DET ruthenium, Atom nummer 44, er et metal placeret i gruppe 8 i det periodiske system. Det er en del af det, vi kender som platingruppens metaller, sammen med osmium, palladium, iridium, rhodium og selvfølgelig platin. Det er i stand til at have flere oxidationstilstande, endda nå en formel ladning på +8, den højeste i det periodiske system.
På grund af sin ædelhed har ruthenium gode fysisk-kemiske egenskaber, såsom lav reaktivitet og bred modstandsdygtighed over for korrosion. Derfor bruges den i metallegeringer for at øge dets mekaniske egenskaber og også forbedre dets korrosionsbeskyttelse. Derudover er ruthenium og dets forbindelser blevet brugt i moderne kemiske reaktioner og i udviklingen af billigere solceller.
Se også: Zirconium - det kemisk lignende grundstof til hafnium
Sammenfatning om ruthenium
Ruthenium er et metal, der tilhører gruppe 8 af Periodiske system.
Det er et af Platinum Group Metals (MGP), som også omfatter palladium, osmium, iridium, rhodium og platin selv.
Det er lidt til stede i
Jordens skorpe, men på grund af dens lave reaktivitet kan den findes i sin rene form.Det er i stand til at producere forbindelser med forskellige oxidationstilstande, som spænder fra 0 til +8.
Det opnås kommercielt som et biprodukt fra minedrift nikkel.
I den metallurgiske industri forbedrer det den fysiske og anti-korrosionsevne af nogle legeringer.
Dets forbindelser er blevet brugt i moderne kemiske processer og til fremstilling af billigere solceller end traditionelle.
Stop ikke nu... Der er mere efter annoncen ;)
Ruthenium egenskaber
Symbol: Ru.
Atom nummer: 44.
Atommasse: 101,07 c.u.
Elektronegativitet: 2,2.
Fusionspunkt: 2334°C.
Kogepunkt: 4150°C.
Massefylde: 12,1 g.cm-3 (ved 20°C).
Elektronisk konfiguration: [Kr] 5s1 4d7.
Kemisk serie: gruppe 8, overgangsmetaller, platingruppemetaller.
egenskaber ved ruthenium
Ruthenium er en af de metaller tilhører gruppen kendt som platingruppemetaller (MGP), også sammensat af platin-, palladium-, osmium-, iridium- og rhodiummetaller. Da det tilhører denne gruppe, har ruthenium nogle egenskaber, der refererer til ædelmetaller, Ligesom din lav reaktivitet og høj korrosionsbestandighed.
Det er en metal, der ikke findes i jordskorpen, med en gennemsnitlig sammensætning på 10-8% i stor skala. Det er dog mere til stede i meteoritter, som i kondritter og meteoritter af jern. Ruthenium har syv naturlige isotoper og 34 radioaktive isotoper.
I sin metalliske form er ruthenium beskyttet af et tyndt lag RuO2, som forhindrer oxidation af dette metal af O2 op til en temperatur på 870 K. Ruthenium kan stadig reagere med fluor (F2) og chlor (Cl2) under opvarmning og angribes også af saltsyre, når det blandes med andre oxidationsmidler såsom KClO4, hvilket resulterer i eksplosiv oxidation.
Smeltede alkaliske stoffer har også evnen til at reagere med metallet. Han er dog ikke angrebet af syrer, der er i lav eller høj temperatur, og kan ikke angribes af aqua regia.
Et af karakteristikaene ved ruthenium, som strækker sig til osmium (et grundstof også i gruppe 8), er bred vifte af oxidationstilstande at dette element kan have: den NOx af dets forbindelser kan variere fra 0 til +8, hvor +3-tilstanden er den mest stabile.
Oxidationstilstanden +8, inklusive, er den højeste nået af ethvert grundstof i det periodiske system. Et eksempel på et stof med denne NOx er RuO4. Dette oxid er giftigt, med en lugt, der minder om ozon, meget opløseligt i carbontetrachlorid (CCl4). Det er også en kraftig oxidant.
Læs også: Chrom - det kemiske element, der anvendes i rustfrit stål for dets anti-korrosionsegenskaber
Hvor kan ruthenium findes?
På grund af dets ædle karakteristika kan ruthenium findes i sin oprindelige form i naturen, sammen med de andre MGP'er, som i Uralbjergene og i regioner i Nord- og Sydamerika.
Kommercielt opnås det dog oftest gennem nikkelaffald, der stammer fra dets raffinering, der kommer fra pentlandit malm, (Fe, Ni) S. Af bemærkning er indskud af Sydafrika, Rusland, Zimbabwe, OS og Canada.
