TEN ruten, Liczba atomowa 44 to metal znajdujący się w grupie 8 układu okresowego. Jest to część tego, co znamy jako Metale Grupy Platynowej, wraz z osmem, palladem, irydem, rodem i oczywiście platyna. Jest zdolny do posiadania kilku stopni utlenienia, osiągając nawet ładunek formalny +8, najwyższy w układzie okresowym.
Dzięki swojej szlachetności ruten posiada dobre właściwości fizykochemiczne, takie jak niska reaktywność i szeroka odporność na korozję. Dlatego jest używany w Stopy metali w celu zwiększenia jego właściwości mechanicznych, a także poprawy jego ochrony antykorozyjnej. Ponadto ruten i jego związki znalazły zastosowanie w nowoczesnych reakcjach chemicznych oraz w rozwoju tańszych ogniw słonecznych.
Zobacz też: Cyrkon — pierwiastek chemicznie podobny do hafnu
Podsumowanie dotyczące rutenu
Ruten to metal należący do grupy 8 Układ okresowy pierwiastków.
Jest to jeden z metali grupy platynowej (MGP), do którego należy również pallad, osm, iryd, rod i sama platyna.
Jest mało obecny w skorupa Ziemska, ale ze względu na niską reaktywność można go znaleźć w czystej postaci.
Jest zdolny do wytwarzania związków o różnych stopniach utlenienia, które wahają się od 0 do +8.
Jest pozyskiwany komercyjnie jako produkt uboczny wydobycia nikiel.
W przemyśle metalurgicznym poprawia właściwości fizyczne i antykorozyjne niektórych stopów.
Jego związki znalazły zastosowanie w nowoczesnych procesach chemicznych oraz w produkcji tańszych niż tradycyjne ogniwa słoneczne.
Teraz nie przestawaj... Więcej po reklamie ;)
Właściwości rutenu
Symbol: Ru.
Liczba atomowa: 44.
Masa atomowa: 101,07 j.m.
Elektroujemność: 2,2.
Punkt fuzji: 2334°C.
Temperatura wrzenia: 4150 °C.
Gęstość: 12,1 g.cm-3 (w 20°C).
Elektroniczna Konfiguracja: [Kr] 5s1 4d7.
Seria chemiczna: grupa 8, metale przejściowe, metale z grupy platynowców.
cechy rutenu
Ruten jest jednym z metale należący do grupy znanej jako Platinum Group Metals (MGP), składającej się również z platyny, palladu, osmu, irydu i rodu. Ponieważ należy do tej grupy, ruten ma pewne cechy, które odnoszą się do metale szlachetne, Jak twoje niska reaktywność i wysoka odporność na korozję.
To jest metal nieobecny w skorupie ziemskiej, o średnim składzie 10-8% w dużej skali. Jednak jest bardziej obecny w meteoryty, jak w chondrytach i meteorytach z żelazo. Ruten ma siedem naturalnych izotopów i 34 izotopy promieniotwórcze.
Ruten w postaci metalicznej jest chroniony cienką warstwą RuO2, co zapobiega utlenianie tego metalu przez O2 do temperatury 870 K. Ruten może nadal reagować z fluorem (F2) i chloru (Cl2) podczas ogrzewania i jest również atakowany przez kwas solny, gdy jest zmieszany z innymi środkami utleniającymi, takimi jak KClO4, powodując wybuchowe utlenianie.
Stopione substancje alkaliczne mają również zdolność reagowania z metalem. Nie jest jednak atakowany przez kwasy, będąc w niskiej lub wysokiej temperaturze i nie mogą być zaatakowane przez aqua królewską.
Jedną z cech charakterystycznych rutenu, który rozciąga się na osm (pierwiastek również z grupy 8), jest szeroka gama stanów utlenienia że ten element może mieć: NOx jego związków może wahać się od 0 do +8, przy czym stan +3 jest najbardziej stabilny.
Stopień utlenienia +8 włącznie jest najwyższym osiągniętym przez dowolny pierwiastek w układzie okresowym. Przykładem substancji z tym NOx jest RuO4. Ten tlenek jest toksyczny, o zapachu przypominającym ozon, bardzo dobrze rozpuszczalny w czterochlorku węgla (CCl4). Jest także silnym utleniaczem.
Przeczytaj też: Chrom — pierwiastek chemiczny stosowany w stali nierdzewnej ze względu na jej właściwości antykorozyjne
Gdzie można znaleźć ruten?
Ze względu na swoje szlachetne właściwości ruten występuje w swojej rodzimej postaci w przyrodzie, wraz z innymi MGP, jak na Uralu oraz w regionach Ameryki Północnej i Południowej.
Jednak w handlu najczęściej uzyskuje się go poprzez: odpady niklowe, pochodzący z jego uszlachetniania pochodzącego z ruda pentlandytu, (Fe, Ni) S. Na uwagę zasługują depozyty Afryka Południowa, Rosja, Zimbabwe, NAS oraz Kanada.
