Ruthenium

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 17. června 2022; kontroly vyžadují 9 úprav .

Ruthenium

← Technecium | Rhodium →

Fe
↑
Ru
↓
Os

44 Ru

Vzhled jednoduché látky

Vzorek ruthenia

Vlastnosti atomu

Jméno, symbol, číslo

Ruthenium / Ruthenium (Ru), 44

Skupina , období , blok

8 (zastaralé 8), 5,
d-prvek

atomová hmotnost
( molární hmotnost )

101.07(2) [1] a. e. m. ( g / mol )

Elektronická konfigurace

[Kr] 4d 7 5s 1

Poloměr atomu

134 hodin

Chemické vlastnosti

kovalentní poloměr

125 hodin

Poloměr iontů

(+4e) 67 hodin

Elektronegativita

2,2 (Paulingova stupnice)

Elektrodový potenciál

Oxidační stavy

0, +2, +3, +4, +6, +8

Ionizační energie
(první elektron)

710,3 (7,36) kJ / mol ( eV )

Termodynamické vlastnosti jednoduché látky

Hustota (v n.a. )

12,41 g/cm³

Teplota tání

2334 °C [2] (2607 K , 4233 °F)

Teplota varu

4077 °C [2] (4350 K , 7371 °F)

Oud. teplo tání

(25,5) kJ/mol

Molární tepelná kapacita

24,0 [2] J/(K mol)

Molární objem

8,3 cm³ / mol

Krystalová mřížka jednoduché látky

Příhradová konstrukce

Šestihranný

Parametry mřížky

a=2,706 c=4,282 Á

poměr c / a

1,582

Debyeho teplota

600 tisíc _

Další vlastnosti

Tepelná vodivost

(300 K) 117,0 W/(m K)

Číslo CAS

7440-18-8

44	Ruthenium
Ru101,07
4d 7 5s 1

Ruthenium ( chemická značka - Ru , z lat. Ru thenium ) - chemický prvek 8. skupiny (podle zastaralé klasifikace - vedlejší podskupina osmé skupiny, VIIIB), páté období periodického systému chemických prvků hl. D. I. Mendělejev s atomovým číslem 44.

Jednoduchá látka ruthenium je vzácný stříbrno-bílý přechodový kov . Týká se platinových kovů .

Historie

Byl objeven profesorem Kazaňské univerzity Karlem Klausem v roce 1844 , v témže roce publikoval velký článek o novém prvku „Chemické studie zbytků uralské platinové rudy a rutheniového kovu“ ve „ Scientific Notes of Kazan University “ . Klaus o objevu, způsobu získávání a vlastnostech nového prvku informoval v dopise G. I. Hessovi v němčině, který jej přečetl na zasedání Petrohradské akademie věd 13. září 1844 ][3 Hornickém věstníku " [5] . Klaus izoloval čisté ruthenium z uralské platinové rudy a poukázal na podobnosti mezi triádami ruthenium - rhodium - palladium a osmium - iridium - platina .

Původ jména

Objevitel prvku K. K. Klaus pojmenoval na počest Ruska ruthenium [6] [7] ( Ruthenia je latinský název pro Rusko ). Název „ruthenium“ navrhl v roce 1828 G. W. Ozanne pro prvek, který mylně považoval za nový prvek, a Klaus, který nový prvek v roce 1844 skutečně objevil, mu dal toto jméno [3] .

Výroba, zásoby a cena

Hlavními světovými producenty ruthenia jsou Jihoafrická republika (hlavní dodavatel kovu na světový trh), Zimbabwe, Rusko, USA a Čína. Těžba ruthenia v roce 2009 byla 17,9 tun [8] , v roce 2021 stoupla na 30 tun [9] . Světové zásoby ruthenia se odhadují na 5000 tun [10] . Cena ruthenia byla 27. května 2016 42 USD za trojskou unci (přibližně 1,35 USD/g) [11] . Od té doby je cena ruthenia velmi kolísavá: v červenci 2021 vzrostla na 800 dolarů za trojskou unci, v prosinci 2021 se ustálila na 550 nebo 18 dolarech za gram [12] .

Fyzikální a chemické vlastnosti

Izotopové složení

Přírodní ruthenium má sedm stabilních izotopů :

96 Ru (5,7 % hmotn.), 98 Ru (2,2 %), 99 Ru (12,8 %), 100 Ru (12,7 %), 101 Ru (13 %), 102 Ru (31, 3 %) a 104 Ru (18,3 %) %).

