DE rutenium, atomnummer 44, er et metall plassert i gruppe 8 i det periodiske system. Det er en del av det vi kjenner som platinagruppens metaller, sammen med osmium, palladium, iridium, rhodium og, selvfølgelig, platina. Den er i stand til å ha flere oksidasjonstilstander, til og med nå en formell ladning på +8, den høyeste i det periodiske systemet.
På grunn av sin edelhet har ruthenium gode fysisk-kjemiske egenskaper, som lav reaktivitet og bred motstand mot korrosjon. Derfor brukes den i metalllegeringer for å øke dens mekaniske egenskaper og også forbedre dens anti-korrosjonsbeskyttelse. I tillegg har ruthenium og dets forbindelser blitt brukt i moderne kjemiske reaksjoner og i utviklingen av billigere solceller.
Se også: Zirkonium - det kjemisk lignende elementet til hafnium
Sammendrag om rutenium
Ruthenium er et metall som tilhører gruppe 8 av Periodiske tabell.
Det er en av Platinum Group Metals (MGP), som også inkluderer palladium, osmium, iridium, rhodium og selve platina.
Det er lite tilstede i jordskorpen, men på grunn av dens lave reaktivitet, kan den finnes i sin rene form.
Den er i stand til å produsere forbindelser med forskjellige oksidasjonstilstander, som varierer fra 0 til +8.
Det oppnås kommersielt som et biprodukt fra gruvedrift nikkel.
I metallurgisk industri forbedrer det den fysiske og anti-korrosjonskapasiteten til noen legeringer.
Dens forbindelser har blitt brukt i moderne kjemiske prosesser og i produksjon av billigere solceller enn tradisjonelle.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonsen ;)
Ruthenium egenskaper
Symbol: Ru.
Atomnummer: 44.
Atommasse: 101,07 c.u.
Elektronegativitet: 2,2.
Fusjonspunkt: 2334°C.
Kokepunkt: 4150°C.
Tetthet: 12,1 g.cm-3 (ved 20°C).
Elektronisk konfigurasjon: [Kr] 5s1 4d7.
Kjemisk serie: gruppe 8, overgangsmetaller, platinagruppemetaller.
egenskaper ved ruthenium
Ruthenium er en av de metaller som tilhører gruppen kjent som Platinum Group Metals (MGP), også sammensatt av platina-, palladium-, osmium-, iridium- og rhodiummetaller. Siden det tilhører denne gruppen, har ruthenium noen egenskaper som refererer til edle metaller, Som dine lav reaktivitet og høy korrosjonsbestandighet.
Det er en metall som ikke finnes i jordskorpen, med en gjennomsnittlig sammensetning på 10-8% i stor skala. Imidlertid er det mer tilstede i meteoritter, som i kondritter og meteoritter av jern. Ruthenium har syv naturlige isotoper og 34 radioaktive isotoper.
I sin metalliske form er ruthenium beskyttet av et tynt lag av RuO2, som forhindrer oksidasjon av dette metallet av O2 opp til en temperatur på 870 K. Ruthenium kan fortsatt reagere med fluor (F2) og klor (Cl2) under oppvarming og blir også angrepet av saltsyre når den blandes med andre oksidasjonsmidler som KClO4, noe som resulterer i eksplosiv oksidasjon.
Smeltede alkaliske stoffer har også evnen til å reagere med metallet. Han er imidlertid ikke angrepet av syrer, som er i lav eller høy temperatur, og kan ikke angripes av aqua regia.
En av egenskapene til ruthenium, som strekker seg til osmium (et grunnstoff også fra gruppe 8), er mange forskjellige oksidasjonstilstander at dette elementet kan ha: den NOx av dets forbindelser kan variere fra 0 til +8, med +3-tilstanden som den mest stabile.
Oksidasjonstilstanden +8, inklusive, er den høyeste oppnådd av et element i det periodiske systemet. Et eksempel på et stoff med denne NOx er RuO4. Dette oksidet er giftig, med en lukt som minner om ozon, svært løselig i karbontetraklorid (CCl4). Det er også en kraftig oksidant.
Les også: Krom - det kjemiske elementet som brukes i rustfritt stål for dets anti-korrosjonsegenskaper
Hvor kan man finne ruthenium?
På grunn av sin edle karakteristikk, kan ruthenium finnes i sin opprinnelige form i naturen, sammen med de andre MGP, som i Uralfjellene og i regioner i Nord- og Sør-Amerika.
Kommersielt er det imidlertid oftest oppnådd gjennom nikkelavfall, som stammer fra sin raffinering som kommer fra pentlandittmalm, (Fe, Ni) S. Av merke er innskuddene av Sør-Afrika, Russland, Zimbabwe, OSS og Canada.
