A ruténium, atomszám 44, a periódusos rendszer 8. csoportjában található fém. Az ozmium, palládium, irídium, ródium és természetesen a Platinum Group Metals néven ismert része. platina. Több oxidációs állapotra is képes, akár a periódusos rendszerben a legmagasabb +8-as formális töltést is elérheti.
Nemességéből adódóan a ruténium jó fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, például alacsony reakciókészséggel és széles körű korrózióállósággal rendelkezik. Ezért használják fémötvözetek mechanikai tulajdonságainak növelésére és korrózióvédelmének javítására is. Emellett a ruténiumot és vegyületeit modern kémiai reakciókban és olcsóbb napelemek kifejlesztésében is felhasználták.
Lásd még: Cirkónium – a hafniumhoz hasonló kémiai elem
Összefoglaló a ruténiumról
A ruténium a 8. csoportba tartozó fém Periódusos táblázat.
Ez a Platinum Group Metals (MGP) egyike, amely magában foglalja a palládiumot, ozmiumot, irídiumot, ródiumot és magát a platinát is.
Kevéssé van benne földkéreg, de alacsony reaktivitása miatt tiszta formában is megtalálható.
Különböző oxidációs állapotú vegyületeket képes előállítani, amelyek 0-tól +8-ig terjednek.
Kereskedelmi forgalomban a bányászat melléktermékeként nyerik nikkel.
A kohászati iparban javítja egyes ötvözetek fizikai és korróziógátló képességét.
Összetételét a modern kémiai eljárásokban és a hagyományos napelemeknél olcsóbb gyártásban használták fel.
Ne hagyd abba most... A hirdetés után több is van ;)
Ruténium tulajdonságai
Szimbólum: Ru.
Atomszám: 44.
Atomtömeg: 101.07 c.u.
Elektronegativitás: 2,2.
Fúziós pont: Olvadáspont: 2334 °C.
Forráspont: 4150 °C.
Sűrűség: 12,1 g.cm-3 (20 °C-on).
Elektronikus konfiguráció: [Kr] 5s1 4d7.
Kémiai sorozat: 8. csoport, átmeneti fémek, platinacsoport fémei.
a ruténium jellemzői
A ruténium az egyik fémek a Platinum Group Metals (MGP) néven ismert csoporthoz tartozik, amely szintén platina, palládium, ozmium, irídium és ródium fémekből áll. Mivel ebbe a csoportba tartozik, a ruténiumnak vannak olyan jellemzői, amelyek a nemesfémek, Mint a tiéd alacsony reakcióképesség és magas korrózióállóság.
Ez egy fém nincs jelen a földkéregben, átlagos összetétele 10-8% nagy léptékben. Azonban inkább jelen van benne meteoritok, mint a kondritokban és a meteoritokban Vas. A ruténiumnak hét természetes izotópja és 34 radioaktív izotópja van.
Fémes formájában a ruténiumot vékony RuO réteg védi2, amely megakadályozza a oxidáció ebből a fémből az O2 870 K hőmérsékletig. A ruténium továbbra is reagálhat fluorral (F2) és klór (Cl2) melegítés alatt, és a sósav is megtámadja, ha más oxidálószerekkel, például KClO-val keverik.4, ami robbanásveszélyes oxidációt eredményez.
Az olvadt lúgos anyagok szintén képesek reagálni a fémmel. Őt azonban nem támadja meg savak, alacsony vagy magas hőmérsékletű, és nem támadhatja meg az aqua regia.
Az ozmiumra (szintén a 8. csoportba tartozó elem) terjedő ruténium egyik jellemzője a oxidációs állapotok széles választéka hogy ez az elem rendelkezhet: az NOx vegyületeinek aránya 0 és +8 között változhat, a +3 állapot a legstabilabb.
A +8 oxidációs állapot (beleértve) a legmagasabb, amelyet a periódusos rendszer elemei elértek. Ilyen NOx-ot tartalmazó anyag például a RuO4. Ez az oxid mérgező, ózonra emlékeztető szagú, nagyon jól oldódik szén-tetrakloridban (CCl)4). Erős oxidálószer is.
Olvasd el te is: Króm – a rozsdamentes acél kémiai eleme korróziógátló tulajdonságai miatt
Hol található a ruténium?
Nemes tulajdonsága miatt a ruténium natív formájában megtalálható a természetben, a többi MGP-vel együtt, mint az Urál-hegységben, valamint Észak- és Dél-Amerika régióiban.
Kereskedelmileg azonban leggyakrabban a következőn keresztül szerezhető be nikkel zagy, amely annak finomításából származik, amely a pentlandit érc, (Fe, Ni) S. Figyelemre méltóak a betétek Dél-Afrika, Oroszország, Zimbabwe, MINKET és Kanada.
Ruténium beszerzése
A nemesfémeket nehéz elkülöníteni.Az MGP-k esetében a nehézséget az okozza, hogy fizikai-kémiai tulajdonságaik bizonyos mértékig hasonlóak. A ruténium kinyerése meglehetősen bonyolult, bár számos technika áll rendelkezésre. Bizonyos értelemben a probléma egy olyan biztonságos technika megtalálása, amely az ipari valóságban is alkalmazható, nem csak a laboratóriumban.