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronová konfigurace atomu ruthenia je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 7 5s 1

Ruthenium je podle způsobu výroby matně šedý nebo stříbřitě bílý lesklý kov s extrémně vysokou tvrdostí; je však tak křehký, že jej lze snadno rozemlít na prášek. Je velmi žáruvzdorný a taví se při mnohem vyšší teplotě než platina. V elektrickém oblouku při tavení se Ru současně odpařuje. Při silné kalcinaci na vzduchu také přechází do plynné fáze, ale v tomto případě nelétá kov, ale tetoxid, který je stabilní při velmi vysokých teplotách.

Chemické vlastnosti

V nepřítomnosti vzdušného kyslíku nepůsobí žádná kyselina na ruthenium, dokonce ani aqua regia (výjimkou je konc. kyselina chloristá (reakce probíhá pouze na světle). Kyselina chlorovodíková obsahující vzduch ji však při běžné teplotě pomalu rozpouští a při 125° (v zatavené zkumavce) i poměrně rychle.Při zahřátí na vzduchu ruthenium zčerná povrchovou oxidací za vzniku RuO2.Pokud reakce probíhá při teplotě nad 700°, vzniká směs oxidů RuO2 a RuO4 Fluor působí na práškové ruthenium již pod teplotou červeného žáru za vzniku RuF5 - fluorid ruthenium reaguje se sírou pouze za zvláštních podmínek, s fosforem tvoří sloučeninu RuP 2 a RuP a Ru 2 P, s arsenem, jako platina, ruthenium dává diarsenid RuAs 2. Alkálie v přítomnosti kyslíku nebo látek snadno uvolňujících kyslík, např. směsi KOH s KNO 3 nebo K 2 CO 3 s KCIO 3 a také peroxidy , například Na 2 O 2 nebo BaO 2 , působí při vysokých teplotách silně na ruthenium a tvoří s ním ruthenáty (VI) M 1 2 RuO 4 .

Anorganické sloučeniny

Ruthenium je nerozpustné v kyselinách a aqua regia (směsi HCl a HNO 3 ). Ruthenium zároveň reaguje s chlorem nad 400 °C (za vzniku RuCl 3 ) a se směsí alkálie a dusičnanu při fúzi (za vzniku ruthenátů, např. Na 2 RuO 4 ).

Ruthenium je schopno poskytovat sloučeniny odpovídající různým oxidačním stavům:

8 Ru04 ; RuO 4 PCl 3 7 M[RuO 4 ] 6 M2 [ Ru04 ] ; M2 [ RuF8 ] ; RuF 6 5 M[RuF6 ]; RuF 5 4RuCl4 ; _ _ Ru02 ; _ M2 [ RuCl6 ] _ 3 RuCl3 ; _ M3 [ RuCl6 ] _ 2 M2 [RuCl4 ] ; M4 [Ru(CN ) 6 ] 1 Ru(CO) n Br 0 Ru(CO) n

Sloučeniny ruthenia jsou také reprezentovány širokou škálou nitroso sloučenin obsahujících skupinu RuNO , například K 2 [RuNOCl 5 ] . Tyto komplexní sloučeniny, zejména nitrosonitroaminy (například [RuNO(NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 OH] a nitrosonitrokomplexy (zejména komplexní anion [RuNO(NO 2 ) 4 OH] 2− ) (žlutooranžový) se liší vysokou stabilitou a kinetickou setrvačností.

Oxid ruthenium (Ru + VIII O 4 ) svými vlastnostmi poněkud připomíná oxid osmičelý .

Výzkumníci z University of Minnesota v roce 2018 prokázali, že ruthenium má magnetické vlastnosti při pokojové teplotě [13] .

Organická chemie ruthenia

Ruthenium tvoří řadu organokovových sloučenin a je aktivním katalyzátorem .

Získání

Ruthenium se získává jako „odpad“ z rafinace platiny a platinových kovů.

Významným zdrojem izotopů ruthenia pro jeho extrakci je jeho izolace od štěpných fragmentů jaderných materiálů ( plutonium , uran , thorium ), kde jeho obsah ve vyhořelých palivových tyčích dosahuje 250 gramů na tunu vyhořelého jaderného paliva.

Rovněž byly vyvinuty základy technologie získávání ruthenia z technecia-99 pomocí reaktorového neutronového ozáření ( nukleární transmutace ) technecia-99 [14] .

