THE rutēnijs, atomskaitlis 44, ir metāls, kas atrodas periodiskās tabulas 8. grupā. Tā ir daļa no tā, ko mēs zinām kā Platīna grupas metāli, kopā ar osmiju, pallādiju, irīdiju, rodiju un, protams, platīns. Tam var būt vairāki oksidācijas stāvokļi, pat sasniedzot formālo lādiņu +8, kas ir augstākais periodiskajā tabulā.
Pateicoties tā cēlumam, rutēnijam ir labas fizikāli ķīmiskās īpašības, piemēram, zema reaģētspēja un plaša izturība pret koroziju. Tāpēc tas tiek izmantots metālu sakausējumi lai palielinātu tā mehāniskās īpašības un arī uzlabotu pretkorozijas aizsardzību. Turklāt rutēnijs un tā savienojumi ir izmantoti mūsdienu ķīmiskajās reakcijās un lētāku saules bateriju izstrādē.
Skatīt arī: Cirkonijs - ķīmiski līdzīgs elements hafnijam
Kopsavilkums par rutēniju
Rutēnijs ir metāls, kas pieder pie 8. grupas Periodiskā tabula.
Tas ir viens no platīna grupas metāliem (MGP), kurā ietilpst arī pallādijs, osmijs, irīdijs, rodijs un pats platīns.
Tas ir maz sastopams Zemes garoza, bet zemās reaģētspējas dēļ to var atrast tīrā veidā.
Tas spēj ražot savienojumus ar dažādiem oksidācijas pakāpēm, kas svārstās no 0 līdz +8.
To iegūst komerciāli kā ieguves blakusproduktu niķelis.
Metalurģijas nozarē tas uzlabo dažu sakausējumu fizisko un pretkorozijas spēju.
Tā savienojumi ir izmantoti mūsdienu ķīmiskajos procesos un lētāku nekā tradicionālo saules bateriju ražošanā.
Rutēnija īpašības
Simbols: Ru.
Atomu skaits: 44.
Atomu masa: 101.07 c.u.
Elektronegativitāte: 2,2.
Sadales punkts: 2334°C.
Vārīšanās punkts: 4150°C.
Blīvums: 12,1 g.cm-3 (20°C temperatūrā).
Elektroniskā konfigurācija: [Kr] 5s1 4d7.
Ķīmiskā sērija: 8. grupa, pārejas metāli, platīna grupas metāli.
rutēnija īpašības
Rutēnijs ir viens no metāli pieder grupai, kas pazīstama kā Platinum Group Metals (MGP), kas sastāv arī no platīna, pallādija, osmija, irīdija un rodija metāliem. Tā kā rutēnijs pieder šai grupai, tam ir dažas īpašības, kas attiecas uz cēlmetāli, Tāpat kā tavējā zema reaģētspēja un augsta izturība pret koroziju.
Tas ir zemes garozā nav metāla, ar vidējo sastāvu 10-8% lielā mērogā. Tomēr tas ir vairāk klātesošs meteorīti, tāpat kā hondritos un meteorītos no dzelzs. Rutēnijam ir septiņi dabiskie izotopi un 34 radioaktīvie izotopi.
Metāliskā formā rutēnijs ir aizsargāts ar plānu RuO slāni2, kas novērš oksidēšanās šī metāla autors O2 līdz 870 K temperatūrai. Rutēnijs joprojām var reaģēt ar fluoru (F2) un hlors (Cl2) karsējot, un to uzbrūk arī sālsskābe, ja to sajauc ar citiem oksidētājiem, piemēram, KClO4, kā rezultātā notiek sprādzienbīstama oksidēšanās.
Izkausētām sārmainām vielām ir arī spēja reaģēt ar metālu. Tomēr viņam neuzbrūk skābes, kas atrodas zemā vai augstā temperatūrā, un to nevar uzbrukt ūdens regija.
Viena no rutēnija īpašībām, kas attiecas uz osmiju (arī 8. grupas elements), ir plašs oksidācijas pakāpju klāsts kas šim elementam var būt: NOx tā savienojumu skaits var svārstīties no 0 līdz +8, un stāvoklis +3 ir visstabilākais.
Oksidācijas pakāpe +8, ieskaitot, ir augstākais, ko sasniedz jebkurš periodiskās tabulas elements. Vielas ar šo NOx piemērs ir RuO4. Šis oksīds ir toksisks, ar smaržu, kas atgādina ozonu, ļoti labi šķīst tetrahlorogleklī (CCl)4). Tas ir arī spēcīgs oksidētājs.
Izlasi arī: Hroms — ķīmiskais elements, ko izmanto nerūsējošajā tēraudā tā pretkorozijas īpašību dēļ
Kur var atrast rutēniju?
Pateicoties savām cēlajām īpašībām, rutēnijs ir sastopams dabā tā sākotnējā formā, kopā ar citiem MGP, piemēram, Urālu kalnos un Ziemeļamerikas un Dienvidamerikas reģionos.
Tomēr komerciāli to visbiežāk iegūst, izmantojot niķeļa atliekas, kuras izcelsme ir tās attīrīšanas rezultātā no pentlandīta rūda, (Fe, Ni) S. Jāatzīmē noguldījumi Dienvidāfrika, Krievija, Zimbabve, ASV un Kanāda.
Rutēnija iegūšana
Cēlmetālus ir grūti izolēt.MGP gadījumā grūtības rodas tāpēc, ka to fizikāli ķīmiskās īpašības zināmā mērā ir līdzīgas. Rutēnija ekstrakcija ir diezgan sarežģīta, lai gan ir pieejamas daudzas metodes. Savā ziņā problēma ir atrast drošu paņēmienu, ko var izmantot industriālā realitātē, nevis tikai laboratorijā.
