LA ruthénium, numéro atomique 44, est un métal situé dans le groupe 8 du tableau périodique. Il fait partie de ce que nous appelons les métaux du groupe du platine, avec l'osmium, le palladium, l'iridium, le rhodium et, bien sûr, le platine. Il est capable d'avoir plusieurs états d'oxydation, atteignant même une charge formelle de +8, la plus élevée du tableau périodique.
De par sa noblesse, le ruthénium possède de bonnes propriétés physico-chimiques, telles qu'une faible réactivité et une large résistance à la corrosion. Par conséquent, il est utilisé dans les alliages de métaux pour augmenter ses propriétés mécaniques et également améliorer sa protection anticorrosion. De plus, le ruthénium et ses composés ont été utilisés dans les réactions chimiques modernes et dans le développement de cellules solaires moins chères.
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Résumé sur le ruthénium
Le ruthénium est un métal appartenant au groupe 8 de Tableau périodique.
C'est l'un des métaux du groupe du platine (MGP), qui comprend également le palladium, l'osmium, l'iridium, le rhodium et le platine lui-même.
Il est peu présent dans la croûte terrestre, mais en raison de sa faible réactivité, on peut le trouver sous sa forme pure.
Il est capable de produire des composés avec différents états d'oxydation, qui vont de 0 à +8.
Il est obtenu commercialement comme sous-produit de l'exploitation minière nickel.
Dans l'industrie métallurgique, il améliore la capacité physique et anti-corrosion de certains alliages.
Ses composés ont été utilisés dans les processus chimiques modernes et dans la fabrication de cellules solaires moins chères que les cellules solaires traditionnelles.
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Propriétés du ruthénium
Symbole: Ru.
Numéro atomique: 44.
Masse atomique: 101,07 cu.
Électronégativité : 2,2.
Point de fusion : 2334°C.
Point d'ébullition: 4150°C.
Densité: 12,1 g.cm-3 (à 20°C).
Configuration électronique: [Kr] 5s1 4d7.
Série chimique: groupe 8, métaux de transition, métaux du groupe du platine.
caractéristiques du ruthénium
Le ruthénium est l'un des les métaux appartenant au groupe connu sous le nom de Platinum Group Metals (MGP), également composé de métaux platine, palladium, osmium, iridium et rhodium. Comme il appartient à ce groupe, le ruthénium possède certaines caractéristiques qui font référence à la métaux nobles, Comme le tien faible réactivité et haute résistance à la corrosion.
C'est un métal non présent dans la croûte terrestre, avec une composition moyenne de 10-8% à grande échelle. Cependant, il est plus présent dans météorites, comme dans les chondrites et les météorites de le fer. Le ruthénium a sept isotopes naturels et 34 isotopes radioactifs.
Sous sa forme métallique, le ruthénium est protégé par une fine couche de RuO2, ce qui empêche le oxydation de ce métal par le O2 jusqu'à une température de 870 K. Le ruthénium peut encore réagir avec le fluor (F2) et le chlore (Cl2) sous chauffage et est également attaqué par l'acide chlorhydrique lorsqu'il est mélangé avec d'autres agents oxydants tels que KClO4, entraînant une oxydation explosive.
Les substances alcalines fondues ont également la capacité de réagir avec le métal. Cependant, il n'est pas attaqué par acides, étant à basse ou haute température, et ne pouvant être attaqué par l'eau régale.
L'une des caractéristiques du ruthénium, qui s'étend à l'osmium (un élément également du groupe 8), est la grande variété d'états d'oxydation que cet élément peut avoir: le NOx de ses composés peut varier de 0 à +8, l'état +3 étant le plus stable.
L'état d'oxydation +8, inclus, est le plus élevé atteint par n'importe quel élément du tableau périodique. Un exemple de substance avec ce NOx est le RuO4. Cet oxyde est toxique, avec une odeur rappelant l'ozone, très soluble dans le tétrachlorure de carbone (CCl4). C'est aussi un puissant oxydant.
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Où peut-on trouver du ruthénium ?
En raison de sa noblesse, le ruthénium peut être trouvé sous sa forme native dans la nature, avec les autres MGP, comme dans les montagnes de l'Oural et dans les régions d'Amérique du Nord et du Sud.
Cependant, dans le commerce, il est le plus souvent obtenu par résidus de nickel, provenant de son affinage provenant de la minerai de pentlandite, (Fe, Ni) S. A noter les dépôts de Afrique du Sud, Russie, Zimbabwe, NOUS et Canada.
Obtention du ruthénium
Les métaux nobles sont difficiles à isoler.Dans le cas des MGP, la difficulté vient du fait que leurs propriétés physico-chimiques sont similaires dans une certaine mesure. L'extraction du ruthénium est assez complexe, bien qu'il existe de nombreuses techniques disponibles. Le problème est en quelque sorte de trouver une technique sûre et applicable dans une réalité industrielle, et pas seulement en laboratoire.
