LA rutenio, número atómico 44, es un metal ubicado en el grupo 8 de la Tabla Periódica. Forma parte de lo que conocemos como Metales del Grupo del Platino, junto con el osmio, el paladio, el iridio, el rodio y, por supuesto, el platino. Es capaz de tener varios estados de oxidación, llegando incluso a alcanzar una carga formal de +8, la más alta de la Tabla Periódica.
Debido a su nobleza, el rutenio tiene buenas propiedades fisicoquímicas, como baja reactividad y amplia resistencia a la corrosión. Por lo tanto, se utiliza en aleaciones metálicas para aumentar sus propiedades mecánicas y también mejorar su protección anticorrosión. Además, el rutenio y sus compuestos se han utilizado en reacciones químicas modernas y en el desarrollo de células solares más baratas.
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Resumen sobre rutenio
El rutenio es un metal perteneciente al grupo 8 de Tabla periodica.
Es uno de los Metales del Grupo Platino (MGP), que también incluye paladio, osmio, iridio, rodio y el propio platino.
Está poco presente en la corteza terrestre, pero debido a su baja reactividad, se puede encontrar en su forma pura.
Es capaz de producir compuestos con diferentes estados de oxidación, que van de 0 a +8.
Se obtiene comercialmente como subproducto de la minería. níquel.
En la industria metalúrgica mejora la capacidad física y anticorrosiva de algunas aleaciones.
Sus compuestos se han utilizado en procesos químicos modernos y en la fabricación de células solares más baratas que las tradicionales.
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Propiedades del rutenio
Símbolo: ru.
Número atómico: 44.
Masa atomica: 101.07 u.m.
Electronegatividad: 2,2.
Punto de fusión: 2334°C.
Punto de ebullición: 4150°C.
Densidad: 12,1 g.cm-3 (a 20°C).
Configuración electrónica: [Kr] 5 s1 4d7.
Serie química: grupo 8, metales de transición, metales del grupo del platino.
caracteristicas del rutenio
El rutenio es uno de los rieles perteneciente al grupo conocido como Platinum Group Metals (MGP), compuesto también por metales platino, paladio, osmio, iridio y rodio. Por pertenecer a este grupo, el rutenio tiene unas características que hacen referencia a la metales nobles, Como el tuyo baja reactividad y alta resistencia a la corrosión.
Es un metal no presente en la corteza terrestre, con una composición media de 10-8% en masa. Sin embargo, está más presente en meteoritos, como en condritas y meteoritos de planchar. El rutenio tiene siete isótopos naturales y 34 isótopos radiactivos.
En su forma metálica, el rutenio está protegido por una fina capa de RuO2, que impide la oxidación de este metal por la O2 hasta una temperatura de 870 K. El rutenio aún puede reaccionar con el flúor (F2) y cloro (Cl2) al calentarlo y también es atacado por el ácido clorhídrico cuando se mezcla con otros agentes oxidantes como el KClO4, resultando en una oxidación explosiva.
Las sustancias alcalinas fundidas también tienen la capacidad de reaccionar con el metal. Sin embargo, no es atacado por ácidos, estando en baja o alta temperatura, y no puede ser atacado por el agua regia.
Una de las características del rutenio, que se extiende al osmio (elemento también del grupo 8), es la amplia variedad de estados de oxidación que este elemento puede tener: el NOx de sus compuestos puede variar de 0 a +8, siendo el estado +3 el más estable.
El estado de oxidación +8, inclusive, es el más alto alcanzado por cualquier elemento en la Tabla Periódica. Un ejemplo de una sustancia con este NOx es RuO4. Este óxido es tóxico, con olor que recuerda al ozono, muy soluble en tetracloruro de carbono (CCl4). También es un poderoso oxidante.
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¿Dónde se puede encontrar rutenio?
Por su noble característica, el rutenio se puede encontrar en su forma nativa en la naturaleza, junto con las otras MGP, como en los Montes Urales y en regiones de América del Norte y del Sur.
Sin embargo, comercialmente se obtiene más comúnmente a través de relaves de níquel, procedente de su refinado procedente de la mineral de pentlandita, (Fe, Ni) S. Destacan los depósitos de Sudáfrica, Rusia, Zimbabue, Estados Unidos y Canadá.
Obtención de rutenio
Los metales nobles son difíciles de aislar..En el caso de las MGPs, la dificultad surge porque sus propiedades fisicoquímicas son hasta cierto punto similares. La extracción de rutenio es bastante compleja, aunque existen muchas técnicas disponibles. En cierto modo, el problema es encontrar una técnica segura que se pueda aplicar en una realidad industrial, y no solo en el laboratorio.
