Ruténium (Ru): získavanie, aplikácie, história

THE ruténium, atómové číslo 44, je kov nachádzajúci sa v skupine 8 periodickej tabuľky. Je súčasťou toho, čo poznáme ako kovy platinovej skupiny, spolu s osmiom, paládiom, irídiom, ródiom a, samozrejme, platina. Je schopný mať niekoľko oxidačných stavov, dokonca dosiahnuť formálny náboj +8, najvyšší v periodickej tabuľke.

Vďaka svojej ušľachtilosti má ruténium dobré fyzikálno-chemické vlastnosti, ako je nízka reaktivita a široká odolnosť voči korózii. Preto sa používa v zliatiny kovov zvýšiť jeho mechanické vlastnosti a tiež zlepšiť jeho antikoróznu ochranu. Okrem toho sa ruténium a jeho zlúčeniny uplatnili pri moderných chemických reakciách a pri vývoji lacnejších solárnych článkov.

Pozri tiež: Zirkónium — chemicky podobný prvok ako hafnium

Zhrnutie o ruténiu

  • Ruténium je kov patriaci do skupiny 8 Periodická tabuľka.

  • Je to jeden z kovov platinovej skupiny (MGP), kam patria aj paládium, osmium, irídium, ródium a samotná platina.

  • Je málo prítomný v zemská kôra, ale pre svoju nízku reaktivitu ho možno nájsť v čistej forme.

  • Je schopný produkovať zlúčeniny s rôznymi oxidačnými stavmi, ktoré sa pohybujú od 0 do +8.

  • Komerčne sa získava ako vedľajší produkt ťažby nikel.

  • V metalurgickom priemysle zlepšuje fyzikálnu a antikoróznu kapacitu niektorých zliatin.

  • Jeho zlúčeniny boli použité v moderných chemických procesoch a pri výrobe lacnejších ako tradičné solárne články.

Vlastnosti ruténia

  • Symbol: Ru.

  • Atómové číslo: 44.

  • Atómová hmotnosť: 101,07 c.u.

  • Elektronegativita: 2,2.

  • Fúzny bod: 2334 °C.

  • Bod varu: 4150 °C.

  • Hustota: 12,1 g.cm-3 (pri 20 °C).

  • Elektronická konfigurácia: [Kr] 5 s1 4d7.

  • Chemická séria: skupina 8, prechodné kovy, kovy skupiny platiny.

vlastnosti ruténia

Vzorky kryštálov ruténia izolovaných na bielom pozadí.
Kryštály ruténia, čistota 99,9 %. Vznikajú depozíciou pár.

Ruténium je jedným z kovy patriace do skupiny známej ako kovy platinovej skupiny (MGP), tiež zložené z kovov platiny, paládia, osmia, irídia a ródia. Keďže ruténium patrí do tejto skupiny, má niektoré vlastnosti, ktoré odkazujú na ušľachtilé kovy, Ako tvoje nízka reaktivita a vysoká odolnosť proti korózii.

Je to a kov, ktorý sa nenachádza v zemskej kôres priemerným zložením 10-8% vo veľkom meradle. Je však viac prítomný v meteorityako v chondritoch a meteoritoch železo. Ruténium má sedem prírodných izotopov a 34 rádioaktívnych izotopov.

Vo svojej kovovej forme je ruténium chránené tenkou vrstvou RuO2, ktorý bráni oxidácia tohto kovu od O2 až do teploty 870 K. Ruténium môže stále reagovať s fluórom (F2) a chlór (Cl2) pri zahrievaní a je tiež napadnutý kyselinou chlorovodíkovou, keď sa zmieša s inými oxidačnými činidlami, ako je KClO4čo vedie k explozívnej oxidácii.

Roztavené alkalické látky majú tiež schopnosť reagovať s kovom. Nie je však napadnutý kyseliny, ktoré majú nízku alebo vysokú teplotu a nemôže byť napadnutý aqua regia.

Jednou z charakteristík ruténia, ktorá sa rozširuje na osmium (prvok tiež skupiny 8), je široká škála oxidačných stavov že tento prvok môže mať: NOx jeho zlúčenín sa môže meniť od 0 do +8, pričom stav +3 je najstabilnejší.

Oxidačný stav +8 vrátane je najvyšší dosiahnutý ktorýmkoľvek prvkom v periodickej tabuľke. Príkladom látky s týmto NOx je RuO4. Tento oxid je toxický, so zápachom pripomínajúcim ozón, veľmi rozpustný v tetrachlórmetáne (CCl4). Je to tiež silný oxidant.

Prečítajte si tiež: Chróm — chemický prvok používaný v nehrdzavejúcej oceli pre jej antikorózne vlastnosti

Kde možno nájsť ruténium?

Vďaka svojej ušľachtilej vlastnosti možno ruténium nájsť v jeho pôvodnej forme v prírode, spolu s ostatnými MGP, ako v pohorí Ural a v regiónoch Severnej a Južnej Ameriky.

Vzorka pentlanditu izolovaných na bielom pozadí.
Ruténium je možné získať ako vedľajší produkt ťažby pentlanditu.

Komerčne sa však najčastejšie získava prostredníctvom niklová hlušina, pochádzajúcej z jej rafinácie pochádzajúcej z pentlanditová ruda, (Fe, Ni) S. Za zmienku stoja vklady o južná Afrika, Rusko, Zimbabwe, U.S a Kanada.

Získanie ruténia

Ušľachtilé kovy sa ťažko izolujú.V prípade MGP vzniká problém, pretože ich fyzikálno-chemické vlastnosti sú do určitej miery podobné. Extrakcia ruténia je pomerne zložitá, aj keď existuje veľa dostupných techník. Istým spôsobom je problém nájsť bezpečnú techniku, ktorá sa dá aplikovať v priemyselnej realite, a nie len v laboratóriu.

