THE რუთენიუმი, ატომური ნომერი 44, არის მეტალი, რომელიც მდებარეობს პერიოდული ცხრილის მე-8 ჯგუფში. ეს არის ნაწილი იმისა, რაც ჩვენ ვიცით, როგორც პლატინის ჯგუფის ლითონები, ოსმიუმთან, პალადიუმთან, ირიდიუმთან, როდიუმთან და, რა თქმა უნდა, პლატინის. მას შეუძლია ჰქონდეს რამდენიმე დაჟანგვის მდგომარეობა, თუნდაც მიაღწიოს ფორმალურ მუხტს +8-ს, რაც ყველაზე მაღალია პერიოდულ ცხრილში.
თავისი კეთილშობილების გამო, რუთენიუმს აქვს კარგი ფიზიკოქიმიური თვისებები, როგორიცაა დაბალი რეაქტიულობა და ფართო წინააღმდეგობა კოროზიის მიმართ. ამიტომ, იგი გამოიყენება ლითონის შენადნობები გაზარდოს მისი მექანიკური თვისებები და ასევე გააუმჯობესოს ანტიკოროზიული დაცვა. გარდა ამისა, რუთენიუმი და მისი ნაერთები გამოიყენებოდა თანამედროვე ქიმიურ რეაქციებში და უფრო იაფი მზის უჯრედების შემუშავებაში.
იხილეთ ასევე: ცირკონიუმი - ჰაფნიუმის ქიმიურად მსგავსი ელემენტი
რეზიუმე რუთენიუმზე
რუთენიუმი არის ლითონი, რომელიც მიეკუთვნება მე-8 ჯგუფს Პერიოდული ცხრილი.
ეს არის პლატინის ჯგუფის ერთ-ერთი ლითონი (MGP), რომელიც ასევე შეიცავს პალადუმს, ოსმიუმს, ირიდიუმს, როდიუმს და თავად პლატინას.
ის ნაკლებად არის წარმოდგენილი დედამიწის ქერქი, მაგრამ მისი დაბალი რეაქტიულობის გამო, ის გვხვდება სუფთა სახით.
მას შეუძლია წარმოქმნას ნაერთები სხვადასხვა ჟანგვის მდგომარეობით, რომლებიც მერყეობს 0-დან +8-მდე.
იგი მიიღება კომერციულად, როგორც მაინინგის გვერდითი პროდუქტი ნიკელი.
მეტალურგიულ ინდუსტრიაში ის აუმჯობესებს ზოგიერთი შენადნობის ფიზიკურ და ანტიკოროზიულ შესაძლებლობებს.
მისი ნაერთები გამოიყენება თანამედროვე ქიმიურ პროცესებში და უფრო იაფი, ვიდრე ტრადიციული მზის ელემენტების წარმოებაში.
რუთენიუმის თვისებები
სიმბოლო: რუ.
ატომური ნომერი: 44.
ატომური მასა: 101.07 ც.ვ.
ელექტროუარყოფითობა: 2,2.
შერწყმის წერტილი: 2334°C.
Დუღილის წერტილი: 4150°C.
სიმკვრივე: 12,1 გ.სმ-3 (20°C-ზე).
ელექტრონული კონფიგურაცია: [Kr] 5s1 4d7.
ქიმიური სერია: ჯგუფი 8, გარდამავალი ლითონები, პლატინის ჯგუფის ლითონები.
რუთენიუმის მახასიათებლები
რუთენიუმი ერთ-ერთია ლითონები მიეკუთვნება ჯგუფს, რომელიც ცნობილია როგორც Platinum Group Metals (MGP), რომელიც ასევე შედგება პლატინის, პალადიუმის, ოსმიუმის, ირიდიუმის და როდიუმის ლითონებისგან. რადგანაც ის მიეკუთვნება ამ ჯგუფს, რუთენიუმს აქვს გარკვეული მახასიათებლები, რომლებიც ეხება კეთილშობილი ლითონები, Როგორც შენი დაბალი რეაქტიულობა და მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა.
Ეს არის ლითონი არ არის დედამიწის ქერქში, საშუალო შემადგენლობით 10-8% დიდი მასშტაბით. თუმცა, ის უფრო მეტად არის წარმოდგენილი მეტეორიტები, როგორც ქონდრიტებში და მეტეორიტებში რკინის. რუთენიუმს აქვს შვიდი ბუნებრივი იზოტოპი და 34 რადიოაქტიური იზოტოპი.
მეტალის სახით რუთენიუმი დაცულია RuO-ს თხელი ფენით2, რომელიც ხელს უშლის დაჟანგვა ამ ლითონის მიერ O2 870 კ ტემპერატურამდე. რუთენიუმს ჯერ კიდევ შეუძლია რეაგირება ფტორთან (F2) და ქლორი (Cl2) გაცხელების ქვეშ და ასევე მას ესხმის მარილმჟავას სხვა ჟანგვის აგენტებთან შერევისას, როგორიცაა KClO4, რის შედეგადაც ხდება ფეთქებადი დაჟანგვა.
