ТХЕ рутенијум, атомски број 44, је метал који се налази у групи 8 периодног система. То је део онога што знамо као метали платинасте групе, заједно са осмијумом, паладијумом, иридијумом, родијумом и, наравно, платина. Може да има неколико оксидационих стања, чак и да достигне формално наелектрисање од +8, највише у периодном систему.
Због своје племенитости, рутенијум има добра физичко-хемијска својства, као што су ниска реактивност и широка отпорност на корозију. Због тога се користи у легуре метала да би се повећала његова механичка својства и побољшала антикорозивна заштита. Поред тога, рутенијум и његова једињења су коришћени у савременим хемијским реакцијама и у развоју јефтинијих соларних ћелија.
Погледајте такође: Цирконијум — хемијски сличан елемент хафнијуму
Резиме о рутенијуму
Рутенијум је метал који припада групи 8 Периодни систем.
То је један од метала платинасте групе (МГП), који такође укључује паладијум, осмијум, иридијум, родијум и саму платину.
Мало је присутно у Земљина кора, али се због ниске реактивности може наћи у чистом облику.
Способан је да производи једињења са различитим оксидационим стањима, која се крећу од 0 до +8.
Комерцијално се добија као нуспроизвод рударења никла.
У металуршкој индустрији побољшава физички и антикорозивни капацитет неких легура.
Његова једињења су коришћена у савременим хемијским процесима и у производњи јефтинијих од традиционалних соларних ћелија.
Својства рутенијума
Симбол: Ру.
Атомски број: 44.
Атомска маса: 101.07 ц.у.
електронегативност: 2,2.
Тачка спајања: 2334°Ц.
Тачка кључања: 4150°Ц.
Густина: 12,1 г.цм-3 (на 20°Ц).
Електронска конфигурација: [Кр] 5с1 4д7.
Хемијска серија: група 8, прелазни метали, метали платинске групе.
карактеристике рутенијума
Рутенијум је један од метали који припадају групи познатој као метали платинасте групе (МГП), такође сачињени од метала платине, паладијума, осмијума, иридијума и родијума. Како спада у ову групу, рутенијум има неке карактеристике које се односе на племенити метали, Као твој ниска реактивност и висока отпорност на корозију.
То је метал није присутан у земљиној кори, са просечним саставом од 10-8% у великом обиму. Међутим, присутнији је у метеорити, као у хондритима и метеоритима гвожђе. Рутенијум има седам природних изотопа и 34 радиоактивна изотопа.
У свом металном облику, рутенијум је заштићен танким слојем РуО2, што спречава оксидације овог метала од стране О2 до температуре од 870 К. Рутенијум још увек може да реагује са флуором (Ф2) и хлор (Цл2) под загревањем и такође га напада хлороводонична киселина када се помеша са другим оксидационим агенсима као што је КЦлО4, што доводи до експлозивне оксидације.
Растопљене алкалне супстанце такође имају способност да реагују са металом. Међутим, он није нападнут од киселине, на ниској или високој температури и не може бити нападнут од стране водене воде.
Једна од карактеристика рутенијума, која се протеже на осмијум (елемент такође групе 8), је широк избор оксидационих стања да овај елемент може имати: тхе НОк његових једињења може да варира од 0 до +8, при чему је стање +3 најстабилније.
Оксидационо стање +8, укључујући, највише је достигнуто за било који елемент у периодном систему. Пример супстанце са овим НОк је РуО4. Овај оксид је токсичан, са мирисом који подсећа на озон, веома растворљив у угљен-тетрахлориду (ЦЦл4). Такође је моћан оксидант.
Прочитајте такође: Хром — хемијски елемент који се користи у нерђајућем челику због својих антикорозивних својстава
Где се може наћи рутенијум?
Због својих племенитих карактеристика, рутенијум се може наћи у свом природном облику у природи, заједно са осталим МГП, као на Уралским планинама иу регионима Северне и Јужне Америке.
Међутим, комерцијално се најчешће добија преко никлова јаловина, који потиче од његовог пречишћавања који долази из руда пентландита, (Фе, Ни) С. Од значаја су депозити од Јужна Африка, Русија, Зимбабве, У.С и Канада.
Добијање рутенијума
Племените метале је тешко изоловати.У случају МГП-ова потешкоћа настаје јер су њихова физичко-хемијска својства у извесној мери слична. Екстракција рутенијума је прилично сложена, иако постоји много доступних техника. На неки начин, проблем је пронаћи безбедну технику која се може применити у индустријској стварности, а не само у лабораторији.
