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.
Neprestávaj teraz... Po reklame viac ;)
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
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.
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
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