Például a ruténium-tetroxid, RuO desztillációja4, laboratóriumban is elkészíthető és érdekes lenne elkülöníteni a többi MGP-től, mivel illékony vegyület. Nagy mennyiségben történő alkalmazása azonban nem javasolt, mivel 180 °C felett a ruténium-tetroxid robbanásveszélyes. Kicsapással is nehéz előállítani, mivel a többi MGP-vel való kémiai hasonlóság megnehezíti a szelektív kicsapást.
Így, a leggyakrabban alkalmazott módszer az oldószeres extrakció, amelyben a ruténium koncentrálható és elválasztható a többi vegyülettől. Az egyik módszer az oldható RuCl vegyületté való átalakítása62-, amely tercier aminokkal elválasztható, és ennek következtében 99% feletti tisztaságú ruténium keletkezik.
ruténium alkalmazásai
Az iparban nagyon jól látható a ruténium alkalmazása fémötvözetekben, hiszen javítja a termék fizikai-kémiai tulajdonságait. Például 0,1 tömegszázalék ruténium hozzáadásával titán 100-szorosára növeli a korrózióállóságát.
A ruténium jó részét azonban a vizsgálatokban és termékeinek fejlesztésében alkalmazzák. Tanulmányok bevonásával katalizátorok A ruténiumon alapuló metatézis technikát integrálta a szerves szintézisbe, a 2005-ös kémiai Nobel-díjjal kitüntetett Yves Chauvin, Robert Grubbs és Richard Schrock felelőse.
A ruténiumkomplexeket széles körben alkalmazzák katalitikus hidrogénezési reakciókban is. aszimmetrikus, amely William Knowles, Barry Sharpless és Ryoji Noyori kémiai Nobel-díjat kapott. 2001.
Alaposan vizsgált ruténiumvegyület ennek a fémnek a 2,2'-bipiridinnel alkotott komplexe, az ún. rubin. Megfigyelték, hogy ennek az anyagnak és néhány származékának nagy oxidációs képessége van a Ru-nak köszönhetően3+és redukció a bipiridin miatt. A ruténiumvegyületeket is tanulmányozták a olcsóbb napelemek fejlesztése a piacon lévőkhöz képest.
Többet tud:Vanádium – fontos katalizátor a vegyiparban
a ruténium története
1827-ben Jakob Berzelius és Gottfried Osann aqua regiával megvizsgálta az Urál-hegységből származó platina feloldása után visszamaradt maradványokat. Míg Berzelius nem talált új fémeket, Osann úgy vélte, hogy három új fémet talált, és az egyiket ruténiumnak nevezte el.
Karl Karlovitch Klaust általában úgy tartják a ruténium felfedezője. 1844-ben kimutatta, hogy az Osann által megfigyelt vegyület a oxid ruténium szennyezett. Klaus körülbelül 6 g fémet nyert aqua regiával kezelt oldhatatlan platinahulladékból.
A Ruthenia név Oroszország előtti tisztelgés – az ország latin neve Ruthenia. Klaus megtartotta ezt a nevet Osann munkásságának elismeréseként, de hazája tiszteletére is.
Ruténiumon megoldott gyakorlatok
1. kérdés
A ruténium egy olyan fém, amelynek számos lehetséges oxidációs állapota van, 0 és +8 között. a Ru-oxidokban2A3, RuO2 és RuO4, mennyi a ruténium oxidációs száma, ill.
A) 0, +2 és +4
B) +3, +2 és +4
C) +3, +4 és +8
D) +2, +4 és +5
E) 0, +4 és +8
Felbontás:
Alternatív C
Az oxidokban a oxigén az NOx értéke -2. Így a ruténium NOx-értékét a vegyületekben a következőképpen számíthatjuk ki:
Ru2A3: 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
2. kérdés
A ruténium képes RuO oxid képzésére4, egy olyan vegyület, amelyben az elem a periódusos rendszer elemeihez képest a lehető legmagasabb töltéssel (NOx) rendelkezik. Erről a vegyületről a következőket mondhatjuk:
A) Ez egy semleges oxid.
B) Oxidáló anyag.
C) A ruténium NOx-értéke ebben a vegyületben +4.
D) Redukáló anyag.
Felbontás:
B alternatíva
a RuO-ban4, a ruténium NOx értéke +8. Ebben az esetben egy kémiai reakcióban a töltése nem növekedhetne, mivel már elérte a maximális értéket (ami még a periódusos rendszernél is a lehető legnagyobb). Így egy kémiai folyamatban a Ru NOx-ja csak csökkenhet, vagyis a ruténium csak redukálható.
Amikor a ruténium redukálódik, egy másik, a reakcióközegben lévő anyagot oxidál, így ezt az anyagot oxidálószerként jellemzik.
Írta: Stefano Araújo Novais
Kémia tanár
