Ruthenium - chemický prvek: popis, historie a složení

Ruthenium je nejsnadnější a nejméně "ušlechtilý" ze všech kovy platinové skupiny.

Tajemné a bohaté

Jméno a historie objevu ruthenium jsou neoddělitelně spojeny s Ruskem. Na začátku XIota-X století, světové společenství nadšeni a obávají se zprávou, že ruská říše nalezené nejbohatší platinové vklady. Tam byly pověsti, že v Urali, kořist tohoto drahého kovu mohl být vykonáván obyčejnou lopatou. objev bohatých ložisek skutečnosti byl brzy potvrzuje i skutečnost, že ruský ministr financí EF Kankrin zaslaném St. Petersburg mincovna královským výnosem ražení mincí platiny. V následujících letech bylo uvedeno do oběhu asi jeden a půl milionu mincí (3,6 a 12 rublů), z nichž bylo vyčerpáno 20 tun drahých kovů.

"Objev" Ozany

Studium kompozice uralské drahé rudy převzal profesor Dorpat-Yuryevsky (nyní Tartu) univerzita Gottfried Ozann. Došel k závěru, že platina je doprovázena třemi neznámými kovy - polurany, polynomy a ruthenium - názvy, které vydal sám Ozanne. Mimochodem, jmenoval třetí na počest Ruska (z latinské rusínie).

Kolegové Ozanna v celé Evropě, vedeni nejvýznamnějším švédským chemikem Jensem Berzeliusem, byli velmi kritičtí vůči poselství profesora. Ve snaze ospravedlnit se vědec opakoval sérii svých experimentů, ale žádné předchozí výsledky nebyly dosaženy.

O dvě desetiletí později se profesor chemie Karl Karlovich Klaus (Kazanská univerzita) začal zajímat o Ozaninovy ​​práce. Získal povolení od ministra financí, aby získal v laboratoři mincovny pár liber zbytků mincí k přezkoumání.

Kazanský chemický prvek ruthenia

Ruský akademik AE Arbuzov uvedeno v jeho spisech, že objev nového prvku v době nouzového chemik požadované tvrdé práce a vytrvalosti, pozorování a pochopení, a co je nejdůležitější - subtilní experimentální vkus. Všechny výše uvedené vlastnosti byly vlastní nejmladšímu Karlu Klausovi.

Výzkumný vědec měl praktický význam - další extrakci čisté platiny z pozůstatků rudy. Po rozvíjení vlastního experimentálního plánu Klausse roztavil rudný materiál s dusičnanem a extrahoval rozpustné prvky: osmium, iridium, palladium. Nerozpustná část byla vystavena směsi koncentrovaných kyselin ("královská vodka") a destilace. V sedimentu hydroxidu železa zjistil přítomnost neznámého kovu a izoloval ho nejprve ve formě sulfidu a pak v čisté (asi 6 gramů). Profesor si ponechal pro prvek název, který navrhl Ozanne, ruthenium.

Otevřít a dokázat

Ale jak se ukázalo, historie objevu chemického prvku ruthenia právě začíná. Po publikování výsledků studie v roce 1844 klesla kritika na Klause. Závěry neznámého kazaňského vědce byly skepticky přijímány největšími chemikáliemi na světě. Dokonce i odeslání vzorku nového prvku Berzeliusu tuto situaci nezachránila. Podle švédského mistra byl ruténie Klause jen "rozpadem nečistého iridiu".

Pouze vynikající vlastnosti jako chemik Karl Karlovich analytik a experimentátora a řady dalších studií umožnily vědcům, aby dokázal svou nevinu. V roce 1846 bylo oficiálně uznáno a potvrzeno. Za provedenou práci získal Klaus cenu Demidova Ruské akademie věd ve výši 10 tisíc rublů. Díky talentu a vytrvalosti profesora Kazaně se připojí k řadám PGE ruthenium - první prvek objevený v Rusku (a do dnešního dne bohužel tuzemském chemickém školy, jediné).

