THE рутеній, атомний номер 44, є металом, що знаходиться в групі 8 періодичної системи. Він є частиною того, що ми знаємо як метали платинової групи, поряд з осмієм, паладієм, іридієм, родієм і, звичайно, платина. Він здатний мати кілька ступенів окислення, навіть досягаючи формального заряду +8, найвищого в періодичній системі.
Завдяки своєму благородству рутеній володіє хорошими фізико-хімічними властивостями, такими як низька реакційна здатність і широка стійкість до корозії. Тому він використовується в металеві сплави для підвищення його механічних властивостей, а також покращення його антикорозійного захисту. Крім того, рутеній і його сполуки використовувалися в сучасних хімічних реакціях і в розробці більш дешевих сонячних елементів.
Дивіться також: Цирконій — хімічно схожий на гафній елемент
Резюме про рутеній
Рутеній - метал, що відноситься до 8 групи Періодична таблиця.
Це один з металів платинової групи (MGP), до якого також входять паладій, осмій, іридій, родій і сама платина.
Він мало присутній в
Земна кора, але через низьку реакційну здатність його можна знайти в чистому вигляді.Він здатний виробляти сполуки з різними ступенями окислення, які коливаються від 0 до +8.
Його отримують у комерційних цілях як побічний продукт видобутку нікель.
У металургійній промисловості покращує фізичну та антикорозійну здатність деяких сплавів.
Його сполуки використовувалися в сучасних хімічних процесах і у виробництві дешевших, ніж традиційні сонячні елементи.
Властивості рутенію
Символ: Ru.
Атомний номер: 44.
Атомна маса: 101.07 ц.у.
Електронегативність: 2,2.
Точка злиття: 2334°C.
Точка кипіння: 4150°C.
Щільність: 12,1 г.см-3 (при 20°C).
Електронна конфігурація: [Кр] 5 с1 4d7.
Хімічна серія: група 8, перехідні метали, метали платинової групи.
характеристики рутенію
Рутеній є одним з метали належить до групи, відомої як метали платинової групи (MGP), також складається з металів платини, паладію, осмію, іридію та родію. Оскільки він належить до цієї групи, рутеній має деякі характеристики, які відносяться до благородні метали, Як у вас низька реакційна здатність і висока корозійна стійкість.
Це металу немає в земній корі, із середнім складом 10-8% у великому масштабі. Однак він більше присутній у метеорити, як у хондритах і метеоритах залізо. Рутеній має сім природних ізотопів і 34 радіоактивні ізотопи.
У своїй металевій формі рутеній захищений тонким шаром RuO2, що перешкоджає окислення цього металу О2 до температури 870 К. Рутеній все ще може реагувати з фтором (F2) і хлору (Cl2) при нагріванні, а також піддається впливу соляної кислоти, коли вона змішується з іншими окислювачами, такими як KClO4, що призводить до вибухового окислення.
Розплавлені лужні речовини також мають здатність вступати в реакцію з металом. Однак на нього не нападають кислоти, перебуваючи при низькій або високій температурі, і не може бути атакований царською водкою.
Однією з характеристик рутенію, яка поширюється на осмій (елемент також групи 8), є широкий спектр ступенів окислення що цей елемент може мати: NOx його сполук може змінюватися від 0 до +8, при цьому стан +3 є найбільш стабільним.
Ступінь окислення +8 включно є найвищим, досягнутим будь-яким елементом періодичної таблиці. Прикладом речовини з цим NOx є RuO4. Цей оксид токсичний, із запахом, що нагадує озон, добре розчинний у чотирихлористому вуглецю (CCl4). Він також є потужним окислювачем.
Читайте також: Хром — хімічний елемент, який використовується в нержавіючої сталі для її антикорозійних властивостей
Де можна знайти рутеній?
Завдяки своїм благородним характеристикам рутеній можна знайти в природі в природному вигляді, разом з іншими MGP, як на Уральських горах і в регіонах Північної та Південної Америки.
Однак у комерційних цілях його найчастіше отримують через нікелеві хвости, що походить від його переробки, що виходить з пентландитова руда, (Fe, Ni) S. Заслуговують на увагу родовища с Південна Африка, Росія, Зімбабве, нас і Канада.
Отримання рутенію
Благородні метали важко виділити.У разі МГП труднощі виникають через те, що їх фізико-хімічні властивості до певної міри схожі. Видобуток рутенію досить складний, хоча існує багато доступних методів. Певним чином проблема полягає в тому, щоб знайти безпечну техніку, яку можна було б застосувати в промисловій реальності, а не тільки в лабораторії.
