НАШИ рутений, атомный номер 44 — это металл, находящийся в группе 8 Периодической таблицы. Он входит в группу металлов платиновой группы, наряду с осмием, палладием, иридием, родием и, конечно же, металлами платиновой группы. платина. Он способен иметь несколько степеней окисления, даже достигая формального заряда +8, самого высокого в Периодической таблице.
Благодаря своему благородству рутений обладает хорошими физико-химическими свойствами, такими как низкая реакционная способность и широкая коррозионная стойкость. Поэтому он используется в металлические сплавы повысить его механические свойства, а также улучшить его антикоррозионную защиту. Кроме того, рутений и его соединения используются в современных химических реакциях и при разработке более дешевых солнечных элементов.
Смотрите также: Цирконий — химически аналогичный гафнию элемент.
Резюме по рутению
Рутений – это металл, относящийся к 8 группе Периодическая таблица.
Это один из металлов платиновой группы (MGP), в который также входят палладий, осмий, иридий, родий и сама платина.
Мало присутствует в земной коры, но из-за низкой реакционной способности его можно найти в чистом виде.
Он способен производить соединения с различными степенями окисления, которые находятся в диапазоне от 0 до +8.
Его получают в коммерческих целях как побочный продукт добычи полезных ископаемых. никель.
В металлургической промышленности улучшает физические и антикоррозионные свойства некоторых сплавов.
Его соединения используются в современных химических процессах и в производстве более дешевых, чем традиционные солнечные элементы.
свойства рутения
Условное обозначение: Ру.
Атомный номер: 44.
Атомная масса: 101,07 у.е.
Электроотрицательность: 2,2.
Точка слияния: 2334°С.
Точка кипения: 4150°С.
Плотность: 12,1 г.см-3 (при 20°С).
Электронная конфигурация: [Кр] 5с1 4д7.
Химическая серия: группа 8, переходные металлы, металлы платиновой группы.
характеристики рутения
Рутений является одним из металлы принадлежащие к группе, известной как металлы платиновой группы (MGP), также состоящей из металлов платины, палладия, осмия, иридия и родия. Поскольку он принадлежит к этой группе, рутений имеет некоторые характеристики, относящиеся к благородные металлы, Как твой низкая реакционная способность и высокая коррозионная стойкость.
Это металл, которого нет в земной коре, со средним составом 10-8% в больших масштабах. Однако он больше присутствует в метеориты, как в хондритах и метеоритах железо. Рутений имеет семь природных изотопа и 34 радиоактивных изотопа.
В металлической форме рутений защищен тонким слоем RuO.2, что предотвращает окисление этого металла O2 до температуры 870 К. Рутений все еще может реагировать с фтором ( F2) и хлор (Cl2) при нагревании, а также подвергается воздействию соляной кислоты при смешивании с другими окислителями, такими как KClO4, что приводит к взрывному окислению.
Расплавленные щелочные вещества также обладают способностью реагировать с металлом. Однако на него не нападают кислоты, находящиеся при низкой или высокой температуре, и не могут быть атакованы царской водкой.
Одной из характеристик рутения, которая распространяется на осмий (также элемент группы 8), является большое разнообразие степеней окисления что этот элемент может иметь: NOx его соединений может варьироваться от 0 до +8, причем состояние +3 является наиболее стабильным.
Степень окисления +8 включительно является наивысшей степенью, достигнутой любым элементом периодической таблицы. Примером вещества с этим NOx является RuO.4. Этот оксид токсичен, с запахом, напоминающим озон, хорошо растворим в четыреххлористом углероде (CCl4). Это также мощный окислитель.
Читайте также: Хром — химический элемент, используемый в нержавеющей стали из-за его антикоррозионных свойств.
Где можно найти рутений?
Из-за своих благородных свойств рутений можно найти в естественной форме в природе. вместе с другими МГ, как на Урале, так и в районах Северной и Южной Америки.
Однако в коммерческих целях его чаще всего получают через никелевые хвосты, происходящие от его переработки, поступающей из пентландитовая руда, (Fe, Ni) С. Следует отметить месторождения Южная Африка, Россия, Зимбабве, НАС и Канада.
Получение рутения
Благородные металлы трудно изолировать.В случае МГП трудность возникает из-за того, что их физико-химические свойства в определенной степени схожи. Извлечение рутения довольно сложно, хотя существует множество доступных методов. В некотором смысле проблема заключается в том, чтобы найти безопасную методику, которую можно было бы применять в производственных условиях, а не только в лаборатории.
