Рутений

Рутений / Ruthenium (Ru)
Атомный номер 44
Внешний вид серебристо-серый очень хрупкий металл
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
1 010,07 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 134 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
710,3 (7,36) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Kr] 4d7 5s1
Химические свойства
Ковалентный радиус 125 пм
Радиус иона (+4e) 67 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
2,2
Электродный потенциал 0
Степени окисления +3, +4, +6, +8, 0
Термодинамические свойства
Плотность 12,41 г/см³
Удельная теплоёмкость 0,238 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 117,0 Вт/(м·K)
Температура плавления 2 583 K
Теплота плавления (25,5) кДж/моль
Температура кипения 4 173 K
Теплота испарения n/a кДж/моль
Молярный объём 8,3 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки гексагональная
Период решётки 2,700 Å
Отношение c/a 1,584
Температура Дебая n/a K

Рутенийхимический элемент с атомным номером 44 в периодической системе, обозначается символом Ru (лат. Ruthenium), Серебристо-серый хрупкий переходный металл, благородный металл.

Содержание

История

Открыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом в 1844. Клаус выделил его из уральской платиновой руды в чистом виде и указал на сходство между триадами рутений — родий — палладий и осмий — иридий — платина.

Происхождение названия

К. К. Клаус назвал элемент в честь своей родины России — (латинское название России — Ruthenia). Клаус родился в городе Дерпте, который с 1704 входил в состав Российской империи1893 — Юрьев, ныне — Тарту в Эстонии).

Получение

Источник рутения — остатки, образующиеся после очистки платины или шлам, возникающий при электрохимическом рафинировании Cu и Ni. Эти материалы подвергают сначала окислительному сплавлению с использованием пероксидов бария Ва2О2 или натрия Na2O2. Полученный сплав растворяют в воде и обрабатывают раствор сильным окислителем — газообразным хлором.

Образовавшийся при этом летучий оксид рутения RuO4 отгоняют из раствора при нагревании. Отогнанный тетраоксид поглощают соляной кислотой и осаждают из полученного раствора хлоррутенат аммония (NH4)2[RuCl6]. Осадок прокаливают. Образовавшийся после прокаливания RuO2 восстанавливают до свободного металла водородом.

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

Физические и химические свойства

Рутений — блестящий серебристый металл. По химическим свойствам — типичный платиновый металл. Компактный рутений не окисляется кислородом воздуха при нагревании до 930°C, не реагирует с растворами сильных минеральных кислот и щелочей. Порошкообразный рутений при нагревании реагирует с кислородом с образованием диоксида рутения RuO2. При сплавлении со многими металлами рутений образует сплавы, с некоторыми металлами — интерметаллиды.

Известно несколько оксидов рутения. При взаимодействии K2RuO4 c гидроксидом калия КОН и газообразным хлором, а также при действии на K2RuO4 перманганата калия KMnO4 или других сильных окислителей возникает легколетучий тетраоксид RuO4. Температура плавления золотисто-желтых кристаллов этого оксида +25,5°C, температура кипения +27°C. При нагревании выше 100°C он разлагается с отщеплением кислорода.

Прокаливанием на воздухе такой соли рутения, как (NH4)2[RuCl6], или гидроксида рутения Ru(OH)4 получается темно-синий порошок диоксида рутения RuО2. Он нерастворим в воде, кислотах и щелочах. При его сплавлении с основными оксидами типа SrO, BaO, PbO и другими образуются рутенаты SrRuO3, BaRuO3 и PbRuO3.

Для рутения в разных степенях окисления характерно образование комплексных соединений. При длительном нагревании растворов соединений трехвалентного рутения в аммиачной среде образуется «красная рутениевая соль» состава [Ru3O2(NH3)14]Cl6·4H2O. Взаимодействием RuO4 c раствором хлорида калия в среде соляной кислоты получают «бурую соль» состава K4[Ru2OCl10]·H2O — промежуточное вещество при извлечении рутения из природных материалов. Некоторые комплексы рутения позволяют химически связать даже такое химически инертное вещество, как атмосферный азот. В 1962 было получено комплексное соединение рутения с молекулярным азотом, его состав: [(NO)(NH3)4RuN2Ru(NH3)4(NO)]Cl6.

Позднее были синтезированы более простые комплексы рутения с молекулярным азотом, например, [Ru(NH3)5N2]Cl2. При переработке облученного ядерного горючего рутений обычно извлекают в виде комплексного соединения состава [Ru(NO)(NO3)3]·H2O.

Применение

  • 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 так же способность рутения к каталитическому связыванию атмосферного азота при комнатной температуре. Рутений входит в состав сплавов с платиной и иридием, используемых для изготовления фильер при получении стекловолокна и вискозы. Сплав рутения с иридием, осмием и вольфрамом служит при изготовлении перьев дорогих авторучек. Коррозионностойкие сплавы рутения, платины и палладия служат для изготовления контактов в измерительных приборах.

Металлический рутений и его сплавы с палладием используются как катализаторы реакций гидрирования и дегидрирования. Рутениевая соль ([Ru3O2(NH3)14]Cl6·4H2O) находит применение при гистологических исследованиях в медицине и как вещество для окраски фарфора. Рутений и его сплавы находят применение в качестве жаропрочных конструкционных материалов в аэрокосмической технике, и до 1500С по прочности превосходят лучшие сплавы молибдена и вольфрама(имея приемущество так же в высокой стойкости к окислению). В последние годы очень большое значение приобрел оксид рутения как материал для производства суперконденсаторов электроэнергии, удельная емкость свыше 768Фарад/1 грамм!

Физиологическое действие

Летучие и растворимые соединения рутения вызывают аллергию, раздражают слизистые оболочки, вызывают изъязвление. ПДК для содержания аэрозоля RuO2 в воздухе рабочих помещений 1 мг/м3.

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home