|
Рутений
Руте́ний (химический символ — Ru, от лат. Ruthenium) — химический элемент 8-й группы (переходный металл, по устаревшей классификации — побочной подгруппы восьмой группы, VIIIB), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 44. Простое вещество рутений — это тяжёлый металл серебристо-белого цвета. Относится к платиновым металлам, в природе встречается редко. ИсторияОткрыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом в 1844 году, который в том же году опубликовал о новом элементе большую статью «Химические исследования остатков Уральской платиновой руды и металла рутения» в «Учёных записках Казанского университета». Об открытии, методе получения и свойствах нового элемента Клаус сообщил в письме Г. И. Гессу на немецком языке. Гесс зачитал письмо на заседании Петербургской Академии наук 13 сентября 1844 года[3], текст был опубликован в бюллетене Академии[4] и в переводе на русский язык — в «Горном журнале»[5]. Клаус выделил рутений из уральской платиновой руды в чистом виде и указал на сходство между триадами рутений — родий — палладий и осмий — иридий — платина. Происхождение названияПервооткрыватель элемента К. К. Клаус назвал рутений в честь России[6][7] (Ruthenia — латинское название Руси). Название «рутений» было предложено в 1828 году Г. В. Озанном для ошибочно открытого элемента, и Клаус, действительно открывший новый элемент в 1844 году, дал ему это название[3]. Добыча, запасы и ценаОсновными мировыми производителями рутения являются ЮАР (главный поставщик металла на мировой рынок), Зимбабве, Россия, США, Китай. Добыча рутения в 2009 году составляла 17,9 тонны[8], в 2021 году она поднялась до 30 тонн[9]. Мировые запасы рутения оцениваются в 5000 тонн[10]. Цена рутения на 27 мая 2016 года составляла 42 доллара за тройскую унцию (примерно 1,35 USD/г)[11]. С тех пор цена рутения отличалась большой волатильностью: в июле 2021 года поднималась до 800 USD за тройскую унцию, в декабре 2021 года стабилизировалась на уровне 550 USD или 18 USD за грамм[12]. Физические и химические свойстваИзотопный составПриродный рутений состоит из семи стабильных изотопов: 96Ru (5,7 % по массе), 98Ru (2,2 %), 99Ru (12,8 %), 100Ru (12,7 %), 101Ru (13 %), 102Ru (31,3 %) и 104Ru (18,3 %). Физические свойстваПолная электронная конфигурация атома рутения: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d75s1. Рутений в зависимости от способа его получения является матово-серым или серебристо-белым блестящим металлом, обладающим чрезвычайно большой твёрдостью; при этом он настолько хрупок, что его можно легко растереть в порошок. Он очень тугоплавок и плавится при значительно более высокой температуре, чем платина. В электрической дуге при плавлении Ru одновременно испаряется. Он переходит в газовую фазу также при сильном прокаливании на воздухе, но в этом случае летит не металл, а четыреокись, устойчивая при очень высоких температурах. Химические свойстваВ отсутствие кислорода на рутений не действует ни одна кислота, даже царская водка (исключение составляет концентрированная хлорная кислота, с которой реакция идет только на свету). Однако содержащая воздух соляная кислота медленно растворяет его при обычной температуре, а при 125° (в запаянной трубке) довольно быстро. При нагревании на воздухе рутений чернеет вследствие поверхностного окисления с образованием RuO2. Если реакция протекает при температуре выше 700°, то образуется смесь оксидов RuO2 и RuO4. Фтор действует на порошкообразный рутений уже ниже температуры красного каления с образованием RuF5 — фторида полимерного строения; рутений реагирует с хлором выше 400 °C (образуется RuCl3). С серой порошкообразный рутений реагирует лишь при соблюдении особых условий. С фосфором он образует соединение RuP2 и RuP и Ru2P; с мышьяком, так же как платина, рутений даёт диарсенид RuAs2. Щелочи в присутствии кислорода или веществ, легко отдающих кислород, например, смеси KOH с KNO3 или K2CO3 с KCIO3, а также перекисей, например Na2O2 или BaO2, при высокой температуре энергично действуют на рутений, образуя с ним рутенаты(VI) M12RuO4. Неорганические соединенияРутений способен давать соединения, соответствующие разнообразным степеням окисления:
Соединения рутения представлены также широким спектром нитрозосоединений[англ.] — содержащих группировку RuNO3+, например, K2[RuNOCl5]. Данные комплексные соединения, в особенности, нитрозонитроамины (например, [RuNO(NO2)2(NH3)2OH]) и нитрозонитрокомплексы (особенно комплексный анион [RuNO(NO2)4OH]2−) (жёлто-оранжевый) отличаются высокой устойчивостью и кинетической инертностью. Тетраоксид рутения (Ru+8O4) по свойствам несколько напоминает тетраоксид осмия. Исследователи из университета Миннесоты в 2018 году показали, что рутений обладает магнитными свойствами при комнатной температуре[13]. Органическая химия рутенияРутений образует ряд металлоорганических соединений и является активным катализатором. ПолучениеРутений получают как «отходы» при аффинировании платины и платиновых металлов. Значительным источником изотопов рутения для его добычи является выделение его из осколков деления ядерных материалов (плутоний, уран, торий), где его содержание в отработанных ТВЭЛах достигает 250 грамм на тонну отработанного ядерного топлива. Также разработаны основы технологии получения рутения из технеция-99 с помощью реакторного нейтронного облучения (ядерная трансмутация) технеция-99[14]. Применение
Физиологическое действиеРутений является единственным платиновым металлом, который обнаруживается в составе живых организмов (по некоторым данным — ещё и платина). Концентрируется в основном в мышечной ткани. Высший оксид рутения крайне ядовит и, будучи сильным окислителем, может вызвать возгорание пожароопасных веществ. Примечания
Ссылки
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
