THE ruteenium, aatomnumber 44, on perioodilise tabeli 8. rühmas asuv metall. See on osa sellest, mida me teame plaatinarühma metallidena, koos osmiumi, pallaadiumi, iriidiumi, roodiumi ja loomulikult plaatina. Sellel on mitu oksüdatsiooniastet, saavutades isegi formaalse laengu +8, mis on perioodilise tabeli kõrgeim.
Tänu oma õilsusele on ruteeniumil head füüsikalis-keemilised omadused, nagu madal reaktsioonivõime ja lai korrosioonikindlus. Seetõttu kasutatakse seda metallisulamid suurendada selle mehaanilisi omadusi ja parandada ka korrosioonikaitset. Lisaks on ruteeniumi ja selle ühendeid kasutatud kaasaegsetes keemilistes reaktsioonides ja odavamate päikesepatareide väljatöötamisel.
Vaata ka: Tsirkoonium - hafniumiga keemiliselt sarnane element
Kokkuvõte ruteeniumi kohta
Ruteenium on metall, mis kuulub 8. rühma Perioodilisustabel.
See on üks plaatinarühma metallidest (MGP), mille hulka kuuluvad ka pallaadium, osmium, iriidium, roodium ja plaatina ise.
Seda esineb vähe Maakoor, kuid selle madala reaktsioonivõime tõttu võib seda leida puhtal kujul.
See on võimeline tootma erinevate oksüdatsiooniastmetega ühendeid, mis jäävad vahemikku 0 kuni +8.
Seda saadakse kaubanduslikult kaevandamise kõrvalsaadusena nikkel.
Metallurgiatööstuses parandab see mõnede sulamite füüsilist ja korrosioonivastast võimet.
Selle ühendeid on kasutatud kaasaegsetes keemilistes protsessides ja traditsioonilistest päikesepatareidest odavamate elementide valmistamisel.
Ruteeniumi omadused
Sümbol: Ru.
Aatomnumber: 44.
Aatommass: 101.07 c.u.
Elektronegatiivsus: 2,2.
Liitmispunkt: 2334 °C.
Keemispunkt: 4150 °C.
Tihedus: 12,1 g.cm-3 (temperatuuril 20 °C).
Elektrooniline konfiguratsioon: [Kr] 5s1 4d7.
Keemiline seeria: rühm 8, siirdemetallid, plaatina rühma metallid.
ruteeniumi omadused
Ruteenium on üks metallid kuulub plaatinarühma metallidena (MGP) tuntud rühma, mis koosneb ka plaatinast, pallaadiumist, osmiumist, iriidiumist ja roodiumist. Kuna see kuulub sellesse rühma, on ruteeniumil mõned omadused, mis viitavad sellele väärismetallid, Nagu sinu oma madal reaktsioonivõime ja kõrge korrosioonikindlus.
See on metalli, mida maakoores pole, mille keskmine koostis on 10-8% suures mahus. Siiski on see rohkem olemas meteoriidid, nagu kondriitides ja meteoriitides raud. Ruteeniumil on seitse looduslikku isotoopi ja 34 radioaktiivset isotoopi.
Metallilisel kujul on ruteenium kaitstud õhukese RuO kihiga2, mis takistab oksüdatsioon sellest metallist O2 kuni temperatuurini 870 K. Ruteenium võib siiski reageerida fluoriga (F2) ja kloor (Cl2) kuumutamisel ja vesinikkloriidhape ründab seda ka siis, kui seda segatakse teiste oksüdeerivate ainetega, nagu KClO4, mille tulemuseks on plahvatusohtlik oksüdatsioon.
Sulanud leeliselistel ainetel on samuti võime metalliga reageerida. Teda aga ei ründa happed, olles madalal või kõrgel temperatuuril ja aqua regia ei saa neid rünnata.
Üks ruteeniumi omadusi, mis ulatub osmiumini (ka 8. rühma element), on lai valik oksüdatsiooniseisundeid mis sellel elemendil võib olla: NOx selle ühendite arv võib varieeruda vahemikus 0 kuni +8, kusjuures kõige stabiilsem on olek +3.
Oksüdatsiooniaste +8 (kaasa arvatud) on perioodilise tabeli mis tahes elemendi kõrgeim saavutatud. Selle NOx-ga aine näiteks on RuO4. See oksiid on mürgine, osooni meenutava lõhnaga, lahustub hästi süsiniktetrakloriidis (CCl)4). See on ka võimas oksüdeerija.
Loe ka: Kroom – keemiline element, mida kasutatakse roostevabas terases selle korrosioonivastaste omaduste tõttu
Kust ruteeniumi leida?
Oma üllaste omaduste tõttu võib ruteeniumi looduslikul kujul looduses leida, koos teiste MGP-dega, nagu Uurali mägedes ning Põhja- ja Lõuna-Ameerika piirkondades.
Kuid kaubanduslikult saadakse seda kõige sagedamini kaudu nikli jäägid, mis pärineb selle rafineerimisest, mis on pärit pentlandiidi maak, (Fe, Ni) S. Tähelepanuväärsed on hoiused Lõuna-Aafrika, Venemaa, Zimbabwe, USA ja Kanada.