Napríklad destilácia oxidu ruténitého, RuO4, možno vyrobiť v laboratóriu a bolo by zaujímavé oddeliť ho od iných MGP, keďže ide o prchavú zlúčeninu. Neodporúča sa však jeho použitie vo veľkom meradle, pretože oxid ruténitý nad 180 °C je výbušný. Je tiež ťažké ho získať precipitáciou, pretože chemická podobnosť s inými MGP sťažuje selektívne zrážanie.

takze najpoužívanejším spôsobom je extrakcia rozpúšťadlom, v ktorom sa ruténium môže koncentrovať a oddeliť od ostatných zlúčenín. Jednou z metód je jeho premena na rozpustný druh RuCl62-, ktoré je možné oddeliť terciárnymi amínmi a následne produkovať ruténium s čistotou nad 99 %.

aplikácie ruténia

 Osoba, ktorá drží ruténiový solárny článok smerom k oblohe.
Ruténiové solárne články sa vyvíjajú ako lacnejšia alternatíva k súčasným solárnym článkom.

V priemysle je použitie ruténia v kovových zliatinách veľmi dobre viditeľné od r zlepšuje fyzikálno-chemické vlastnosti produktu. Napríklad pridanie 0,1 % hmotn. ruténia do titán zvyšuje jeho odolnosť proti korózii 100-krát.

Veľká časť ruténia sa však uplatňuje v štúdiách a pri vývoji svojich produktov. Štúdie zahŕňajúce katalyzátory založený na ruténiu integroval do organickej syntézy techniku ​​metatézy, za ktorú sú zodpovední laureáti Yves Chauvin, Robert Grubbs a Richard Schrock s Nobelovou cenou za chémiu v roku 2005.

Komplexy ruténia sa tiež vo veľkej miere využívajú pri katalytických hydrogenačných reakciách. asymetrický, za ktorý získali William Knowles, Barry Sharpless a Ryoji Noyori Nobelovu cenu za chémiu. 2001.

Rozsiahlo študovanou zlúčeninou ruténia je komplex tohto kovu s 2,2'-bipyridínom, tzv. rubín. Zistilo sa, že táto látka a niektoré deriváty majú veľkú oxidačnú kapacitu v dôsledku Ru3+a redukcia kvôli bipyridínu. Zlúčeniny ruténia boli tiež študované pre vývoj lacnejších solárnych článkov v porovnaní s tými na trhu.

Vedieť viac:Vanád – dôležitý katalyzátor pre chemický priemysel

história ruténia

V roku 1827 Jakob Berzelius a Gottfried Osann skúmali zvyšky po rozpustení platiny z pohoria Ural pomocou aqua regia. Zatiaľ čo Berzelius nenašiel žiadne nové kovy, Osann veril, že našiel tri nové kovy a jeden z nich nazval ruténium.

Za Karla Karlovitcha Klausa sa bežne považuje objaviteľ ruténia. V roku 1844 preukázal, že zlúčenina pozorovaná Osannom pozostávala z a oxid ruténium nečisté. Klaus získal asi 6 g kovu z nerozpustného platinového odpadu upraveného aqua regia.

Názov Ruthenia je poctou Rusku — latinský názov krajiny je Ruthenia. Klaus si meno ponechal na uznanie Osannovho diela, ale aj na počesť svojej vlasti.

Cvičenia riešené na ruténiu

Otázka 1

Ruténium je kov, ktorý má niekoľko možných oxidačných stavov v rozsahu od 0 do +8. v oxidoch Ru2THE3, RuO2 a RuO4, aké sú oxidačné čísla ruténia, resp.

A) 0, +2 a +4

B) +3, +2 a +4

C) +3, +4 a +8

D) +2, +4 a +5

E) 0, +4 a +8

Rozhodnutie:

Alternatíva C

V oxidoch, kyslík udržiava NOx rovné -2. Takže môžeme vypočítať NOx ruténia v zlúčeninách takto:

  • 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

otázka 2

Ruténium je schopné tvoriť oxid RuO4, zlúčenina, v ktorej má prvok najvyšší možný náboj (NOx) pre prvok v periodickej tabuľke. O tejto zlúčenine môžeme povedať, že:

A) Je to neutrálny oxid.

B) Je to oxidujúca látka.

C) NOx ruténia v tejto zlúčenine je +4.

D) Je to redukčná látka.

Rozhodnutie:

Alternatíva B

v RuO4NOx ruténia je +8. V tomto prípade sa pri chemickej reakcii jeho náboj zvýšiť nemohol, keďže už dosiahol maximálnu hodnotu (ktorá je dokonca najväčšia možná pre periodickú tabuľku). Takže v chemickom procese môže NOx Ru len klesať, to znamená, že ruténium sa môže len redukovať.

Keď sa ruténium redukuje, oxiduje inú látku, ktorá je v reakčnom médiu, čo spôsobuje, že táto látka je charakterizovaná ako oxidant.

Autor: Stefano Araújo Novais
Učiteľ chémie

Gas Aid: Pozrite sa, ako konzultovať ďalšiu splátku pomocou vášho CPF

Federálna vláda sa prostredníctvom Auxília Gása snaží pomôcť brazílskym občanom s jedným z ich hl...

read more

Pozrite si najpoužívanejšie heslá v Brazílii a ich únik na internet

V modernom svete takmer všetko, čo robíme, vyžaduje používanie hesiel. Od prístupu na plochu počí...

read more

Továreň Bauducco v Minas Gerais otvára 200 nových pracovných miest

Bauducco, známe pre svoj slávny panettone, oznámilo otvorenie 200 pracovných príležitostí vo svoj...

read more