Por ejemplo, la destilación de tetróxido de rutenio, RuO4, se puede hacer en el laboratorio y sería interesante separarlo de otras MGP, ya que es un compuesto volátil. Sin embargo, no se recomienda su aplicación a gran escala, ya que por encima de 180 °C el tetróxido de rutenio es explosivo. También es difícil obtenerlo por precipitación, ya que la similitud química con las otras MGP dificulta la precipitación selectiva.
Así, la forma más utilizada es a través de la extracción por solventes, en el que el rutenio puede concentrarse y separarse de los demás compuestos. Uno de los métodos es su conversión a la especie soluble RuCl62-, que pueden separarse con aminas terciarias y, en consecuencia, producir un rutenio de pureza superior al 99%.
aplicaciones de rutenio
En la industria está muy bien vista la aplicación del rutenio en aleaciones metálicas, ya que mejora las propiedades fisicoquímicas del producto. Por ejemplo, agregar 0.1% en masa de rutenio a titanio hace que su resistencia a la corrosión aumente 100 veces.
Sin embargo, buena parte del rutenio se aplica en estudios y en el desarrollo de sus productos. Estudios que involucran catalizadores a base de rutenio integró la técnica de la metátesis en la síntesis orgánica, responsable de los laureados Yves Chauvin, Robert Grubbs y Richard Schrock con el Premio Nobel de Química en 2005.
Los complejos de rutenio también se han empleado ampliamente en reacciones de hidrogenación catalítica. asimétrico, que le valió a William Knowles, Barry Sharpless y Ryoji Noyori el Premio Nobel de Química por 2001.
Un compuesto de rutenio ampliamente estudiado es el complejo de este metal con 2,2'-bipiridina, el llamado rubí. Se notó que esta sustancia y algunos derivados tenían gran capacidad de oxidación, debido al Ru3+y reducción, debido a la bipiridina. Los compuestos de rutenio también se han estudiado para la desarrollo de celdas solares de bajo costo en comparación con los que hay en el mercado.
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historia del rutenio
En 1827, Jakob Berzelius y Gottfried Osann examinaron los residuos de la disolución del platino de los Montes Urales con agua regia. Si bien Berzelius no encontró metales nuevos, Osann creía que había encontrado tres metales nuevos y nombró a uno de ellos rutenio.
Karl Karlovitch Klaus es comúnmente considerado el descubridor del rutenio. En 1844, demostró que el compuesto observado por Osann consistía en un óxido rutenio impuro. Klaus obtuvo alrededor de 6 g del metal a partir de desechos de platino insolubles tratados con agua regia.
El nombre Ruthenia es un tributo a Rusia: el nombre latino del país es Ruthenia. Klaus mantuvo el nombre en reconocimiento al trabajo de Osann, pero también en honor a su tierra natal.
Ejercicios resueltos en rutenio
Pregunta 1
El rutenio es un metal que tiene varios estados de oxidación posibles, que van de 0 a +8. en óxidos de Ru2LA3, RuO2 y RuO4, ¿cuáles son los números de oxidación del rutenio, respectivamente?
A) 0, +2 y +4
B) +3, +2 y +4
C) +3, +4 y +8
D) +2, +4 y +5
E) 0, +4 y +8
Resolución:
Alternativa C
En los óxidos, la oxígeno mantiene el NOx igual a -2. Por lo tanto, podemos calcular el NOx de rutenio en los compuestos de la siguiente manera:
ru2LA3: 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
Pregunta 2
El rutenio es capaz de formar el óxido RuO4, un compuesto en el que el elemento tiene la carga más alta posible (NOx) para un elemento en la Tabla Periódica. Sobre este compuesto, podemos decir que:
a) Es un óxido neutro.
B) Es una sustancia oxidante.
C) El NOx de rutenio en este compuesto es +4.
D) Es una sustancia reductora.
Resolución:
Alternativa B
en la RuO4, el NOx del rutenio es +8. En este caso, en una reacción química, su carga no podría aumentar, ya que ha alcanzado el valor máximo (que es incluso el mayor posible para la Tabla Periódica). Así, en un proceso químico, el NOx de Ru solo puede caer, es decir, el rutenio solo puede reducirse.
Cuando el rutenio se reduce, oxida otra sustancia que se encuentra en el medio de reacción, haciendo que esta sustancia se caracterice como oxidante.
Por Stefano Araújo Novais
Profesor de química