Например, перегонка четырехокиси рутения RuO4, можно сделать в лаборатории, и было бы интересно отделить его от других MGP, так как это летучее соединение. Однако его применение в больших масштабах не рекомендуется, так как при температуре выше 180 °С четырехокись рутения взрывоопасна. Его также трудно получить осаждением, так как химическое сходство с другими МГБ затрудняет селективное осаждение.
Так, наиболее используемый способ - экстракция растворителем, в котором рутений можно сконцентрировать и отделить от других соединений. Одним из методов является его преобразование в растворимые формы RuCl.62-, которые можно разделить третичными аминами и, следовательно, получить рутений чистотой выше 99%.
применения рутения
В промышленности очень хорошо видно применение рутения в металлических сплавах, т.к. улучшает физико-химические свойства продукта. Например, добавление 0,1% по массе рутения к титан повышает его коррозионную стойкость в 100 раз.
Однако значительная часть рутения используется в исследованиях и при разработке продуктов. Исследования с участием катализаторы на основе рутения интегрировал метод метатезиса в органический синтез, за что лауреаты Ив Шовен, Роберт Граббс и Ричард Шрок получили Нобелевскую премию по химии в 2005 году.
Комплексы рутения также широко используются в реакциях каталитического гидрирования. асимметричный, что принесло Уильяму Ноулзу, Барри Шарплессу и Рёдзи Ноёри Нобелевскую премию по химии за 2001.
Широко изученным соединением рутения является комплекс этого металла с 2,2'-бипиридином, так называемый Рубин. Было замечено, что это вещество и некоторые производные обладают большой окислительной способностью благодаря Ru.3+, и снижение из-за бипиридина. Соединения рутения также изучались на предмет разработка более дешевых солнечных батарей по сравнению с теми, что есть на рынке.
Узнать больше:Ванадий — важный катализатор для химической промышленности
история рутения
В 1827 году Якоб Берцелиус и Готфрид Осанн исследовали остатки, оставшиеся от растворения платины с Уральских гор царской водкой. В то время как Берцелиус не нашел новых металлов, Осанн полагал, что он нашел три новых металла и назвал один из них рутением.
Карла Карловича Клауса обычно считают первооткрыватель рутения. В 1844 году он продемонстрировал, что соединение, наблюдаемое Осанном, состоит из окись рутений нечистый. Клаус получил около 6 г металла из нерастворимых платиновых отходов, обработанных царской водкой.
Название Русь — это дань уважения России — латинское название страны — Рутения. Клаус сохранил это имя в знак признания работы Осанна, а также в честь своей родины.
Упражнения, решенные на рутении
Вопрос 1
Рутений — это металл, который имеет несколько возможных степеней окисления от 0 до +8. в оксидах Ru2НАШИ3, РуО2 и РуО4, каковы степени окисления рутения соответственно?
А) 0, +2 и +4
Б) +3, +2 и +4
В) +3, +4 и +8
Г) +2, +4 и +5
Д) 0, +4 и +8
Разрешение:
Альтернатива С
В оксидах кислород сохраняет NOx равным -2. Таким образом, мы можем рассчитать NOx рутения в соединениях следующим образом:
Ру2НАШИ3: 2х + 3(-2) = 0 → 2х – 6 = 0 → 2х = 6 → х = 3
РуО2: у + 2 (-2) = 0 → у - 4 = 0 → у = 4
РуО4: г + 4 (-2) = 0 → г - 8 = 0 → г = 8
вопрос 2
Рутений способен образовывать оксид RuO4, соединение, в котором элемент имеет максимально возможный заряд (NOx) для элемента периодической таблицы. Об этом соединении можно сказать следующее:
А) Это нейтральный оксид.
Б) Это окисляющее вещество.
C) NOx рутения в этом соединении +4.
г) является восстановителем.
Разрешение:
Альтернатива Б
в РуО4, NOx рутения +8. В этом случае в химической реакции его заряд не мог увеличиться, так как он уже достиг максимального значения (даже максимально возможного для Периодической таблицы). Таким образом, в химическом процессе NOx Ru может только падать, т. е. рутений может только восстанавливаться.
Когда рутений восстанавливается, он окисляет другое вещество, находящееся в реакционной среде, в результате чего это вещество характеризуется как окислитель.
Стефано Араужо Новаис
Учитель химии