გამდნარ ტუტე ნივთიერებებს ასევე აქვთ მეტალთან ურთიერთობის უნარი. თუმცა მას არ ესხმის თავს მჟავებიდაბალ ან მაღალ ტემპერატურაზე ყოფნა და აკვა რეგიას შეტევა არ შეიძლება.
რუთენიუმის ერთ-ერთი მახასიათებელი, რომელიც ვრცელდება ოსმიუმზე (აგრეთვე მე-8 ჯგუფის ელემენტი), არის მრავალფეროვანი ჟანგვის მდგომარეობა რომ ამ ელემენტს შეიძლება ჰქონდეს: NOx მისი ნაერთები შეიძლება განსხვავდებოდეს 0-დან +8-მდე, ხოლო +3 მდგომარეობა ყველაზე სტაბილურია.
+8 დაჟანგვის მდგომარეობა, მათ შორის, ყველაზე მაღალია პერიოდული ცხრილის ნებისმიერი ელემენტისთვის. ამ NOx-ის შემცველი ნივთიერების მაგალითია RuO4. ეს ოქსიდი ტოქსიკურია, ოზონის მსგავსი სუნით, ძალიან ხსნადი ნახშირბადის ტეტრაქლორიდში (CCl4). ის ასევე ძლიერი ოქსიდანტია.
წაიკითხეთ ასევე: ქრომი - ქიმიური ელემენტი, რომელიც გამოიყენება უჟანგავი ფოლადში მისი ანტიკოროზიული თვისებების გამო
სად შეიძლება რუთენიუმის პოვნა?
მისი კეთილშობილური მახასიათებლის გამო, რუთენიუმი ბუნებაში გვხვდება მშობლიური ფორმით. სხვა MGP-ებთან ერთად, როგორც ურალის მთებში და ჩრდილოეთ და სამხრეთ ამერიკის რეგიონებში.
თუმცა, კომერციულად ის ყველაზე ხშირად მიიღება მეშვეობით ნიკელის ნარჩენები, მომდინარეობს მისი დახვეწიდან გამომდინარე პენტლანდიტის საბადო, (ფე, ნი) ს. აღსანიშნავია დეპოზიტები სამხრეთ აფრიკა, რუსეთი, ზიმბაბვე, ჩვენ და კანადა.
რუთენიუმის მიღება
კეთილშობილი ლითონების იზოლირება რთულიაMGP-ების შემთხვევაში, სირთულე წარმოიქმნება იმის გამო, რომ მათი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები გარკვეულწილად მსგავსია. რუთენიუმის მოპოვება საკმაოდ რთულია, თუმცა არსებობს მრავალი ტექნიკა. გარკვეულწილად, პრობლემა არის უსაფრთხო ტექნიკის პოვნა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინდუსტრიულ რეალობაში და არა მხოლოდ ლაბორატორიაში.
მაგალითად, რუთენიუმის ტეტროქსიდის, RuO-ს დისტილაცია4, შეიძლება დამზადდეს ლაბორატორიაში და საინტერესო იქნებოდა მისი გამოყოფა სხვა MGP-ებისგან, რადგან ეს არის აქროლადი ნაერთი. თუმცა, მისი ფართომასშტაბიანი გამოყენება არ არის რეკომენდებული, რადგან 180 °C-ზე ზემოთ რუთენიუმის ტეტროქსიდი ფეთქებადია. ასევე რთულია მისი მიღება ნალექებით, რადგან ქიმიური მსგავსება სხვა MGP-ებთან ართულებს სელექციურ ნალექებს.
Ისე, ყველაზე ხშირად გამოყენებული გზა არის გამხსნელი მოპოვება, რომელშიც რუთენიუმი შეიძლება იყოს კონცენტრირებული და გამოყოფილი სხვა ნაერთებისგან. ერთ-ერთი მეთოდია მისი გადაქცევა ხსნად სახეობად RuCl62-, რომელიც შეიძლება გამოიყოს მესამეული ამინებით და, შესაბამისად, წარმოქმნას 99%-ზე მეტი სიწმინდის რუთენიუმი.
რუთენიუმის გამოყენება
ინდუსტრიაში, რუთენიუმის გამოყენება მეტალის შენადნობებში ძალიან კარგად ჩანს, რადგან აუმჯობესებს პროდუქტის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებს. მაგალითად, რუთენიუმის მასის 0,1% დამატება ტიტანის ზრდის მის კოროზიის წინააღმდეგობას 100-ჯერ.
თუმცა, რუთენიუმის დიდი ნაწილი გამოიყენება კვლევებში და მისი პროდუქტების განვითარებაში. კვლევები მოიცავს კატალიზატორები რუთენიუმზე დაფუძნებული ინტეგრირებული მეტათეზის ტექნიკა ორგანულ სინთეზში, პასუხისმგებელი ლაურეატი ივ შოვინი, რობერტ გრაბსი და რიჩარდ შროკი ნობელის პრემიით ქიმიაში 2005 წელს.
