THE rutenij, atomsko število 44, je kovina, ki se nahaja v skupini 8 periodnega sistema. Je del tega, kar poznamo kot kovine platinaste skupine, skupaj z osmijem, paladijem, iridijem, rodijem in seveda platina. Lahko ima več oksidacijskih stanj, celo doseže formalni naboj +8, najvišji v periodnem sistemu.
Zaradi svoje plemenitosti ima rutenij dobre fizikalno-kemijske lastnosti, kot so nizka reaktivnost in široka odpornost proti koroziji. Zato se uporablja v kovinske zlitine povečati njegove mehanske lastnosti in izboljšati protikorozijsko zaščito. Poleg tega se rutenij in njegove spojine uporabljajo v sodobnih kemičnih reakcijah in pri razvoju cenejših sončnih celic.
Glej tudi: Cirkonij - kemično podoben element hafniju
Povzetek rutenija
Rutenij je kovina, ki spada v skupino 8 Periodični sistem.
Je ena od kovin skupine platine (MGP), ki vključuje tudi paladij, osmij, iridij, rodij in samo platino.
Malo je prisoten v Zemljina skorja, vendar ga zaradi nizke reaktivnosti lahko najdemo v čisti obliki.
Sposoben je proizvajati spojine z različnimi oksidacijskimi stanji, ki segajo od 0 do +8.
Komercialno ga pridobivajo kot stranski produkt rudarjenja nikelj.
V metalurški industriji izboljša fizično in protikorozijsko sposobnost nekaterih zlitin.
Njegove spojine so bile uporabljene v sodobnih kemičnih procesih in pri izdelavi cenejših od tradicionalnih sončnih celic.
Lastnosti rutenija
simbol: Ru.
atomsko število: 44.
atomska masa: 101.07 c.u.
elektronegativnost: 2,2.
Fuzijska točka: 2334°C.
Vrelišče: 4150°C.
gostota: 12,1 g/cm-3 (pri 20°C).
Elektronska konfiguracija: [Kr] 5s1 4d7.
Kemična serija: skupina 8, prehodne kovine, kovine platinske skupine.
značilnosti rutenija
Rutenij je eden izmed kovine ki spada v skupino, znano kot kovine platinaste skupine (MGP), ki jo sestavljajo tudi kovine platine, paladija, osmija, iridija in rodija. Ker spada v to skupino, ima rutenij nekatere značilnosti, ki se nanašajo na plemenite kovine, kot tvoj nizka reaktivnost in visoka odpornost proti koroziji.
Je kovina, ki ni prisotna v zemeljski skorji, s povprečno sestavo 10-8% v velikem obsegu. Vendar je bolj prisoten v meteoriti, kot v hondritih in meteoritih železo. Rutenij ima sedem naravnih izotopov in 34 radioaktivnih izotopov.
V svoji kovinski obliki je rutenij zaščiten s tanko plastjo RuO2, ki preprečuje oksidacija te kovine pri O2 do temperature 870 K. Rutenij lahko še vedno reagira s fluorom (F2) in klor (Cl2) pri segrevanju in ga napade tudi klorovodikova kislina, ko se pomeša z drugimi oksidacijskimi sredstvi, kot je KClO4, kar povzroči eksplozivno oksidacijo.
Staljene alkalne snovi imajo tudi sposobnost reagiranja s kovino. Vendar ga ne napadajo kisline, pri nizki ali visoki temperaturi in je ne more napadeti kraljevska voda.
Ena od značilnosti rutenija, ki sega do osmija (elementa tudi skupine 8), je širok izbor oksidacijskih stanj da ima ta element lahko: NOx njegovih spojin se lahko giblje od 0 do +8, pri čemer je stanje +3 najbolj stabilno.
Oksidacijsko stanje +8 je najvišje, ki ga doseže kateri koli element v periodnem sistemu. Primer snovi s tem NOx je RuO4. Ta oksid je strupen, z vonjem, ki spominja na ozon, zelo topen v ogljikovem tetrakloridu (CCl4). Je tudi močan oksidant.
Preberite tudi: Krom — kemični element, ki se uporablja v nerjavnem jeklu zaradi svojih protikorozijskih lastnosti
Kje je mogoče najti rutenij?
Zaradi svoje plemenite lastnosti lahko rutenij najdemo v naravni obliki v naravi, skupaj z drugimi MGP, kot na Uralskih gorah in v regijah Severne in Južne Amerike.
Vendar pa se komercialno najpogosteje pridobiva prek nikljeva jalovina, ki izvira iz njegove rafinacije, ki prihaja iz pentlanditna ruda, (Fe, Ni) S. Omeniti veljajo depoziti Južna Afrika, Rusija, Zimbabve, ZDA in Kanada.
