THE ruteeni, atominumero 44, on metalli, joka sijaitsee jaksollisen järjestelmän ryhmässä 8. Se on osa platinaryhmän metalleja, osmiumin, palladiumin, iridiumin, rodiumin ja tietysti platina. Sillä voi olla useita hapetustiloja, jopa muodollinen varaus +8, jaksollisen järjestelmän korkein.
Jaloisuutensa ansiosta ruteenilla on hyvät fysikaalis-kemialliset ominaisuudet, kuten alhainen reaktiivisuus ja laaja korroosionkestävyys. Siksi sitä käytetään mm metalliseokset parantaa sen mekaanisia ominaisuuksia ja myös parantaa sen korroosionestoa. Lisäksi ruteenia ja sen yhdisteitä on käytetty nykyaikaisissa kemiallisissa reaktioissa ja halvempien aurinkokennojen kehittämisessä.
Katso myös: Zirkonium - kemiallisesti samanlainen alkuaine kuin hafnium
Yhteenveto ruteenista
Rutenium on metalli, joka kuuluu ryhmään 8 Jaksollinen järjestelmä.
Se on yksi Platinum Group Metalleista (MGP), johon kuuluvat myös palladium, osmium, iridium, rodium ja itse platina.
Se on vähän läsnä Maankuori, mutta alhaisen reaktiivisuutensa vuoksi se löytyy puhtaassa muodossaan.
Se pystyy tuottamaan yhdisteitä, joiden hapetusaste vaihtelee välillä 0 - +8.
Sitä saadaan kaupallisesti kaivostoiminnan sivutuotteena nikkeli.
Metallurgisessa teollisuudessa se parantaa joidenkin metalliseosten fyysistä ja korroosionestokykyä.
Sen yhdisteitä on käytetty nykyaikaisissa kemiallisissa prosesseissa ja perinteistä aurinkokennojen halvempien valmistuksessa.
Älä lopeta nyt... Mainoksen jälkeen on muutakin ;)
Ruteenin ominaisuudet
Symboli: Ru.
Atominumero: 44.
Atomimassa: 101.07 c.u.
Elektronegatiivisuus: 2,2.
Fuusiopiste: 2334 °C.
Kiehumispiste: 4150 °C.
Tiheys: 12,1 g.cm-3 (20 °C: ssa).
Sähköinen konfigurointi: [Kr] 5s1 4d7.
Kemiallinen sarja: ryhmä 8, siirtymämetallit, platinaryhmän metallit.
ruteenin ominaisuudet
Rutenium on yksi niistä metallit kuuluu ryhmään, joka tunnetaan nimellä Platinum Group Metals (MGP), joka koostuu myös platina-, palladium-, osmiumista, iridium- ja rodiummetalleista. Koska rutenium kuuluu tähän ryhmään, sillä on joitain ominaisuuksia, jotka viittaavat siihen jalometallit, Niin kuin sinun alhainen reaktiivisuus ja korkea korroosionkestävyys.
Se on a metallia, jota ei ole maankuoressa, jonka keskimääräinen koostumus on 10-8% suuressa mittakaavassa. Se on kuitenkin enemmän läsnä meteoriitit, kuten kondriiteissa ja meteoriiteissa rauta-. Ruteenissa on seitsemän luonnollista isotooppia ja 34 radioaktiivista isotooppia.
Metallisessa muodossaan ruteenia suojaa ohut kerros RuO: ta2, joka estää hapettumista tästä metallista O2 870 K lämpötilaan asti. Rutenium voi silti reagoida fluorin kanssa (F2) ja klooria (Cl2) kuumennettaessa ja myös suolahappo hyökkää siihen, kun se sekoitetaan muiden hapettimien, kuten KClO: n kanssa4, mikä johtaa räjähtävään hapettumiseen.
Sulailla alkalisilla aineilla on myös kyky reagoida metallin kanssa. Hän ei kuitenkaan hyökkää hänen kimppuunsa hapot, joka on matalassa tai korkeassa lämpötilassa, eikä aqua regia voi hyökätä siihen.
Yksi osmiumiin (myös ryhmän 8 alkuaine) ulottuvan ruteenin ominaisuuksista on laaja valikoima hapetustiloja jotka tällä elementillä voi olla: NOx sen yhdisteiden määrä voi vaihdella välillä 0 - +8, jolloin +3-tila on stabiilin.
Hapetusaste +8, mukaan lukien, on korkein minkä tahansa jaksollisen järjestelmän elementin saavuttama. Esimerkki aineesta, jossa on tämä NOx, on RuO4. Tämä oksidi on myrkyllistä, sen haju muistuttaa otsonia, liukenee hyvin hiilitetrakloridiin (CCl)4). Se on myös voimakas hapetin.
Lue myös: Kromi – kemiallinen alkuaine, jota käytetään ruostumattomassa teräksessä sen korroosionestoominaisuuksien vuoksi
Mistä ruteenia löytyy?
Jaloin ominaisuutensa vuoksi ruteenia löytyy luonnollisessa muodossaan, yhdessä muiden MGP: iden kanssa, kuten Ural-vuorilla sekä Pohjois- ja Etelä-Amerikan alueilla.
Kuitenkin kaupallisesti se saadaan yleisimmin kautta nikkelijätteet, joka on peräisin sen jalostuksesta peräisin pentlandiittimalmi, (Fe, Ni) S. Huomionarvoisia ovat talletukset Etelä-Afrikka, Venäjä, Zimbabwe, MEILLE ja Kanada.
