DE rutenium, atomnummer 44, är en metall belägen i grupp 8 i det periodiska systemet. Det är en del av vad vi känner som platinagruppens metaller, tillsammans med osmium, palladium, iridium, rodium och, naturligtvis, platina. Den kan ha flera oxidationstillstånd, till och med nå en formell laddning på +8, den högsta i det periodiska systemet.
På grund av sin ädelhet har rutenium goda fysikalisk-kemiska egenskaper, såsom låg reaktivitet och bred motståndskraft mot korrosion. Därför används den i metallegeringar för att öka dess mekaniska egenskaper och även förbättra dess korrosionsskydd. Dessutom har rutenium och dess föreningar använts i moderna kemiska reaktioner och i utvecklingen av billigare solceller.
Se också: Zirkonium — det grundämne som liknar hafnium kemiskt
Sammanfattning om rutenium
Ruthenium är en metall som tillhör grupp 8 av Periodiska systemet.
Det är en av Platinum Group Metals (MGP), som också inkluderar palladium, osmium, iridium, rodium och platina själv.
Det är lite närvarande i jordskorpan, men på grund av dess låga reaktivitet kan den hittas i sin rena form.
Det kan producera föreningar med olika oxidationstillstånd, som sträcker sig från 0 till +8.
Det erhålls kommersiellt som en biprodukt från gruvdrift nickel.
I den metallurgiska industrin förbättrar det den fysiska kapaciteten och anti-korrosionskapaciteten hos vissa legeringar.
Dess föreningar har använts i moderna kemiska processer och vid tillverkning av billigare solceller än traditionella.
Ruthenium egenskaper
Symbol: Ru.
Atomnummer: 44.
Atomisk massa: 101,07 c.u.
Elektronnegativitet: 2,2.
Fusionspunkt: 2334°C.
Kokpunkt: 4150°C.
Densitet: 12,1 g.cm-3 (vid 20°C).
Elektronisk konfiguration: [Kr] 5s1 4d7.
Kemisk serie: grupp 8, övergångsmetaller, platinagruppmetaller.
egenskaper hos rutenium
Ruthenium är en av de metaller tillhör gruppen som kallas Platinum Group Metals (MGP), som också består av platina-, palladium-, osmium-, iridium- och rodiummetaller. Eftersom det tillhör denna grupp, har rutenium några egenskaper som hänvisar till ädla metaller, Som din låg reaktivitet och hög korrosionsbeständighet.
Det är en metall som inte finns i jordskorpan, med en genomsnittlig sammansättning av 10-8% i stor skala. Det är dock mer närvarande i meteoriter, som i kondriter och meteoriter av järn. Ruthenium har sju naturliga isotoper och 34 radioaktiva isotoper.
I sin metalliska form skyddas rutenium av ett tunt lager av RuO2, vilket förhindrar oxidation av denna metall av O2 upp till en temperatur på 870 K. Ruthenium kan fortfarande reagera med fluor (F2) och klor (Cl2) under uppvärmning och angrips även av saltsyra när den blandas med andra oxidationsmedel som KClO4, vilket resulterar i explosiv oxidation.
Smälta alkaliska ämnen har också förmågan att reagera med metallen. Han blir dock inte attackerad av syror, som är i låg eller hög temperatur, och kan inte attackeras av regenvatten.
En av egenskaperna hos rutenium, som sträcker sig till osmium (ett grundämne också i grupp 8), är många olika oxidationstillstånd att detta element kan ha: den NOx av dess föreningar kan variera från 0 till +8, där +3-tillståndet är det mest stabila.
Oxidationstillståndet +8, inklusive, är det högsta som nås av något element i det periodiska systemet. Ett exempel på ett ämne med denna NOx är RuO4. Denna oxid är giftig, med en lukt som påminner om ozon, mycket löslig i koltetraklorid (CCl)4). Det är också en kraftfull oxidant.
Läs också: Krom — det kemiska elementet som används i rostfritt stål för dess korrosionsskyddande egenskaper
Var kan rutenium hittas?
På grund av dess ädla karaktär kan rutenium hittas i sin ursprungliga form i naturen, tillsammans med de andra MGP, som i Uralbergen och i regioner i Nord- och Sydamerika.
Kommersiellt erhålls det dock oftast genom nickelavfall, som kommer från dess raffinering som kommer från pentlanditmalm, (Fe, Ni) S. Att notera är insättningar av Sydafrika, Ryssland, Zimbabwe, U.S och Kanada.