Наприклад, перегонка чотирикису рутенію RuO4, можна зробити в лабораторії, і було б цікаво відокремити його від інших MGP, оскільки це летка сполука. Однак його застосування у великих масштабах не рекомендується, оскільки при температурі вище 180 °C чотириокис рутенію вибухонебезпечний. Його також важко отримати шляхом осадження, оскільки хімічна подібність з іншими MGP ускладнює вибіркове осадження.
Так, найбільш використовуваний спосіб – екстракція розчинником, в якому рутеній можна концентрувати та відокремлювати від інших сполук. Одним із методів є його перетворення в розчинний вид RuCl62-, який можна розділити третинними амінами і, отже, отримувати рутеній чистоти понад 99%.
застосування рутенію
У промисловості застосування рутенію в металевих сплавах дуже добре видно, т.к покращує фізико-хімічні властивості продукту. Наприклад, додаючи 0,1% від маси рутенію до титан підвищує стійкість до корозії в 100 разів.
Однак значна частина рутенію використовується в дослідженнях і при розробці його продуктів. Дослідження за участю каталізатори заснований на рутенії інтегрував техніку метатезису в органічний синтез, відповідальний за лауреатів Іва Шовена, Роберта Граббса та Річарда Шрока з Нобелівською премією з хімії 2005 року.
Комплекси рутенію також широко використовуються в реакціях каталітичного гідрування. асиметричний, який отримав Нобелівську премію з хімії Вільяму Ноулзу, Баррі Шарплесу та Рьоджі Нойорі. 2001.
Широко вивченою сполукою рутенію є комплекс цього металу з 2,2'-біпіридином, т. зв. рубіновий. Було помічено, що ця речовина та деякі похідні мають велику окислювальну здатність, завдяки Ru3+, і зниження через біпіридин. Сполуки рутенію також досліджувалися для розробка більш дешевих сонячних батарей порівняно з наявними на ринку.
Дізнайтеся більше:Ванадій — важливий каталізатор хімічної промисловості
історія рутенію
У 1827 році Якоб Берцеліус і Готфрід Осанн досліджували за допомогою царської водки залишки, що залишилися від розчинення платини з Уральських гір. Хоча Берцеліус не знайшов нових металів, Осанн вважав, що знайшов три нові метали і назвав один з них рутенієм.
Зазвичай вважають Карла Карловича Клауса першовідкривач рутенію. У 1844 році він продемонстрував, що з'єднання, яке спостерігав Осанн, складається з a оксид рутеній нечистий. Клаус отримав близько 6 г металу з нерозчинних платинових відходів, оброблених царською водкою.
Назва Рутенія — данина поваги Росії — латинська назва країни — Ruthenia. Клаус зберіг це ім’я на знак визнання творчості Осанна, але також на честь його батьківщини.
Розв’язуються вправи на рутенії
питання 1
Рутеній - це метал, який має кілька можливих ступенів окислення від 0 до +8. в оксидах Ru2THE3, RuO2 і RuO4, які ступені окиснення рутенію відповідно?
А) 0, +2 і +4
Б) +3, +2 і +4
В) +3, +4 і +8
Г) +2, +4 і +5
E) 0, +4 і +8
Роздільна здатність:
Альтернатива C
В оксидах, кисень підтримує NOx на рівні -2. Таким чином, ми можемо розрахувати NOx рутенію в сполуках наступним чином:
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
питання 2
Рутеній здатний утворювати оксид RuO4, сполука, в якій елемент має найбільший можливий заряд (NOx) для елемента в періодичній системі. Про цю сполуку можна сказати, що:
А) Це нейтральний оксид.
Б) Це окислювальна речовина.
C) NOx рутенію в цій сполукі становить +4.
Г) Це відновлювальна речовина.
Роздільна здатність:
Альтернатива Б
в RuO4, NOx рутенію становить +8. При цьому в хімічній реакції його заряд не міг збільшитися, оскільки він уже досяг максимального значення (що навіть є найбільшим з можливих для періодичної таблиці). Таким чином, в хімічному процесі NOx Ru може лише знижуватися, тобто рутеній може лише відновлюватися.
Коли рутеній відновлюється, він окислює іншу речовину, яка знаходиться в реакційному середовищі, внаслідок чого цю речовину характеризують як окислювача.
Стефано Араухо Новаїс
Вчитель хімії