Otrzymywanie rutenu
Metale szlachetne są trudne do wyizolowania.W przypadku MGP trudność pojawia się, ponieważ ich właściwości fizykochemiczne są do pewnego stopnia podobne. Ekstrakcja rutenu jest dość złożona, chociaż dostępnych jest wiele technik. W pewnym sensie problemem jest znalezienie bezpiecznej techniki, którą można zastosować w rzeczywistości przemysłowej, a nie tylko w laboratorium.
Na przykład destylacja tetratlenku rutenu, RuO4, można wytworzyć w laboratorium i byłoby interesujące oddzielić go od innych MGP, ponieważ jest to lotny związek. Nie zaleca się jednak jego stosowania na dużą skalę, ponieważ powyżej 180 °C czterotlenek rutenu jest wybuchowy. Trudno jest również uzyskać go przez strącanie, ponieważ podobieństwo chemiczne z innymi MGP utrudnia selektywne strącanie.
Więc, najczęściej stosowanym sposobem jest ekstrakcja rozpuszczalnikiem, w którym ruten można zatężyć i oddzielić od innych związków. Jedną z metod jest jego konwersja do rozpuszczalnego związku RuCl62-, który można oddzielić trzeciorzędowymi aminami iw konsekwencji wytwarzać ruten o czystości powyżej 99%.
zastosowania rutenu
W przemyśle bardzo dobrze widać zastosowanie rutenu w stopach metali, ponieważ poprawia właściwości fizykochemiczne produktu. Na przykład dodanie 0,1% masowego rutenu do tytan sprawia, że jego odporność na korozję wzrasta 100-krotnie.
Jednak duża część rutenu jest wykorzystywana w badaniach i rozwoju jego produktów. Badania z udziałem katalizatory na bazie rutenu zintegrował technikę metatezy w syntezie organicznej, odpowiedzialny za laureata nagrody Nobla w dziedzinie chemii Yvesa Chauvina, Roberta Grubbsa i Richarda Schrocka w 2005 roku.
Kompleksy rutenu są również szeroko stosowane w reakcjach uwodornienia katalitycznego. asymetryczny, za który William Knowles, Barry Sharpless i Ryoji Noyori otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za 2001.
Szeroko zbadanym związkiem rutenu jest kompleks tego metalu z 2,2'-bipirydyną, tzw. rubin. Zauważono, że ta substancja i niektóre pochodne mają dużą zdolność utleniania, dzięki Ru3+, oraz redukcja z powodu bipirydyny. Związki rutenu były również badane pod kątem rozwój tańszych ogniw słonecznych w porównaniu do tych na rynku.
Wiedzieć więcej:Wanad — ważny katalizator dla przemysłu chemicznego
historia rutenu
W 1827 r. Jakob Berzelius i Gottfried Osann zbadali pozostałości po rozpuszczeniu platyny z Uralu za pomocą wody królewskiej. Podczas gdy Berzelius nie znalazł nowych metali, Osann wierzył, że znalazł trzy nowe metale i nazwał jeden z nich rutenem.
Karl Karlovitch Klaus jest powszechnie uważany odkrywca rutenu. W 1844 roku wykazał, że związek obserwowany przez Osanna składał się z tlenek nieczysty ruten. Klaus pozyskał około 6 g metalu z nierozpuszczalnych odpadów platynowych poddanych obróbce wodą królewską.
Nazwa Ruthenia to hołd dla Rosji — łacińska nazwa kraju to Ruthenia. Klaus zachował tę nazwę w uznaniu pracy Osanna, ale także na cześć swojej ojczyzny.
Ćwiczenia rozwiązywane na ruten
Pytanie 1
Ruten to metal, który ma kilka możliwych stopni utlenienia, od 0 do +8. w tlenkach Ru2TEN3, RuO2 i RuO4, jakie są odpowiednio stopnie utlenienia rutenu?
A) 0, +2 i +4
B) +3, +2 i +4
C) +3, +4 i +8
D) +2, +4 i +5
E) 0, +4 i +8
Rezolucja:
Alternatywa C
W tlenkach tlen utrzymuje NOx na poziomie -2. Zatem możemy obliczyć NOx rutenu w związkach w następujący sposób:
Ru2TEN3: 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
pytanie 2
Ruten jest zdolny do tworzenia tlenku RuO4, związek, w którym pierwiastek ma najwyższy możliwy ładunek (NOx) dla pierwiastka w układzie okresowym. O tym związku możemy powiedzieć, że:
A) Jest tlenkiem obojętnym.
B) Jest substancją utleniającą.
C) NOx rutenu w tym związku wynosi +4.
D) Jest substancją redukującą.
Rezolucja:
Alternatywa B
w RuO4, NOx rutenu wynosi +8. W tym przypadku w reakcji chemicznej jego ładunek nie mógł wzrosnąć, ponieważ osiągnął już wartość maksymalną (która jest nawet największa możliwa dla układu okresowego). Tak więc w procesie chemicznym NOx z Ru może tylko spadać, to znaczy ruten może być tylko redukowany.
Gdy ruten jest redukowany, utlenia inną substancję znajdującą się w środowisku reakcji, co powoduje, że ta substancja jest scharakteryzowana jako utleniacz.
Stefano Araújo Novais
Nauczyciel chemii
