Рутений

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
44 ТехнецийРутенийРодий
Fe

Ru

Os
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
44Ru
Hexagonal.svg
Electron shell 044 Ruthenium.svg
Внешний вид простого вещества
Ruthenium crystals.jpg
Серебристо-белый металл
Свойства атома
Название, символ, номер

Рутений / Ruthenium (Ru), 44

Атомная масса
(молярная масса)

101,07(2)[1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Kr] 4d7 5s1

Радиус атома

134 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

125 пм

Радиус иона

(+4e) 67 пм

Электроотрицательность

2,2 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

0

Степени окисления

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

Энергия ионизации
(первый электрон)

 710,3 (7,36) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

12,41 г/см³

Температура плавления

2334 °C[2] (2607 K, 4233 °F)

Температура кипения

4077 °C[2] (4350 K, 7371 °F)

Уд. теплота плавления

(25,5) кДж/моль

Молярная теплоёмкость

24,0[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

8,3 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

гексагональная

Параметры решётки

a=2,706 c=4,282 Å

Отношение c/a

1,582

Температура Дебая

600 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 117,0 Вт/(м·К)

44
Рутений
Ru
101,07
4d75s1

Руте́ний — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 44. Обозначается символом Ru (лат. Ruthenium). Простое вещество рутений (CAS-номер: 7440-18-8) — переходный металл серебристого цвета. Относится к платиновым металлам.

История[править | править вики-текст]

Открыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом в 1844 году, в том же году опубликовавшим 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, который зачитал его на заседании Петербургской Академии наук 13 сентября 1844 года[3], этот 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 названия[править | править вики-текст]

Первооткрыватель элемента К. К. Клаус назвал рутений в честь Руси[6] (Ruthenia — латинское название Руси, а в поздней латыни — России[7]). Название «рутений» было предложено в 1828 году Г. В. Озанном для элемента, который он по ошибке принял за новый элемент, и Клаус, действительно открывший новый элемент в 1844 году, дал ему это название[3].

Получение[править | править вики-текст]

Рутений получают как «отходы» при аффинировании платины и платиновых металлов.

Значительным источником рутения для его добычи является выделение его из осколков деления ядерных материалов (плутоний, уран, торий) где его содержание в отработанных ТВЭЛах достигает 250 граммов на тонну «сгоревшего» ядерного топлива.

Также разработана технология получения рутения из технеция-99 с помощью нейтронного облучения[8]

Добыча и запасы[править | править вики-текст]

Добыча рутения в 2009 17,9 тонн[9], мировые запасы рутения оцениваются в 5000 тонн[10]. Цена — ~100$ за унцию[источник не указан 384 дня].

Физические и химические свойства[править | править вики-текст]

Физические свойства[править | править вики-текст]

По тугоплавкости (Тпл= 2334 °C[2]) рутений уступает лишь нескольким элементам — рению, осмию, вольфраму, танталу и ниобию.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Рутений весьма инертный металл.

Неорганические соединения[править | править вики-текст]

Рутений не растворяется в кислотах и царской водке (смеси HCl и HNO3). Вместе с тем рутений реагирует с хлором выше 400 °C (образуется RuCl3) и со смесью щелочи и нитрата при сплавлении (образуются рутенаты, например Na2RuO4).

Рутений способен давать соединения, соответствующие разной степени окисления:

8 RuO4; RuO4 · PCl3
7 M[RuO4]
6 M2[RuO4]; M2[RuF8]; RuF6
5 M[RuF6]; RuF5
4 RuCl4; RuO2; M2[RuCl6]
3 RuCl3; М3[RuCl6]
2 M2[RuCl4]; M4[Ru(CN)6]
1 Ru(CO)nBr
0 Ru(CO)n

Соединения рутения представлены также широким спектром нитрозосоединений — содержащих группировку RuNO. Данные комплексные соединения, в особенности, нитрозамины (например, [RuNO(NO2)2(NH3)2OH]) и нитрозонитрокомплексы (особенно комплексный анион [RuNO(NO2)4OH]2−) отличаются высокой устойчивостью и кинетической инертностью.

Тетраоксид рутения (Ru+VIIIO4) по свойствам несколько напоминает тетраоксид осмия.

Органическая химия рутения[править | править вики-текст]

Рутений образует ряд металлоорганических соединений и является активным катализатором.

Применение[править | править вики-текст]

  • Небольшая добавка рутения (0,1 %) увеличивает коррозионную стойкость титана.
  • В сплаве с платиной используется для изготовления чрезвычайно износостойких электрических контактов.
  • Катализатор для многих химических реакций. Очень важное место рутения как катализатора в системах очистки воды орбитальных станций.

Уникальна также способность рутения к каталитическому связыванию атмосферного азота при комнатной температуре.

Рутений и его сплавы находят применение в качестве жаропрочных конструкционных материалов в аэрокосмической технике, и до 1500 °C по прочности превосходят лучшие сплавы молибдена и вольфрама (имея преимущество также в высокой стойкости к окислению).

Физиологическое действие[править | править вики-текст]

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.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 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. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. 1 2 3 4 Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 285-286. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
  3. 1 2 Соловьев Ю. И. Исследования К. К. Клауса по химии платиновых металлов. Открытие рутения // История химии в России: Научные центры и основные направления исследований. — М.: Наука, 1985. — С. 140—147.
  4. (1844) «Découverte d'un nouveau métal. Lettre de M. le professeur CLAUS de Kazan à M. HESS (Lu le 13 septembre 1844.)». Bulletin de la classe physico-mathématique de l'Académie impériale des Sciences de St.- Pétersbourg 3.
  5. Об открытии нового металла // Горный журнал. Часть I. Книжка II. — 1845. — С. 265—273.
  6. Популярная библиотека химических элементов. Рутений
  7. Ruthenia — Wiktionary
  8. История науки и техники
  9. Рынок металлов платиновой группы 2010: родий, иридий, рутений, осмий.. metalresearch.ru. Проверено 11 июля 2013. Архивировано из первоисточника 15 июля 2013.
  10. Emsley, J. (2003). «Ruthenium». Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 368—370. ISBN 0-19-850340-7.

Ссылки[править | править вики-текст]