Рутений - химически елемент: описание, история и състав

Рутений е най-лесният и най-малко "благородният" от всички метали от платиновата група.

Мистериозен и богат

Името и историята на откриването на рутений са неразривно свързани с Русия. Още в самото начало на XIото-X век световната общественост се тревожеше и разтревожена от новината, че най-богатите депозити от платина са открити в руската империя. Имаше слухове, че в Урал, жертвата на този благороден метал може да се носи от обикновена лопата. Откриването на богатите депозити скоро се потвърждава от факта, че руският министър на финансите Еф Канкрин изпрати най-високия указ на монета в Санкт Петербург за изсичането на монети от платина. През следващите години бяха пуснати в обращение около един и половина милиона монети (3,6 и 12 рубли), за чието производство бяха изразходвани 20 тона благороден метал.

"Дискавъри" на Озана

Изследването на състава на суровата руда в Урал е взето от университета професор Допрат-Юриеевски (сега Тарту) Готфрид Озман. Той стигна до извода, че платината се придружава от три неизвестни метала - полиури, полиноми и рутений - имена, дадени от самия Озан. Между другото, той нарече третия в чест на Русия (от латинската рутинна).

Колегите в цяла Европа, ръководени от най-авторитетния шведски химик Йенс Берзилиус, бяха много критични към посланието на професора. В опит да се оправдае, ученият повтори серия от експерименти, но не бяха постигнати предишни резултати.

Две десетилетия по-късно професорът по химия Карл Карлович Клаус (Казански университет) се интересува от творбите на Озана. Той получи разрешение от министъра на финансите да получи в лабораторията на монетния двор няколко килограма остатъци от монети за повторен преглед.

Казански химически елемент на рутений

Руската акад AE Арбузов отбелязано в неговите писания, че откриването на нов елемент по време на аварийно химик изисква упорит труд и постоянство, наблюдение и прозрение, и най-важното - изтънчен експериментално усет. Всички тези качества бяха присъщи на най-младия Карл Клаус.

Изследователският учен имаше и практическо значение - допълнителното извличане на чиста платина от останките на рудата. След като разработи своя собствена експериментална програма, Клаус слива руда с нитрати и извлича разтворими елементи: осмий, иридий, паладий. Неразтворимата част е изложена на смес от концентрирани киселини ("царска водка") и дестилация. В утайката от железен хидроксид открива наличието на неизвестен метал и го изолира първо под формата на сулфид, а след това - и в чист (около 6 грама). Професорът запази за елемента името, предложено от Ozanne, рутений.

Отворете и докажете

Но както се оказа, историята на откриването на химическия елемент на рутений едва започва. След публикуването през 1844 г. на резултатите от изследването, бурята на критиката пада върху Клаус. Заключенията на неизвестния учен от Казан бяха скептично приети от най-големите химици в света. Дори изпращането на проба от нов елемент на Берзилий не спести ситуацията. Според шведския господар рутенийът на Клаус е само "разпадане на нечисти иридий".

Само изключителните качества на Карл Карлович като химик-анализатор и експериментатор и редица допълнителни проучвания направиха възможно да се докаже на учения, че той е прав. През 1846 г. откриването е официално признато и потвърдено. За свършената работа Клаус получава наградата "Демидов" на Руската академия на науките в размер на 10 хил. Рубли. Благодарение на таланта и упоритостта на професора в Казания, рутений се добавя към редиците на платиноидите - първият елемент, открит в Русия (и днес, за съжаление, националното химическо училище, единственото).

Допълнителни изследвания

Основният проблем изучаване на химическия а физическите свойства на рутений са изключително ограниченото съдържание на този метал в земната кора. Например в отпадъците от производството на платина (работен материал на Клаус) съдържанието му е около 1%. Повечето химици разпознават рутений като изключително неблагоприятно вещество за изследване. Голямото положение на застой може често да накара изследователите да ограничат или преустановят работата си.

През целия си живот той посветен на изучаване на свойствата на "неудобния" метал и неговите съединения съветски учен SM Starostin. Основният резултат от дейността на химика са заключенията относно свойствата на рутениевите нитрозокомплекси и трудностите, свързани с отделянето на чистия метал от свързания уран и плутоний. Какво представлява рутенийът като химичен елемент?

Физични свойства

Рутений е метал, чийто цвят, в зависимост от метода на производство, е в диапазона от сиво-синкаво до сребристо-бяло. Някои физически характеристики на химическия елемент на рутений го правят уникално вещество. Заедно с висока крехкост (кристали дори ръчно лесно стрити на прах), рутений притежава изключителна твърдост - 6.5 на твърдост скалата на Моос десет (Mohs скала). Едва ли е най-леката от металите на платиновата група. Плътност - 12,45 g / cm³. Много огнеупорна - температурата на преминаване към течно състояние е 2334 ° С. При топене в електрическа дъга се наблюдава едновременно изпаряване на метала. При високотемпературно калциниране на открито елементът "изпарява" под формата на тетроксид.

Рутений се счита за група свръхпроводници. Металът проявява нулево съпротивление, когато се охлажда до 0,47 К. Това свойство е от голямо значение от научна и практическа гледна точка. Като рутений платиноид - много интересен благороден метал.