Další výzkum

Hlavní problém chemické a fyzikální vlastnosti ruthenia jsou extrémně omezený obsah tohoto kovu v zemské kůře. Například v odpadu produkce platiny (pracovní materiál Klause) je jeho obsah asi 1%. Většina chemiků uznává ruthenium jako extrémně nepříznivou látku pro studium. Množství situací, kdy dochází k zablokování, často způsobuje, že výzkumníci omezují nebo pozastavují svou práci.

Celý svůj život se věnuje studiu vlastností "nepohodlného" kovu a jeho sloučenin sovětského vědce SM Starostina. Hlavním výsledkem činnosti chemiků jsou závěry o vlastnostech nitrosokomplexů ruthenia a obtíží spojených se separací čistého kovu od přidruženého uranu a plutonia. Co je ruthenium, jako chemický prvek?

Fyzikální vlastnosti

Ruthenium je kov, jehož barva, v závislosti na způsobu výroby, je v rozmezí od šedobílově až stříbřitě bílé. Některé fyzikální charakteristiky chemického prvku ruthenia z něj činí jedinečnou látku. Spolu s vysokou lámavost (krystaly i ručně snadno rozemelou na prášek), ruthenia má extrémní tvrdostí - 6,5 na Mohsově stupnici tvrdosti deset (Mohs měřítko). Sotva nejsnazší z kovů platinové skupiny. Hustota - 12,45 g / cm³. Velmi refrakterní - teplota přechodu do kapalného stavu je 2334 ° C. Při tavení v elektrickém oblouku je pozorováno současné odpařování kovu. Při vysokoteplotní kalcinaci v přírodě se prvek "těkavá" ve formě tetroxidu.

Ruthenium je považován za skupinu supravodičů. Kov má nulový odpor při ochlazení na 0,47 K. Tato vlastnost má z vědeckého i praktického hlediska velký význam. Jako ruthenium platinoid - velmi zajímavý vzácný kov.

Prvek Ru

Vlastnosti kovu "Kazan" jsou v mnoha ohledech typické pro zástupce skupiny VIOTA-IOTA-IOTA (platina). Ruthenium je chemický prvek periodické tabulky s atomovým číslem 44, který je charakterizován vysokou setrvačností. Má 7 stabilních přírodních a 20 umělých izotopů s hmotnostním číslem od 92 do 113.

Při normální teplotě nepodléhá oxidaci a korozi, kyselinám a zásadám. Při zahřátí nad 400 ° C reaguje s chlórem při teplotě 930 ° C - kyslíkem. U některých kovů tvoří chemický prvek ruthenia stabilní slitiny nazvané intermetallidy.

V mnoha sloučeninách vykazuje valenci od nuly do osmi. Nejdůležitější jsou oxid dusičitý a oxid ruthenia, sulfid RuS₂ a RuF fluorid₅.

V čisté kovové formě má vlastnosti katalyzátoru s vysokou selektivitou, což umožňuje jeho použití pro syntézu nejrůznějších organických a anorganických látek. Slouží jako nejlepší sorbent pro vodík.

Distribuce v přírodě

Chemický prvek ruthenia je charakterizován extrémní vzácností a nepřítomností v přírodě. V přírodním prostředí tvoří pouze jediný známý minerál - laurite. Jedná se o pevnou látku ve formě malých oktaedrů železo-černé barvy. Nejbohatší a nejznámější ložisko se nachází na platinových sklízečích na ostrově Borneo (Kalimantan). V Rusku dochází k vývoji ve středním a jižním Uralském poloostrově Kola, na území Krasnojarsku a Khabarovsku.

Ve všech ostatních přírodních sloučeninách množství ruthenia nepřesahuje 0,1%. Stopy kovu se vyskytují v některých měděno-niklových rudách a kyselých magmatických horninách. Schopnost soustředit se a hromadit ruthenium se nachází v některých rostlinách, mezi nimiž jsou i zástupci strukoviny.