Piemēram, rutēnija tetroksīda, RuO destilācija4, var izgatavot laboratorijā un būtu interesanti to atdalīt no citiem MGP, jo tas ir gaistošs savienojums. Tomēr tā lietošana lielos apmēros nav ieteicama, jo rutēnija tetroksīds ir sprādzienbīstams, ja temperatūra pārsniedz 180 °C. To ir grūti iegūt arī ar nokrišņiem, jo ķīmiskā līdzība ar citiem MGP apgrūtina selektīvo nokrišņu veidošanos.
Tātad, Visbiežāk izmantotais veids ir ekstrakcija ar šķīdinātāju, kurā rutēniju var koncentrēt un atdalīt no citiem savienojumiem. Viena no metodēm ir tā pārvēršana par šķīstošo vielu RuCl62-, ko var atdalīt ar terciāriem amīniem un līdz ar to iegūt rutēniju ar tīrības pakāpi virs 99%.
rutēnija lietojumi
Rūpniecībā rutēnija pielietojums metālu sakausējumos ir ļoti labi redzams, kopš uzlabo produkta fizikāli ķīmiskās īpašības. Piemēram, pievienojot 0,1 masas% rutēnija titāns palielina tā izturību pret koroziju 100 reizes.
Tomēr liela daļa rutēnija tiek izmantota pētījumos un tā produktu izstrādē. Pētījumi, kas ietver katalizatori pamatojoties uz rutēniju, metatēzes paņēmienu integrēja organiskajā sintēzē, atbildot par laureātu Īvu Šovinu, Robertu Grubsu un Ričardu Šroku ar Nobela prēmiju ķīmijā 2005. gadā.
Rutēnija kompleksi ir plaši izmantoti arī katalītiskās hidrogenēšanas reakcijās. asimetrisks, kas ieguva Viljamam Noulzam, Barijam Šarplessam un Ryoji Noyori Nobela prēmiju ķīmijā par 2001.
Plaši pētīts rutēnija savienojums ir šī metāla komplekss ar 2,2'-bipiridīnu, t.s. rubīns. Tika novērots, ka šai vielai un dažiem atvasinājumiem ir liela oksidācijas spēja, pateicoties Ru3+, un samazinājums bipiridīna dēļ. Ir pētīti arī rutēnija savienojumi zemāku izmaksu saules bateriju izstrāde salīdzinot ar tirgū esošajiem.
Uzziniet vairāk:Vanādijs — svarīgs ķīmiskās rūpniecības katalizators
rutēnija vēsture
1827. gadā Jakobs Berzēliuss un Gotfrīds Osans ar ūdens regiju pārbaudīja atlikumus, kas palikuši, izšķīdinot platīnu no Urālu kalniem. Kamēr Berzēliuss neatrada jaunus metālus, Osans uzskatīja, ka ir atradis trīs jaunus metālus, un vienu no tiem nosauca par rutēniju.
Kārlis Karlovičs Klauss parasti tiek uzskatīts rutēnija atklājējs. 1844. gadā viņš pierādīja, ka Osana novērotais savienojums sastāv no a oksīds netīrs rutēnijs. Apmēram 6 g metāla Klauss ieguva no nešķīstošiem platīna atkritumiem, kas apstrādāti ar ūdens regiju.
Nosaukums Rutēnija ir veltījums Krievijai — valsts latīņu nosaukums ir Rutēnija. Klauss šo vārdu saglabāja, atzīstot Osana darbu, bet arī par godu savai dzimtenei.
Uz rutēnija risinātie vingrinājumi
jautājums 1
Rutēnijs ir metāls, kam ir vairāki iespējamie oksidācijas stāvokļi, sākot no 0 līdz +8. Ru oksīdos2THE3, RuO2 un RuO4, kādi ir attiecīgi rutēnija oksidācijas skaitļi?
A) 0, +2 un +4
B) +3, +2 un +4
C) +3, +4 un +8
D) +2, +4 un +5
E) 0, +4 un +8
Izšķirtspēja:
Alternatīva C
Oksīdos, skābeklis saglabā NOx vienādu ar -2. Tādējādi mēs varam aprēķināt rutēnija NOx savienojumos šādi:
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
2. jautājums
Rutēnijs spēj veidot oksīdu RuO4, savienojums, kurā elementam ir lielākais iespējamais lādiņš (NOx) elementam periodiskajā tabulā. Par šo savienojumu mēs varam teikt, ka:
A) Tas ir neitrāls oksīds.
B) Tā ir oksidējoša viela.
C) Rutēnija NOx šajā savienojumā ir +4.
D) Tā ir reducējoša viela.
Izšķirtspēja:
Alternatīva B
RuO4, rutēnija NOx ir +8. Šajā gadījumā ķīmiskajā reakcijā tā lādiņš nevarētu palielināties, jo tas jau ir sasniedzis maksimālo vērtību (kas ir pat lielākais iespējamais periodiskajai tabulai). Tādējādi ķīmiskā procesā Ru NOx var tikai samazināties, tas ir, rutēnijs var tikai samazināties.
Kad rutēnijs tiek reducēts, tas oksidē citu vielu, kas atrodas reakcijas vidē, kā rezultātā šī viela tiek raksturota kā oksidētājs.
Autors Stefano Araújo Novais
Ķīmijas skolotājs