Pridobivanje rutenija
Plemenite kovine je težko izolirati.Pri MGP se težave pojavijo, ker so njihove fizikalno-kemijske lastnosti do določene mere podobne. Ekstrakcija rutenija je precej zapletena, čeprav je na voljo veliko tehnik. Na nek način je problem najti varno tehniko, ki bi jo lahko uporabili v industrijski realnosti in ne le v laboratoriju.
Na primer destilacija rutenijevega tetroksida, RuO4, je mogoče izdelati v laboratoriju in bi ga bilo zanimivo ločiti od drugih MGP, saj je hlapna spojina. Vendar pa njegova uporaba v velikem obsegu ni priporočljiva, saj je rutenijev tetroksid nad 180 °C eksploziven. Težko ga je pridobiti tudi s padavinami, saj kemična podobnost z drugimi MGP otežuje selektivno obarjanje.
torej najbolj uporabljen način je ekstrakcija s topilom, v katerem se rutenij lahko koncentrira in loči od drugih spojin. Ena od metod je njegova pretvorba v topno vrsto RuCl62-, ki se lahko loči s terciarnimi amini in posledično proizvede rutenij čistosti nad 99 %.
aplikacije rutenija
V industriji je uporaba rutenija v kovinskih zlitinah zelo dobro vidna, saj izboljša fizikalno-kemijske lastnosti izdelka. Na primer, dodajanje 0,1 mas. % rutenija v titan zaradi česar se njegova odpornost proti koroziji poveča 100-krat.
Vendar se dobršen del rutenija uporablja v študijah in pri razvoju njegovih izdelkov. Študije, ki vključujejo katalizatorji na osnovi rutenija je integrirala tehniko metateze v organsko sintezo, za katero so zaslužni nagrajenci Yves Chauvin, Robert Grubbs in Richard Schrock z Nobelovo nagrado za kemijo leta 2005.
Rutenijevi kompleksi so bili obsežno uporabljeni tudi v reakcijah katalitskega hidrogeniranja. asimetrično, ki je Williamu Knowlesu, Barryju Sharplessu in Ryojiju Noyori prinesla Nobelovo nagrado za kemijo za 2001.
Obširno raziskana rutenijeva spojina je kompleks te kovine z 2,2'-bipiridinom, t.i. rubin. Ugotovljeno je bilo, da imajo ta snov in nekateri derivati veliko oksidacijsko sposobnost zaradi Ru3+in zmanjšanje zaradi bipiridina. Rutenijeve spojine so preučevali tudi za razvoj cenejših sončnih celic v primerjavi s tistimi na trgu.
Več o tem:Vanadij je pomemben katalizator za kemično industrijo
zgodovina rutenija
Leta 1827 sta Jakob Berzelius in Gottfried Osann z aqua regia pregledala ostanke, ki so ostali po raztapljanju platine z Uralskih gora. Medtem ko Berzelius ni našel novih kovin, je Osann verjel, da je našel tri nove kovine in eno od njih poimenoval rutenij.
Karl Karlovitch Klaus se običajno šteje odkritelj rutenija. Leta 1844 je dokazal, da je spojina, ki jo je opazil Osann, sestavljena iz a oksid nečist rutenija. Klaus je pridobil približno 6 g kovine iz netopnih odpadkov platine, obdelanih s kraljevo vodo.
Ime Ruthenia je poklon Rusiji - latinsko ime države je Ruthenia. Klaus je ime obdržal kot priznanje za Osannovo delo, a tudi v čast njegovi domovini.
Rešene vaje na ruteniju
Vprašanje 1
Rutenij je kovina, ki ima več možnih oksidacijskih stanj, od 0 do +8. v Ru oksidih2THE3, RuO2 in RuO4, kakšna so oksidacijska števila rutenija?
A) 0, +2 in +4
B) +3, +2 in +4
C) +3, +4 in +8
D) +2, +4 in +5
E) 0, +4 in +8
Resolucija:
Alternativa C
V oksidih, kisik ohranja NOx enak -2. Tako lahko izračunamo NOx rutenija v spojinah na naslednji način:
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
vprašanje 2
Rutenij je sposoben tvoriti oksid RuO4, spojina, v kateri ima element najvišji možni naboj (NOx) za element v periodnem sistemu. O tej spojini lahko rečemo, da:
A) Je nevtralen oksid.
B) Je oksidacijska snov.
C) NOx rutenija v tej spojini je +4.
D) Je redukcijska snov.
Resolucija:
Alternativa B
v RuO4NOx rutenija je +8. V tem primeru se pri kemični reakciji njegov naboj ni mogel povečati, saj je že dosegel največjo vrednost (ki je celo največja možna za periodni sistem). Tako lahko v kemičnem procesu NOx Ru le pade, to pomeni, da se rutenij lahko samo zmanjša.
Ko se rutenij reducira, oksidira drugo snov, ki je v reakcijskem mediju, zaradi česar je ta snov označena kot oksidant.
Avtor: Stefano Araújo Novais
Učiteljica kemije