Att få rutenium
Ädelmetaller är svåra att isolera.När det gäller MGP uppstår svårigheten eftersom deras fysikalisk-kemiska egenskaper till viss del liknar varandra. Utvinning av rutenium är ganska komplicerat, även om det finns många tillgängliga tekniker. På ett sätt är problemet att hitta en säker teknik som kan tillämpas i en industriell verklighet, och inte bara i laboratoriet.
Till exempel destillering av ruteniumtetroxid, RuO4, kan göras i laboratoriet och det skulle vara intressant att separera det från andra MGP, eftersom det är en flyktig förening. Applicering i stor skala rekommenderas dock inte, eftersom ruteniumtetroxid över 180 °C är explosivt. Det är också svårt att få det genom utfällning, eftersom den kemiska likheten med de andra MGP gör selektiv utfällning svår.
Så, det mest använda sättet är via lösningsmedelsextraktion, i vilken rutenium kan koncentreras och separeras från de andra föreningarna. En av metoderna är dess omvandling till den lösliga arten RuCl62-, som kan separeras med tertiära aminer och följaktligen producerar rutenium med en renhet över 99%.
tillämpningar av rutenium
Inom industrin är användningen av rutenium i metallegeringar mycket väl sedd, eftersom förbättrar produktens fysikalisk-kemiska egenskaper. Till exempel att tillsätta 0,1 viktprocent rutenium till titan gör att dess korrosionsbeständighet ökar 100 gånger.
En stor del av ruteniumet används dock i studier och i utvecklingen av dess produkter. Studier som involverar katalysatorer baserad på rutenium integrerade metatestekniken i organisk syntes, ansvarig för pristagaren Yves Chauvin, Robert Grubbs och Richard Schrock med Nobelpriset i kemi 2005.
Ruteniumkomplex har också i stor utsträckning använts i katalytiska hydreringsreaktioner. asymmetrisk, som vann William Knowles, Barry Sharpless och Ryoji Noyori Nobelpriset i kemi för 2001.
En omfattande studerad ruteniumförening är komplexet av denna metall med 2,2'-bipyridin, den s.k. rubin. Det märktes att detta ämne och vissa derivat hade stor oxidationskapacitet på grund av Ru3+och reduktion på grund av bipyridin. Rutheniumföreningar har också studerats för utveckling av billigare solceller jämfört med de på marknaden.
Veta mer:Vanadin — en viktig katalysator för den kemiska industrin
ruteniums historia
År 1827 undersökte Jakob Berzelius och Gottfried Osann resterna från upplösningen av platina från Uralbergen med regia. Medan Berzelius inte hittade några nya metaller, trodde Osann att han hade hittat tre nya metaller och döpte en av dem till rutenium.
Karl Karlovitch Klaus anses allmänt upptäckaren av rutenium. 1844 visade han att föreningen som observerades av Osann bestod av en oxid rutenium orent. Klaus erhöll cirka 6 g av metallen från olösligt platinaavfall som behandlats med aqua regia.
Namnet Ruthenia är en hyllning till Ryssland — landets latinska namn är Ruthenia. Klaus behöll namnet som ett erkännande för Osanns arbete, men också för att hedra sitt hemland.
Övningar lösta på rutenium
fråga 1
Ruthenium är en metall som har flera möjliga oxidationstillstånd, från 0 till +8. i Ru-oxider2DE3, RuO2 och RuO4, vad är oxidationstalen för rutenium, respektive?
A) 0, +2 och +4
B) +3, +2 och +4
C) +3, +4 och +8
D) +2, +4 och +5
E) O, +4 och +8
Upplösning:
Alternativ C
I oxiderna, den syre håller NOx lika med -2. Således kan vi beräkna NOx för rutenium i föreningarna enligt följande:
Ru2DE3: 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
fråga 2
Rutenium kan bilda oxiden RuO4, en förening där grundämnet har högsta möjliga laddning (NOx) för ett grundämne i det periodiska systemet. Om denna förening kan vi säga att:
A) Det är en neutral oxid.
B) Det är ett oxiderande ämne.
C) NOx för rutenium i denna förening är +4.
D) Det är ett reducerande ämne.
Upplösning:
Alternativ B
i RuO4, är NOx för rutenium +8. I det här fallet, i en kemisk reaktion, kunde dess laddning inte öka, eftersom den redan har nått maxvärdet (vilket till och med är det största möjliga för det periodiska systemet). I en kemisk process kan alltså NOx för Ru bara falla, det vill säga ruteniumet kan bara reduceras.
När rutenium reduceras oxiderar det ett annat ämne som finns i reaktionsmediet, vilket gör att detta ämne karakteriseras som en oxidant.
Av Stefano Araújo Novais
Kemilärare