Element Ru

Свойствата на метала "Казан" в много отношения са типични за представителите на групата "Виота-Йота-Йота" (платина). Рутений е химичен елемент на периодичната таблица с атомно число 44, характеризиращ се с висока инерция. Той има 7 стабилни естествени и 20 изкуствени изотопа с масови номера от 92 до 113.

При нормална температура не подлежи на окисляване и корозия, киселини и основи. При нагряване над 400 ° C реагира с хлор, при 930 ° С - с кислород. При някои метали химичният елемент на рутений образува стабилни сплави, наречени интерметалоиди.

В многобройни съединения тя има валентност от нула до осем. Най-важни са рутений диоксид и рутениев тетроксид, RuS сулфид₂ и RuF флуорид₅.

В чиста метална форма той притежава свойствата на катализатор с висока селективност, което му позволява да се използва за синтез на голямо разнообразие от органични и неорганични вещества. Сервира се като най-добрият сорбент за водорода.

Разпространение в природата

Химическият елемент на рутений се характеризира с изключителна рядкост и липса на мислене в природата. В природната среда той образува единствения известен минерален - лаурите. Това е твърдо вещество под формата на малки октадедра от черно-черен цвят. Най-богатият и най-известен депозит се намира на плочата платина на остров Борнео (Калимантан). В Русия има развития в Близкия и Южния Урал, полуостров Кола, Красноярск и Хабаровски територии.

Във всички други естествени съединения количеството рутений не надвишава 0,1%. Следи от метал се срещат в някои медни никелови руди и кисели магматични скали. Способността за концентриране и натрупване на рутений се открива в някои растения, сред които са представители на семейството на бобовите растения.

Общото съдържание на елемента в земната кора, според експерти, не надвишава 5000 тона.

Промишлено производство

Елементът на рутений се счита за благороден, а основният източник на метала е отпадъците от производството на платина. Без съмнение лидер в извличането на рутений (както и платина) е Република Южна Африка. Разработването и производството на този метал се осъществява и от Русия, Канада и Зимбабве. Между другото, последната страна е втората в света в проучените резерви от платиноиди.

Количеството рутений, доставено на пазара, варира от 17 до 20 тона годишно. Производственият цикъл за производството на елемента трае около 6 седмици и представлява непрекъсната верига от последователни термохимични реакции.

Разработена е технологията за получаване на рутений чрез неутроново лъчение на изотопи на радиоактивен технеций. Но трябва да се отбележи, че изолацията на чист и стабилен метал, поради неговите химични свойства, непредсказуемост и недостатъчно познание, остава както преди неприемлива мечта.

приложения

Въпреки че всички свойства на благородния метал в рутений присъстват в пълна степен, широкото разпространение в бижутерската индустрия не е получило елемент. Използва се само за укрепване на сплавите и дават по-скъпи орнаменти за скъпите бижута.

По отношение на количеството консумиран рутение индустриалните сектори се намират в следния ред:

1. Електронно.
2. Електромеханична.
3. Chemical.

Каталитичните свойства на елемента са много търсени. Използва се в синтеза на силилови и азотни киселини, при производството на наситени въглеводороди, глицерин и полимеризация на етилен. В металургичната промишленост, добавките рутений се използват за увеличаване на антикорозионните свойства, придават якост, химическа и механична устойчивост на сплави. Радиоактивните изотопи на рутений често помагат на учени в провеждането на научни изследвания.

Много съединения на елемента също са използвани като добри окислители и багрила. По-специално хлоридите се използват за подобряване на луминисценцията.

Биологично значение

Рутений има способността да се натрупва в клетките на живите тъкани, предимно - мускулите (единственият метал на платиновата група). Може да провокира развитието на алергични реакции, да има отрицателен ефект върху лигавицата на очите и горните дихателни пътища.

В медицината се използва благороден метал като средство за разпознаване на засегнатите тъкани. Лекарствените препаратите на негова основа се използват за лечение на туберкулоза и различни инфекции, засягащи кожата на лицето. Поради тази причина, много обещаващо е използването на способността да образуват силно рутений нитрозо за борба с болести, свързани с излишък концентрацията на нитрати в човешкото тяло (хипертония, артрит, септичен шок и епилепсия).

Кой е виновен?

Напоследък учените в Западна Европа сериозно притесняват обществеността, като твърдят, че съдържанието на радиоактивния изотоп рутений Ru се разраства над континента_106. Самообучение в експертите на атмосферата напълно изключва. Както и аварийните излъчвания от атомни електроцентрали, оттогава във въздуха непременно ще има радионуклиди на цезий и йод, което не се потвърждава от експерименталните данни. Ефектът на този изотоп върху човешкото тяло, подобно на всеки радиоактивен елемент, води до облъчване на тъкани и органи, развитието на онкологични заболявания. Възможните източници на замърсяване, според западните медии, се намират на територията на Русия, Украйна или Казахстан.

В отговор представител на Отдел "Комуникации" на "Росатом" заяви, че всички предприятия от държавната корпорация работят и работят в редовни режими. Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) в своето заключение, основавайки се на собствените си мониторингови данни, нарече всички обвинения срещу Руската федерация безпочвени.