На пример, дестилација рутенијум тетроксида, РуО4, може се направити у лабораторији и било би занимљиво одвојити га од других МГП-а, јер је испарљиво једињење. Међутим, његова примена у већим размерама се не препоручује, пошто је рутенијум тетроксид изнад 180 °Ц експлозиван. Такође га је тешко добити падавинама, пошто хемијска сличност са другим МГП-овима отежава селективну преципитацију.
Тако, најчешће се користи екстракција растварачем, у коме се рутенијум може концентрисати и одвојити од осталих једињења. Једна од метода је његово претварање у растворљиву врсту РуЦл62-, који се може раздвојити терцијарним аминима и, последично, производи рутенијум чистоће изнад 99%.
примене рутенијума
У индустрији је примена рутенијума у металним легурама веома добро виђена, пошто побољшава физичко-хемијске особине производа. На пример, додавањем 0,1% масе рутенијума у титанијум повећава његову отпорност на корозију 100 пута.
Међутим, добар део рутенијума се примењује у студијама и развоју његових производа. Студије које укључују катализатори заснован на рутенијуму интегрисао је технику метатезе у органску синтезу, заслужан за лауреата Ива Шовина, Роберта Грабса и Ричарда Шрока са Нобеловом наградом за хемију 2005. године.
Комплекси рутенијума су такође интензивно коришћени у реакцијама каталитичке хидрогенације. асиметрична, која је Вилијаму Ноулсу, Берију Шарплесу и Рјоџију Нојорију донела Нобелову награду за хемију за 2001.
Детаљно проучавано једињење рутенијума је комплекс овог метала са 2,2'-бипиридином, тзв. рубин. Примећено је да ова супстанца и неки деривати имају велики оксидациони капацитет, због Ру3+и смањење, због бипиридина. Једињења рутенијума су такође проучавана за развој јефтинијих соларних ћелија у поређењу са онима на тржишту.
Знате више:Ванадијум — важан катализатор за хемијску индустрију
историја рутенијума
Године 1827. Јакоб Берцелијус и Готфрид Озан испитали су остатке преостале од растварања платине са Уралских планина са акуа региа. Док Берцелијус није пронашао нове метале, Осан је веровао да је пронашао три нова метала и једном од њих назвао рутенијум.
Карл Карлович Клаус се обично сматра проналазач рутенијума. Године 1844. показао је да се једињење које је Осанн приметио састоји од а оксид рутенијум нечист. Клаус је добио око 6 г метала из нерастворљивог отпада платине третираног краљевском водом.
Име Рутхениа је признање Русији — латински назив земље је Рутхениа. Клаус је задржао име у знак признања за Осаннов рад, али и у част његове домовине.
Решене вежбе на рутенијуму
Питање 1
Рутенијум је метал који има неколико могућих стања оксидације, у распону од 0 до +8. у Ру оксидима2ТХЕ3, РуО2 и РуО4, који су оксидациони бројеви рутенијума, респективно?
А) 0, +2 и +4
Б) +3, +2 и +4
Ц) +3, +4 и +8
Д) +2, +4 и +5
Е) 0, +4 и +8
Резолуција:
Алтернатива Ц
У оксидима, кисеоник одржава НОк једнаким -2. Дакле, можемо израчунати НОк рутенијума у једињењима на следећи начин:
Ру2ТХЕ3: 2к + 3(-2) = 0 → 2к – 6 = 0 → 2к = 6 → к = 3
РуО2: и + 2(-2) = 0 → и – 4 = 0 → и = 4
РуО4: з + 4(-2) = 0 → з – 8 = 0 → з = 8
питање 2
Рутенијум је способан да формира оксид РуО4, једињење у коме елемент има највећи могући набој (НОк) за елемент у периодном систему. О овом споју можемо рећи да:
А) То је неутрални оксид.
Б) То је оксидирајућа супстанца.
Ц) НОк рутенијума у овом једињењу је +4.
Д) То је редукујућа супстанца.
Резолуција:
Алтернатива Б
у РуО4, НОк рутенијума је +8. У овом случају, у хемијској реакцији, његов набој није могао да се повећа, пошто је већ достигао максималну вредност (која је чак највећа могућа за периодни систем). Дакле, у хемијском процесу, НОк Ру може само да падне, односно да се рутенијум може само редуковати.
Када се рутенијум редукује, он оксидира другу супстанцу која се налази у реакционом медијуму, због чега се ова супстанца карактерише као оксидант.
Аутор Стефано Араухо Новаис
наставник хемије