Ruteenin saaminen
Jalometalleja on vaikea eristää.MGP: n tapauksessa vaikeus syntyy, koska niiden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet ovat jossain määrin samankaltaisia. Ruteniumin uuttaminen on melko monimutkaista, vaikka käytettävissä on monia tekniikoita. Tavallaan ongelmana on löytää turvallinen tekniikka, jota voidaan soveltaa teollisessa todellisuudessa, eikä vain laboratoriossa.
Esimerkiksi ruteenitetroksidin, RuO, tislaus4, voidaan valmistaa laboratoriossa ja olisi mielenkiintoista erottaa se muista MGP: istä, koska se on haihtuva yhdiste. Sen käyttöä suuressa mittakaavassa ei kuitenkaan suositella, koska yli 180 °C ruteenitetroksidi on räjähtävää. Sitä on myös vaikea saada saostamalla, koska kemiallinen samankaltaisuus muiden MGP: iden kanssa vaikeuttaa selektiivistä saostumista.
Niin, eniten käytetty tapa on liuotinuutto, jossa ruteeni voidaan väkevöidä ja erottaa muista yhdisteistä. Yksi menetelmistä on sen muuntaminen liukoiseksi lajiksi RuCl62-, joka voidaan erottaa tertiaarisilla amiineilla ja siten tuottaa ruteenia, jonka puhtaus on yli 99 %.
ruteniumin sovellukset
Teollisuudessa ruteniumin käyttö metalliseoksissa on hyvin nähty, koska parantaa tuotteen fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Esimerkiksi lisäämällä 0,1 painoprosenttia ruteenia titaani lisää sen korroosionkestävyyttä 100-kertaiseksi.
Kuitenkin suuri osa ruteenista käytetään tutkimuksissa ja tuotteidensa kehittämisessä. Mukana olevat tutkimukset katalyytit ruteeniin perustuva integroi metateesitekniikan orgaaniseen synteesiin, joka vastasi vuonna 2005 kemian Nobelin palkituista Yves Chauvinista, Robert Grubbsista ja Richard Schrockista.
Ruteniumkomplekseja on myös käytetty laajasti katalyyttisissä hydrausreaktioissa. epäsymmetrinen, joka voitti William Knowlesille, Barry Sharplessille ja Ryoji Noyorille kemian Nobelin palkinnon. 2001.
Laajasti tutkittu ruteeniyhdiste on tämän metallin kompleksi 2,2'-bipyridiinin kanssa, ns. rubiini. Havaittiin, että tällä aineella ja joillakin johdannaisilla oli suuri hapetuskyky Ru: n vuoksi3+ja vähentäminen bipyridiinin takia. Ruteeniyhdisteitä on myös tutkittu halvempien aurinkokennojen kehittäminen verrattuna markkinoilla oleviin.
Tietää enemmän:Vanadiini – tärkeä katalysaattori kemianteollisuudelle
ruteniumin historia
Vuonna 1827 Jakob Berzelius ja Gottfried Osann tutkivat Ural-vuorten platinan liukenemisesta jäljelle jääneet jäämät aqua regialla. Vaikka Berzelius ei löytänyt uusia metalleja, Osann uskoi löytäneensä kolme uutta metallia ja nimesi yhden niistä ruteeniksi.
Karl Karlovitch Klausia pidetään yleisesti ruteniumin löytäjä. Vuonna 1844 hän osoitti, että Osannin havaitsema yhdiste koostui a oksidi ruteeni epäpuhdasta. Klaus sai noin 6 g metallia liukenemattomasta platinajätteestä, joka oli käsitelty aqua regialla.
Nimi Ruthenia on kunnianosoitus Venäjälle – maan latinankielinen nimi on Ruthenia. Klaus säilytti nimen tunnustuksena Osannin työstä, mutta myös kotimaansa kunniaksi.
Ruteniumilla ratkaistuja harjoituksia
Kysymys 1
Rutenium on metalli, jolla on useita mahdollisia hapetusasteita, jotka vaihtelevat välillä 0 - +8. Ru-oksideissa2THE3, RuO2 ja RuO4, mitkä ovat ruteenin hapetusluvut?
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
Resoluutio:
Vaihtoehto C
Oksideissa, happi pitää NOx: n arvona -2. Siten voimme laskea ruteniumin NOx: n yhdisteissä seuraavasti:
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
kysymys 2
Rutenium pystyy muodostamaan oksidin RuO4, yhdiste, jossa alkuaineella on korkein mahdollinen varaus (NOx) jaksollisen järjestelmän alkuaineelle. Tästä yhdisteestä voimme sanoa, että:
A) Se on neutraali oksidi.
B) Se on hapettava aine.
C) Ruteniumin NOx tässä yhdisteessä on +4.
D) Se on pelkistävä aine.
Resoluutio:
Vaihtoehto B
RuO: ssa4, ruteniumin NOx on +8. Tässä tapauksessa kemiallisessa reaktiossa sen varaus ei voinut kasvaa, koska se on jo saavuttanut maksimiarvon (joka on jopa suurin mahdollinen jaksollisessa järjestelmässä). Siten kemiallisessa prosessissa Ru: n NOx voi vain laskea, eli ruteenia voidaan vain pelkistää.
Kun ruteeni pelkistetään, se hapettaa toisen reaktioväliaineessa olevan aineen, mikä saa tämän aineen luonnehtimaan hapettimena.
Kirjailija: Stefano Araújo Novais
Kemian opettaja