachem připomínajícím ozón, velmi dobře rozpustný v tetrachlormethanu (CCl4). Je to také silný oxidant.
Přečtěte si také: Chrom — chemický prvek používaný v nerezové oceli pro její antikorozní vlastnosti
Kde lze ruthenium nalézt?
Díky své ušlechtilé vlastnosti lze ruthenium nalézt v přirozené formě v přírodě, spolu s ostatními MGP, jako v pohoří Ural a v oblastech Severní a Jižní Ameriky.
Komerčně se však nejčastěji získává prostřednictvím niklové hlušiny, pocházející z jeho rafinace pocházející z pentlanditová ruda, (Fe, Ni) S. Za zmínku stojí vklady o Jižní Afrika, Rusko, Zimbabwe, NÁS a Kanada.
Získání ruthenia
Ušlechtilé kovy se obtížně izolují.V případě MGP nastává problém, protože jejich fyzikálně-chemické vlastnosti jsou do určité míry podobné. Extrakce ruthenia je poměrně složitá, i když existuje mnoho dostupných technik. Svým způsobem je problém najít bezpečnou techniku, kterou lze aplikovat v průmyslové realitě, a to nejen v laboratoři.
Například destilace oxidu rutheničitého, RuO4, lze vyrobit v laboratoři a bylo by zajímavé jej oddělit od ostatních MGP, protože jde o těkavou sloučeninu. Jeho aplikace ve velkém měřítku se však nedoporučuje, protože nad 180 °C je oxid rutheničitý výbušný. Je také obtížné jej získat precipitací, protože chemická podobnost s jinými MGP ztěžuje selektivní precipitaci.
Tak, nejpoužívanějším způsobem je extrakce rozpouštědlem, ve kterém může být ruthenium koncentrováno a odděleno od ostatních sloučenin. Jednou z metod je její konverze na rozpustný druh RuCl62-, které lze oddělit terciárními aminy a následně produkovat ruthenium o čistotě nad 99 %.
aplikace ruthenia
V průmyslu je aplikace ruthenia v kovových slitinách velmi dobře patrná od r zlepšuje fyzikálně-chemické vlastnosti produktu. Například přidáním 0,1 % hmotnostního ruthenia do titan zvyšuje jeho odolnost proti korozi 100krát.
Velká část ruthenia se však uplatňuje ve studiích a při vývoji svých produktů. Studie zahrnující katalyzátory založený na rutheniu integroval techniku metateze do organické syntézy, zodpovědnou za laureáta Yvese Chauvina, Roberta Grubbse a Richarda Schrocka s Nobelovou cenou za chemii v roce 2005.
Komplexy ruthenia se také široce používají při katalytických hydrogenačních reakcích. asymetrický, za který získali William Knowles, Barry Sharpless a Ryoji Noyori Nobelovu cenu za chemii. 2001.
Rozsáhle studovanou sloučeninou ruthenia je komplex tohoto kovu s 2,2'-bipyridinem, tzv. rubín. Bylo zjištěno, že tato látka a některé deriváty mají velkou oxidační kapacitu díky Ru3+a redukce kvůli bipyridinu. Sloučeniny ruthenia byly také studovány pro vývoj levnějších solárních článků ve srovnání s těmi na trhu.
Vědět více:Vanad – důležitý katalyzátor pro chemický průmysl
historie ruthenia
V roce 1827 zkoumali Jakob Berzelius a Gottfried Osann zbytky, které zbyly po rozpouštění platiny z pohoří Ural pomocí aqua regia. Zatímco Berzelius nenašel žádné nové kovy, Osann věřil, že našel tři nové kovy a jeden z nich pojmenoval ruthenium.
Karl Karlovitch Klaus je běžně považován objevitel ruthenia. V roce 1844 prokázal, že sloučenina pozorovaná Osannem sestávala z a kysličník ruthenium nečisté. Klaus získal asi 6 g kovu z nerozpustného platinového odpadu upraveného aqua regia.
Jméno Ruthenia je poctou Rusku — latinský název země je Ruthenia. Klaus si jméno ponechal na uznání Osannovy práce, ale také na počest své vlasti.
Cvičení řešená na ruthenium
Otázka 1
Ruthenium je kov, který má několik možných oxidačních stavů v rozmezí od 0 do +8. v oxidech Ru2THE3, RuO2 a RuO4, jaká jsou oxidační čísla ruthenia?
A) 0, +2 a +4
B) +3, +2 a +4
C) +3, +4 a +8
D) +2, +4 a +5
E) 0, +4 a +8
Řešení:
Alternativa C
V oxidech, kyslík udržuje NOx rovné -2. Můžeme tedy vypočítat NOx ruthenia ve sloučeninách následovně:
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
otázka 2
Ruthenium je schopno tvořit oxid RuO4, sloučenina, ve které má prvek nejvyšší možný náboj (NOx) pro prvek v periodické tabulce. O této sloučenině můžeme říci, že:
A) Je to neutrální oxid.
B) Je to oxidační látka.
C) NOx ruthenia v této sloučenině je +4.
D) Je to redukční látka.
Řešení:
Alternativa B
v RuO4NOx ruthenia je +8. V tomto případě se při chemické reakci jeho náboj zvýšit nemohl, neboť již dosáhl maximální hodnoty (která je pro periodickou tabulku dokonce největší možná). Při chemickém procesu tedy může NOx Ru pouze klesat, to znamená, že ruthenium lze pouze redukovat.
Když je ruthenium redukováno, oxiduje jinou látku, která je v reakčním médiu, což způsobuje, že tato látka je charakterizována jako oxidant.
Autor: Stefano Araújo Novais
Učitel chemie