Aplikace

Malý přídavek ruthenia (0,1 %) zvyšuje odolnost titanu proti korozi .
Ve slitině s platinou se používá k výrobě elektrických kontaktů extrémně odolných proti opotřebení.
Oxid rutheničitý a ruthenáty vizmutu se používají v tlustovrstvých rezistorech. Tyto dvě aplikace v elektronice spotřebují asi 50 % vyrobeného ruthenia.
Katalyzátor mnoha chemických reakcí. Velmi důležité místo ruthenia jako katalyzátoru v systémech čištění vody orbitálních stanic .
červeň se používá jako kompetitivní antagonista pro studium iontových kanálů (CatSper1, TASK, RyR1, RyR2, RyR3, TRPM6, TRPM8 , TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5, TRPV6, TRPA1, mCa1, mCa2, CALHM1 ).
Ruthenium a jeho slitiny nacházejí uplatnění jako vysokoteplotní konstrukční materiály v leteckém inženýrství a do 1500 °C jsou pevnější než nejlepší slitiny molybdenu a wolframu (s výhodou také vysoké oxidační odolnosti).

Fyziologické působení

Ruthenium je jediný platinový kov , který se nachází ve složení živých organismů (podle některých zdrojů je to také platina). Koncentruje se především ve svalové tkáni. Vyšší oxid ruthenia je extrémně toxický a jako silné oxidační činidlo může zapálit hořlavé látky.

Poznámky

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ 1 2 3 Editorial: Zefirov N. S. (šéfredaktor). Chemická encyklopedie: v 5 dílech - M .: Sovětská encyklopedie, 1995. - T. 4. - S. 285-286. — 639 s. — 20 000 výtisků. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ 1 2 Soloviev Yu. I. K. K. Klaus výzkum chemie platinových kovů. Objev ruthenia // Historie chemie v Rusku: výzkumná centra a hlavní výzkumné oblasti. - M .: Science , 1985. - S. 140-147.
↑ Decouverte d'un nouveau metal. Lettre de M. le professeur CLAUS de Kazan à M. HESS (Lu le 13 septembre 1844.) (Francouzsky) // Bulletin de la classe physico-mathématique de l'Académie impériale des Sciences de St.-Petersbourg: časopis. - 1844. - Sv. 3 .
↑ O objevu nového kovu // Mining Journal. Část I. Kniha II. - 1845. - S. 265-273 .
↑ Populární knihovna chemických prvků. Ruthenium . Získáno 25. března 2007. Archivováno z originálu 30. září 2007. (neurčitý)
↑ O rutheniu // Hornický časopis. Část III. Kniha VII. - 1845. - S. 157-163 . "Pak, po 2 letech, když jsem obdržel kov ve zcela čisté formě, jsem již oznámil tento objev vědeckému světu a pojmenoval jsem nové tělo, na počest mé vlasti, ruthenium."
↑ Trh s kovy skupiny platiny 2010: rhodium, iridium, ruthenium, osmium. (nedostupný odkaz) . metalresearch.ru. Získáno 11. července 2013. Archivováno z originálu 15. července 2013. (neurčitý)
↑ Loferski, Patricia J.; Ghalayini, Zachary T. a Singerling, Sheryl A. Kovy skupiny platiny. Ročenka nerostů 2016. USGS. p. 57,3. . - Londýn: USGS - US GEOLOGICKÝ PRŮZKUM, 2018. - S. 57.3. Archivováno 23. prosince 2021 na Wayback Machine
↑ Emsley, J. (2003). ruthenium. Stavební kameny přírody: Průvodce živly od A do Z. Oxford, Anglie, Velká Británie: Oxford University Press. str. 368-370. ISBN 0-19-850340-7 .
↑ Ceny ruthenia a cenové tabulky ruthenia (27. května 2016). Staženo 27. 5. 2016. Archivováno z originálu 17. 5. 2016. (neurčitý)
↑ Světová cena ruthenia za trojskou unci a gram . Získáno 23. prosince 2021. Archivováno z originálu dne 23. prosince 2021. (Ruština)
↑ „Vědci objevují nový magnetický prvek“ Archivováno 27. května 2018 na Wayback Machine Phys.org, 25. května 2018
↑ KV Rotmanov, LS Lebedeva, VM Radčenko, VF Peretruchin. Transmutace 99Tc a příprava umělé stáje Ruthenium: III. Izolace umělého kovového ruthenia z ozářeného technecia (rusky) // Radiochemistry: journal. - 2008. - V.50 č. 8 ( sv. 50 , č. 8 ). - S. 408 - 410 . — ISSN 1608-3288 .