Par exemple, la distillation du tétroxyde de ruthénium, RuO4, peut être fabriqué en laboratoire et il serait intéressant de le séparer des autres MGP, car il s'agit d'un composé volatil. Cependant, son application à grande échelle n'est pas recommandée, car au-dessus de 180 °C, le tétroxyde de ruthénium est explosif. Il est également difficile de l'obtenir par précipitation, car la similarité chimique avec les autres MGP rend la précipitation sélective difficile.
Alors, le moyen le plus utilisé est l'extraction par solvant, dans lequel le ruthénium peut être concentré et séparé des autres composés. L'une des méthodes est sa conversion en espèces solubles RuCl62-, qui peuvent être séparés avec des amines tertiaires et, par conséquent, produire un ruthénium de pureté supérieure à 99 %.
applications du ruthénium
Dans l'industrie, l'application du ruthénium dans les alliages métalliques est très bien vue, puisque améliore les propriétés physico-chimiques du produit. Par exemple, ajouter 0,1 % en masse de ruthénium à titane augmente sa résistance à la corrosion de 100 fois.
Cependant, une bonne partie du ruthénium est appliquée dans les études et dans le développement de ses produits. Des études impliquant catalyseurs à base de ruthénium a intégré la technique de métathèse en synthèse organique, responsable du lauréat Yves Chauvin, Robert Grubbs et Richard Schrock avec le prix Nobel de chimie en 2005.
Les complexes de ruthénium ont également été largement utilisés dans les réactions d'hydrogénation catalytique. asymétrique, qui a valu à William Knowles, Barry Sharpless et Ryoji Noyori le prix Nobel de chimie pour 2001.
Un composé de ruthénium largement étudié est le complexe de ce métal avec la 2,2'-bipyridine, le soi-disant rubis. Il a été remarqué que cette substance et certains dérivés avaient une grande capacité d'oxydation, due au Ru3+, et réduction, à cause de la bipyridine. Les composés du ruthénium ont également été étudiés pour la développement de cellules solaires à moindre coût par rapport à ceux du marché.
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histoire du ruthénium
En 1827, Jakob Berzelius et Gottfried Osann ont examiné les résidus de la dissolution du platine des montagnes de l'Oural avec de l'eau régale. Alors que Berzelius n'a trouvé aucun nouveau métal, Osann a cru qu'il avait trouvé trois nouveaux métaux et a nommé l'un d'eux ruthénium.
Karl Karlovitch Klaus est communément considéré le découvreur du ruthénium. En 1844, il démontra que le composé observé par Osann consistait en un oxyde ruthénium impur. Klaus a obtenu environ 6 g de métal à partir de déchets de platine insolubles traités à l'eau régale.
Le nom Ruthenia est un hommage à la Russie — le nom latin du pays est Ruthenia. Klaus a gardé le nom en reconnaissance du travail d'Osann, mais aussi en l'honneur de sa patrie.
Exercices résolus sur le ruthénium
question 1
Le ruthénium est un métal qui a plusieurs états d'oxydation possibles, allant de 0 à +8. dans les oxydes de Ru2LA3, RuO2 et RuO4, quels sont les nombres d'oxydation du ruthénium, respectivement ?
A) 0, +2 et +4
B) +3, +2 et +4
C) +3, +4 et +8
D) +2, +4 et +5
E) 0, +4 et +8
Résolution:
Variante C
Dans les oxydes, le oxygène maintient NOx égal à -2. Ainsi, on peut calculer les NOx du ruthénium dans les composés comme suit :
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
question 2
Le ruthénium est capable de former l'oxyde RuO4, un composé dans lequel l'élément a la charge la plus élevée possible (NOx) pour un élément du tableau périodique. A propos de ce composé, on peut dire que :
A) C'est un oxyde neutre.
B) C'est une substance oxydante.
C) Le NOx du ruthénium dans ce composé est de +4.
D) C'est une substance réductrice.
Résolution:
Variante B
dans le RuO4, le NOx du ruthénium est de +8. Dans ce cas, dans une réaction chimique, sa charge ne pourrait pas augmenter, car elle a déjà atteint la valeur maximale (qui est même la plus grande possible pour le tableau périodique). Ainsi, dans un processus chimique, les NOx de Ru ne peuvent que chuter, c'est-à-dire que le ruthénium ne peut qu'être réduit.
Lorsque le ruthénium est réduit, il oxyde une autre substance qui se trouve dans le milieu réactionnel, amenant cette substance à être qualifiée d'oxydant.
Par Stefano Araújo Novais
Professeur de chimie