რუთენიუმის კომპლექსები ასევე ფართოდ იქნა გამოყენებული კატალიზური ჰიდროგენიზაციის რეაქციებში. ასიმეტრიული, რომელმაც უილიამ ნოულსმა, ბარი შარპლესმა და რიოჯი ნოიორის ნობელის პრემია ქიმიაში 2001.
ინტენსიურად შესწავლილი რუთენიუმის ნაერთია ამ ლითონის კომპლექსი 2,2'-ბიპირიდინთან, ე.წ. ლალი. დაფიქსირდა, რომ ამ ნივთიერებას და ზოგიერთ წარმოებულს ჰქონდა დიდი ჟანგვის უნარი, Ru-ის გამო3+და შემცირება, ბიპირიდინის გამო. რუთენიუმის ნაერთები ასევე შესწავლილია იაფფასიანი მზის უჯრედების განვითარება ბაზარზე არსებულებთან შედარებით.
გაიგე მეტი:ვანადიუმი - მნიშვნელოვანი კატალიზატორი ქიმიური მრეწველობისთვის
რუთენიუმის ისტორია
1827 წელს იაკობ ბერცელიუსმა და გოტფრიდ ოსანმა გამოიკვლიეს ურალის მთებიდან პლატინის დაშლის შედეგად დარჩენილი ნარჩენები აკვა რეგიით. მიუხედავად იმისა, რომ ბერცელიუსმა ვერ იპოვა ახალი ლითონი, ოსანს სჯეროდა, რომ მან აღმოაჩინა სამი ახალი ლითონი და ერთ-ერთ მათგანს რუთენიუმი დაარქვა.
ჩვეულებრივ განიხილება კარლ კარლოვიჩ კლაუსი რუთენიუმის აღმომჩენი. 1844 წელს მან აჩვენა, რომ ოსანის მიერ დაკვირვებული ნაერთი შედგებოდა ა ოქსიდი რუთენიუმი უწმინდური. კლაუსმა მიიღო დაახლოებით 6 გრ ლითონი უხსნადი პლატინის ნარჩენებისგან, დამუშავებული აკვა რეგიით.
სახელი რუთენია არის რუსეთის ხარკი - ქვეყნის ლათინური სახელია რუთენია. კლაუსმა ეს სახელი შეინარჩუნა ოსანის შემოქმედების აღსანიშნავად, მაგრამ ასევე სამშობლოს პატივსაცემად.
რუთენიუმზე ამოხსნილი სავარჯიშოები
კითხვა 1
რუთენიუმი არის ლითონი, რომელსაც აქვს რამდენიმე შესაძლო დაჟანგვის მდგომარეობა, 0-დან +8-მდე. რუ ოქსიდებში2THE3, RuO2 და RuO4რა არის რუთენიუმის დაჟანგვის რიცხვები, შესაბამისად?
ა) 0, +2 და +4
ბ) +3, +2 და +4
გ) +3, +4 და +8
დ) +2, +4 და +5
ე) 0, +4 და +8
რეზოლუცია:
ალტერნატივა C
ოქსიდებში, ჟანგბადი ინარჩუნებს NOx-ს -2-ის ტოლი. ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ რუთენიუმის NOx ნაერთებში შემდეგნაირად:
რუ2THE3: 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
კითხვა 2
რუთენიუმს შეუძლია წარმოქმნას ოქსიდი RuO4, ნაერთი, რომელშიც ელემენტს აქვს ყველაზე მაღალი შესაძლო მუხტი (NOx) პერიოდული ცხრილის ელემენტისთვის. ამ ნაერთის შესახებ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ:
ა) ეს არის ნეიტრალური ოქსიდი.
ბ) ჟანგვითი ნივთიერებაა.
გ) რუთენიუმის NOx ამ ნაერთში არის +4.
დ) არის შემამცირებელი ნივთიერება.
რეზოლუცია:
ალტერნატივა B
RuO-ში4რუთენიუმის NOx არის +8. ამ შემთხვევაში, ქიმიურ რეაქციაში, მისი მუხტი ვერ გაიზრდება, რადგან მან უკვე მიაღწია მაქსიმალურ მნიშვნელობას (რაც კი ყველაზე დიდია პერიოდული ცხრილისთვის). ამრიგად, ქიმიურ პროცესში, Ru-ს NOx შეიძლება მხოლოდ დაეცეს, ანუ რუთენიუმი შეიძლება მხოლოდ შემცირდეს.
როდესაც რუთენიუმი მცირდება, ის ჟანგავს სხვა ნივთიერებას, რომელიც იმყოფება რეაქციის გარემოში, რის გამოც ეს ნივთიერება ხასიათდება როგორც ოქსიდანტი.
სტეფანო არაუხო ნოვაისის მიერ
ქიმიის მასწავლებელი