Ruteeniumi saamine
Väärismetalle on raske eraldada.MGP-de puhul tekib raskus, kuna nende füüsikalis-keemilised omadused on teatud määral sarnased. Ruteeniumi ekstraheerimine on üsna keeruline, kuigi saadaval on palju tehnikaid. Mõnes mõttes on probleem leida ohutu tehnika, mida saab rakendada tööstuslikus reaalsuses, mitte ainult laboris.
Näiteks ruteeniumtetroksiidi, RuO destilleerimine4, saab teha laboris ja huvitav oleks see teistest MGP-dest eraldada, kuna tegemist on lenduva ühendiga. Selle laialdane kasutamine ei ole siiski soovitatav, kuna ruteeniumtetroksiid on üle 180 °C plahvatusohtlik. Seda on raske saada ka sadestamise teel, kuna keemiline sarnasus teiste MGP-dega muudab selektiivse sadestamise keeruliseks.
Niisiis, enimkasutatav viis on lahustiga ekstraheerimine, milles ruteeniumi saab kontsentreerida ja teistest ühenditest eraldada. Üks meetoditest on selle muundamine lahustuvateks aineteks RuCl62-, mida saab eraldada tertsiaarsete amiinidega ja sellest tulenevalt toota ruteeniumi puhtusastmega üle 99%.
ruteeniumi rakendused
Tööstuses on ruteeniumi kasutamine metallisulamites väga hästi nähtav alates parandab toote füüsikalis-keemilisi omadusi. Näiteks 0,1 massiprotsenti ruteeniumi lisamine titaan suurendab selle korrosioonikindlust 100 korda.
Suur osa ruteeniumist kasutatakse aga uuringutes ja oma toodete väljatöötamisel. Uuringud, mis hõlmavad katalüsaatorid ruteeniumil põhinev integreeris metateesitehnika orgaanilisse sünteesi, vastutades 2005. aastal Nobeli keemiaauhinna laureaadi Yves Chauvini, Robert Grubbsi ja Richard Schrocki eest.
Ruteeniumikomplekse on laialdaselt kasutatud ka katalüütilistes hüdrogeenimisreaktsioonides. asümmeetriline, mis võitis William Knowlesile, Barry Sharplessile ja Ryoji Noyorile Nobeli keemiapreemia 2001.
Põhjalikult uuritud ruteeniumiühend on selle metalli kompleks 2,2'-bipüridiiniga, nn. rubiin. Täheldati, et sellel ainel ja mõnel derivaadil oli Ru tõttu suur oksüdatsioonivõime3+ja vähenemine bipüridiini tõttu. Ruteeniumiühendeid on uuritud ka odavamate päikesepatareide arendamine võrreldes turul olevatega.
Tea rohkem:Vanaadium — keemiatööstuse oluline katalüsaator
ruteeniumi ajalugu
1827. aastal uurisid Jakob Berzelius ja Gottfried Osann Uurali mägedest pärit plaatina lahustumisel aqua regiaga üle jäänud jääke. Kui Berzelius uusi metalle ei leidnud, siis Osann uskus, et on leidnud kolm uut metalli ja nimetas ühe neist ruteeniumiks.
Tavaliselt peetakse Karl Karlovitch Klausi ruteeniumi avastaja. 1844. aastal demonstreeris ta, et Osanni vaadeldud ühend koosnes a oksiid ruteenium ebapuhas. Klaus sai umbes 6 g metalli lahustumatutest plaatinajäätmetest, mida oli töödeldud aqua regiaga.
Nimi Ruteenia on austusavaldus Venemaale — riigi ladinakeelne nimi on Ruteenia. Klaus jättis nime alles Osanni töö tunnustuseks, aga ka kodumaa auks.
Ruteeniumil lahendatud harjutused
küsimus 1
Ruteenium on metall, millel on mitu võimalikku oksüdatsiooniastet vahemikus 0 kuni +8. Ru oksiidides2THE3, RuO2 ja RuO4, millised on vastavalt ruteeniumi oksüdatsiooniarvud?
A) 0, +2 ja +4
B) +3, +2 ja +4
C) +3, +4 ja +8
D) +2, +4 ja +5
E) 0, +4 ja +8
Resolutsioon:
Alternatiiv C
Oksiidides on hapnikku hoiab NOx väärtusega -2. Seega saame ühendites sisalduva ruteeniumi NOx arvutada järgmiselt:
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
küsimus 2
Ruteenium on võimeline moodustama oksiidi RuO4, ühend, milles elemendil on perioodilises tabelis oleva elemendi jaoks suurim võimalik laeng (NOx). Selle ühendi kohta võime öelda järgmist:
A) See on neutraalne oksiid.
B) See on oksüdeeriv aine.
C) Ruteeniumi NOx sisaldus selles ühendis on +4.
D) See on redutseeriv aine.
Resolutsioon:
Alternatiiv B
RuO-s4, on ruteeniumi NOx +8. Sellisel juhul ei saaks selle laeng keemilises reaktsioonis suureneda, kuna see on juba saavutanud maksimumväärtuse (mis on perioodilise tabeli puhul isegi suurim võimalik). Seega saab Ru NOx keemilises protsessis ainult langeda, st ruteeniumi saab ainult redutseerida.
Kui ruteenium redutseeritakse, oksüdeerib see teist reaktsioonikeskkonnas olevat ainet, mistõttu seda ainet iseloomustatakse oksüdeerijana.
Autor Stefano Araújo Novais
Keemia õpetaja