At opnå ruthenium
Ædelmetaller er svære at isolere.I tilfældet med MGP'er opstår vanskeligheden, fordi deres fysisk-kemiske egenskaber til en vis grad ligner hinanden. Udvinding af ruthenium er ret kompleks, selvom der er mange tilgængelige teknikker. På en måde er problemet at finde en sikker teknik, som kan anvendes i en industriel virkelighed, og ikke kun i laboratoriet.
For eksempel destillation af rutheniumtetroxid, RuO4, kan laves i laboratoriet, og det ville være interessant at adskille det fra andre MGP'er, da det er en flygtig forbindelse. Dets anvendelse i stor skala anbefales dog ikke, da rutheniumtetroxid over 180 °C er eksplosivt. Det er også svært at opnå det ved udfældning, da den kemiske lighed med de andre MGP'er gør selektiv udfældning vanskelig.
Så, den mest anvendte måde er via opløsningsmiddelekstraktion, hvori ruthenium kan koncentreres og adskilles fra de andre forbindelser. En af metoderne er dens omdannelse til den opløselige art RuCl62-, som kan separeres med tertiære aminer og som følge heraf producerer et ruthenium med en renhed på over 99%.
anvendelser af ruthenium
I industrien ses anvendelsen af ruthenium i metalliske legeringer meget godt, da forbedrer produktets fysisk-kemiske egenskaber. For eksempel tilsætning af 0,1 vægtprocent ruthenium til titanium får dens korrosionsbestandighed til at stige 100 gange.
Men en god del af ruthenium anvendes i undersøgelser og i udviklingen af dets produkter. Undersøgelser, der involverer katalysatorer baseret på ruthenium integreret metateseteknikken i organisk syntese, ansvarlig for prisvinderen Yves Chauvin, Robert Grubbs og Richard Schrock med Nobelprisen i kemi i 2005.
Rutheniumkomplekser er også blevet anvendt i vid udstrækning i katalytiske hydrogeneringsreaktioner. asymmetrisk, som vandt William Knowles, Barry Sharpless og Ryoji Noyori Nobelprisen i kemi for 2001.
En meget undersøgt rutheniumforbindelse er komplekset af dette metal med 2,2'-bipyridin, den såkaldte rubin. Det blev bemærket, at dette stof og nogle derivater havde stor oxidationskapacitet på grund af Ru3+og reduktion på grund af bipyridin. Rutheniumforbindelser er også blevet undersøgt for udvikling af billigere solceller sammenlignet med dem på markedet.
Få mere at vide:Vanadium — en vigtig katalysator for den kemiske industri
rutheniums historie
I 1827 undersøgte Jakob Berzelius og Gottfried Osann resterne fra opløsningen af platin fra Uralbjergene med aqua regia. Mens Berzelius ikke fandt nye metaller, mente Osann, at han havde fundet tre nye metaller og kaldte et af dem for ruthenium.
Karl Karlovitch Klaus betragtes almindeligvis opdageren af ruthenium. I 1844 demonstrerede han, at forbindelsen observeret af Osann bestod af en oxid ruthenium uren. Klaus opnåede omkring 6 g af metallet fra uopløseligt platinaffald behandlet med aqua regia.
Navnet Ruthenia er en hyldest til Rusland — landets latinske navn er Ruthenia. Klaus beholdt navnet som anerkendelse af Osanns arbejde, men også til ære for sit hjemland.
Øvelser løst på ruthenium
Spørgsmål 1
Ruthenium er et metal, der har flere mulige oxidationstilstande, der spænder fra 0 til +8. i Ru-oxider2DET3, RuO2 og RuO4, hvad er henholdsvis rutheniums oxidationstal?
A) 0, +2 og +4
B) +3, +2 og +4
C) +3, +4 og +8
D) +2, +4 og +5
E) 0, +4 og +8
Løsning:
Alternativ C
I oxiderne er ilt holder NOx lig med -2. Således kan vi beregne NOx af ruthenium i forbindelserne som følger:
Ru2DET3: 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
spørgsmål 2
Ruthenium er i stand til at danne oxidet RuO4, en forbindelse, hvor grundstoffet har den højest mulige ladning (NOx) for et grundstof i det periodiske system. Om denne forbindelse kan vi sige, at:
A) Det er et neutralt oxid.
B) Det er et oxiderende stof.
C) NOx af ruthenium i denne forbindelse er +4.
D) Det er et reducerende stof.
Løsning:
Alternativ B
i RuO4, er NOx for ruthenium +8. I dette tilfælde, i en kemisk reaktion, kunne dens ladning ikke stige, da den allerede har nået den maksimale værdi (som endda er den størst mulige for det periodiske system). I en kemisk proces kan NOx af Ru således kun falde, det vil sige, at rutheniumet kun kan reduceres.
Når ruthenium reduceres, oxiderer det et andet stof, der er i reaktionsmediet, hvilket får dette stof til at blive karakteriseret som et oxidationsmiddel.
Af Stefano Araújo Novais
Kemi lærer