Innhenting av rutenium
Edelmetaller er vanskelige å isolere.Når det gjelder MGP-er, oppstår vanskeligheten fordi deres fysisk-kjemiske egenskaper til en viss grad ligner. Utvinning av ruthenium er ganske komplisert, selv om det er mange tilgjengelige teknikker. På en måte er problemet å finne en sikker teknikk som kan brukes i en industriell virkelighet, og ikke bare i laboratoriet.
For eksempel destillasjon av rutheniumtetroksid, RuO4, kan lages i laboratoriet, og det ville være interessant å skille det fra andre MGP, da det er en flyktig forbindelse. Imidlertid anbefales ikke bruk i stor skala, siden ruteniumtetroksid over 180 °C er eksplosivt. Det er også vanskelig å oppnå det ved nedbør, da den kjemiske likheten med de andre MGP-ene gjør selektiv nedbør vanskelig.
Så, den mest brukte måten er via løsemiddelekstraksjon, hvor ruthenium kan konsentreres og separeres fra de andre forbindelsene. En av metodene er omdannelsen til den løselige arten RuCl62-, som kan separeres med tertiære aminer og følgelig produserer et ruthenium med en renhet over 99%.
anvendelser av rutenium
I industrien er bruken av ruthenium i metalliske legeringer veldig godt sett, siden forbedrer de fysisk-kjemiske egenskapene til produktet. For eksempel å tilsette 0,1 masseprosent rutenium til titan gjør at korrosjonsmotstanden øker 100 ganger.
En god del av ruteniumet brukes imidlertid i studier og i utviklingen av produktene. Studier som involverer katalysatorer basert på ruthenium integrerte metateseteknikken i organisk syntese, ansvarlig for prisvinneren Yves Chauvin, Robert Grubbs og Richard Schrock med Nobelprisen i kjemi i 2005.
Rutheniumkomplekser har også blitt mye brukt i katalytiske hydrogeneringsreaksjoner. asymmetrisk, som vant William Knowles, Barry Sharpless og Ryoji Noyori Nobelprisen i kjemi for 2001.
En omfattende studert ruteniumforbindelse er komplekset av dette metallet med 2,2'-bipyridin, den s.k. rubin. Det ble lagt merke til at dette stoffet og noen derivater hadde stor oksidasjonskapasitet på grunn av Ru3+, og reduksjon på grunn av bipyridin. Rutheniumforbindelser har også blitt studert for utvikling av billigere solceller sammenlignet med de på markedet.
Vite mer:Vanadium - en viktig katalysator for kjemisk industri
rutheniums historie
I 1827 undersøkte Jakob Berzelius og Gottfried Osann restene som ble til overs fra oppløsningen av platina fra Uralfjellene med regia. Mens Berzelius ikke fant noen nye metaller, mente Osann at han hadde funnet tre nye metaller og kalte ett av dem ruthenium.
Karl Karlovitch Klaus blir ofte ansett oppdageren av rutenium. I 1844 demonstrerte han at forbindelsen observert av Osann besto av en oksid ruthenium uren. Klaus oppnådde ca. 6 g av metallet fra uløselig platinaavfall behandlet med vannvann.
Navnet Ruthenia er en hyllest til Russland — landets latinske navn er Ruthenia. Klaus beholdt navnet som en anerkjennelse for Osanns arbeid, men også til ære for hjemlandet.
Øvelser løst på ruthenium
Spørsmål 1
Ruthenium er et metall som har flere mulige oksidasjonstilstander, fra 0 til +8. i Ru-oksider2DE3, RuO2 og RuO4, hva er henholdsvis oksidasjonstallene til rutenium?
A) 0, +2 og +4
B) +3, +2 og +4
C) +3, +4 og +8
D) +2, +4 og +5
E) 0, +4 og +8
Vedtak:
Alternativ C
I oksidene er oksygen holder NOx lik -2. Dermed kan vi beregne NOx av ruthenium i forbindelsene som følger:
Ru2DE3: 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
spørsmål 2
Ruthenium er i stand til å danne oksidet RuO4, en forbindelse der grunnstoffet har høyest mulig ladning (NOx) for et grunnstoff i det periodiske systemet. Om denne forbindelsen kan vi si at:
A) Det er et nøytralt oksid.
B) Det er et oksiderende stoff.
C) NOx av ruthenium i denne forbindelsen er +4.
D) Det er et reduserende stoff.
Vedtak:
Alternativ B
i RuO4, NOx for rutenium er +8. I dette tilfellet, i en kjemisk reaksjon, kunne ladningen ikke øke, siden den allerede har nådd maksimalverdien (som til og med er størst mulig for det periodiske systemet). Således, i en kjemisk prosess, kan NOx av Ru bare falle, det vil si at rutheniumet bare kan reduseres.
Når ruthenium reduseres, oksiderer det et annet stoff som er i reaksjonsmediet, noe som gjør at dette stoffet blir karakterisert som en oksidant.
Av Stefano Araújo Novais
Kjemilærer