Celkový obsah prvku v zemské kůře podle odborníků nepřesahuje 5 000 tun.

Průmyslová výroba

Prvek ruthenia je považován za ušlechtilý a hlavním zdrojem kovu je odpad z výroby platiny. Nesporným lídrem v těžbě ruthenia (stejně jako platiny) je Jihoafrická republika. Vývoj a výroba tohoto kovu také provádí Rusko, Kanada a Zimbabwe. Mimochodem, tato druhá země je druhým na světě ve zkoumaných rezervách platinů.

Množství rutenu dodávaného na trh se pohybuje od 17 do 20 tun za rok. Výrobní cyklus pro výrobu prvku trvá přibližně 6 týdnů a je souvislým řetězcem postupných termochemických reakcí.

Byla vyvinuta technologie získávání ruthenia neutrónovým ozářením izotopů radioaktivního technecia. Je však třeba poznamenat, že izolace čistého a stabilního kovu, kvůli jeho chemickým vlastnostem, nepředvídatelnosti a nedostatečné znalosti, zůstává stejně jako dříve nerealizovatelný sen.

Aplikace

I když jsou všechny vlastnosti vzácného kovu v rutheniu přítomny v plném rozsahu, rozsáhlé rozdělení v klenotnictví nedostalo prvek. Používá se pouze k posílení slitin a dražšími ozdobami drahých šperků.

Pokud jde o množství spotřebovaného ruthenia, jsou průmyslová odvětví umístěna v následujícím pořadí:

1. Elektronické.
2. Elektrochemický.
3. Chemické.

Katalytické vlastnosti prvku jsou velmi žádané. Používá se při syntéze silylových a dusičnanových kyselin, při výrobě nasycených uhlovodíků, glycerinu a polymeraci ethylenu. V metalurgickém průmyslu se rutheniové přísady používají pro zvýšení antikorozních vlastností, přinášejí pevnost, chemickou a mechanickou odolnost vůči slitinám. Radioaktivní izotopy ruthenia často pomáhají vědcům v provádění vědeckého výzkumu.

Mnoho sloučenin tohoto prvku bylo také použito jako dobré oxidanty a barviva. Konkrétně se používají chloridy ke zvýšení luminiscence.

Biologický význam

Ruthenium má schopnost akumulovat se v buňkách živých tkání, hlavně - svalů (jediný kov skupiny platiny). Může vyvolat vývoj alergických reakcí, mít negativní vliv na sliznici očí a horních cest dýchacích.

V lékařství, ušlechtilý kov používá jako prostředek pro detekci nemocné tkáně. Léčivé přípravky na jejím základě se používají k léčbě tuberkulózy a různé infekce postihující kůži člověka. Z tohoto důvodu je velmi perspektivní je použití schopnosti vytvářet silné ruthenia nitrososloučenin na boj proti onemocnění spojených s přebytkem dusičnanů v lidském těle (hypertenze, artritidy, septického šoku a epilepsie).

Kdo je na vině?

Nedávno vědci v západní Evropě vážně znepokojovali veřejnost tím, že tvrdí, že obsah radioaktivního izotopu ruthenia Ru roste přes kontinent_106. Sebevzdělávání odborníků v oblasti ovzduší zcela vylučuje. Stejně jako nouzová emise z jaderných elektráren by od té doby ve vzduchu musely být nutně radionuklidy cézia a jódu, což není potvrzeno experimentálními údaji. Účinek tohoto izotopu na lidské tělo, stejně jako jakýkoli radioaktivní prvek, vede k ozařování tkání a orgánů, rozvoj onkologických onemocnění. Možné zdroje znečištění podle západních sdělovacích prostředků se nacházejí na území Ruska, Ukrajiny nebo Kazachstánu.

Zástupce oddělení komunikací Rosatom odpověděl, že všechny podniky státní společnosti pracují a pracují v pravidelných režimech. Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE) ve svém závěru na základě vlastních údajů z monitorování nazvala všechny obvinění proti Ruské federaci za bezpředmětné.