Ang
Ruthenium ang pinakamagaan at hindi gaanong "marangal" sa lahat ng mga metal na pangkat ng platinum. Ito ay marahil ang pinaka "multivalent" na elemento (siyam na estado ng valence ay kilala). Sa kabila ng higit sa kalahating siglo ng kasaysayan ng pananaliksik, nagdudulot pa rin ito ng maraming katanungan at problema sa mga modernong chemist ngayon. Kaya ano ang ruthenium bilang isang elemento ng kemikal? Upang magsimula, isang maikling paglihis sa kasaysayan.
Misteryoso at mayaman
Ang pangalan at kasaysayan ng pagkatuklas ng ruthenium ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa Russia. Sa simula pa lamang ng ika-20 siglo, ang komunidad ng daigdig ay nasasabik at nag-aalala sa balita na ang pinakamayamang deposito ng platinum ay natuklasan sa Imperyo ng Russia. May mga alingawngaw na sa Urals ang pagkuha ng mahalagang metal na ito ay maaaring isagawa gamit ang isang ordinaryong pala. Ang katotohanan ng pagtuklas ng mga mayamang deposito ay nakumpirma sa lalong madaling panahon sa pamamagitan ng katotohanan na ang Ministro ng Pananalapi ng Russia, E. F. Kankrin, ay nagpadala ng pinakamataas na utos sa pag-minting ng mga barya mula sa platinum hanggang sa St. Petersburg Mint. Sa mga sumunod na taon, humigit-kumulang isa at kalahating milyong barya (3, 6 at 12 rubles) ang inilagay sa sirkulasyon, para sa produksyon kung saan 20 tonelada ng mahalagang metal ang ginugol.
"Discovery" Ozanne
Professor ng Derpt-Yuryevsky (ngayon Tartu) University Gottfried Ozann nagsimulang pag-aralan ang komposisyon ng Ural mahalagang ore. Dumating siya sa konklusyon na ang platinum ay sinamahan ng tatlong hindi kilalang mga metal - polynomial, polynomial at ruthenium - ang mga pangalan na ibinigay mismo ni Ozann. Siya nga pala, pinangalanan niya ang pangatlo sa Russia (mula sa Latin na Ruthenia).
Ang mga kasamahan ni Ozanne sa buong Europa, sa pangunguna ng pinaka-makapangyarihang Swedish chemist na si Jens Berzelius, ay napakakritikal sa ulat ng propesor. Sa pagtatangkang bigyang-katwiran ang kanyang sarili, inulit ng siyentipiko ang isang serye ng kanyang mga eksperimento, ngunit nabigong makamit ang parehong mga resulta.
Pagkalipas ng dalawang dekada, naging interesado ang Propesor ng Chemistry Karl Karlovich Klauss (Kazan University) sa gawa ni Ozanne. Nakuha niya ang pahintulot ng Kalihim ng Treasury na kumuha ng ilang libra ng natitirang coinage mula sa lab ng Mint para sa muling pagsusuri.
Kazan chemical element ruthenium
Russian academician na si A. E. Arbuzov ay nabanggit sa kanyang mga akda na upang makatuklas ng isang bagong elemento noong mga panahong iyon, ang isang chemist ay nangangailangan ng matinding sipag at tiyaga, pagmamasid at pananaw, at higit sa lahat, isang banayad na eksperimentong likas na talino. Ang lahat ng katangian sa itaas ay likas sa batang si Karl Clauss hanggang sa pinakamataas na antas.
Nagkaroon din ng praktikal na kahalagahan ang pananaliksik ng siyentipiko - karagdagang pagkuha ng purong platinum mula sa mga residu ng ore. Sa pagkakaroon ng kanyang sariling plano para sa eksperimento, pinagsama ni Klauss ang materyal na ore na may s altpeter at nakuha ang mga natutunaw na elemento: osmium, iridium,paleydyum. Ang hindi matutunaw na bahagi ay nalantad sa pinaghalong puro acids ("aqua regia") at distillation. Sa precipitate ng iron hydroxide, natuklasan niya ang pagkakaroon ng isang hindi kilalang metal at ihiwalay muna ito sa anyo ng sulfide, at pagkatapos ay sa purong anyo (mga 6 gramo). Napanatili ng propesor ang pangalang iminungkahi ni Ozann para sa elementong - ruthenium.
Buksan at patunayan
Ngunit sa nangyari, nagsisimula pa lang ang kuwento ng pagkatuklas ng kemikal na elementong ruthenium. Matapos ang paglalathala ng mga resulta ng pag-aaral noong 1844, isang granizo ng kritisismo ang bumagsak kay Clauss. Ang mga konklusyon ng hindi kilalang siyentipikong Kazan ay may pag-aalinlangan na natanggap ng mga pinakamalaking chemist sa mundo. Kahit na ang pagpapadala ng sample ng bagong elemento kay Berzelius ay hindi nakaligtas sa sitwasyon. Ayon sa Swedish master, ang ruthenium ni Clauss ay "isang sample lamang ng hindi malinis na iridium".
Tanging ang mga namumukod-tanging katangian ni Karl Karlovich bilang isang analytical chemist at eksperimento at isang serye ng mga karagdagang pag-aaral ang nagbigay-daan sa siyentipiko na patunayan ang kanyang kaso. Noong 1846, ang pagtuklas ay nakatanggap ng opisyal na pagkilala at kumpirmasyon. Para sa kanyang trabaho, si Klauss ay iginawad sa Demidov Prize ng Russian Academy of Sciences sa halagang 10 libong rubles. Salamat sa talento at tiyaga ng propesor ng Kazan, ang ruthenium, ang unang elementong natuklasan sa Russia, ay idinagdag sa hanay ng mga platinoids.
Karagdagang pananaliksik
Ang pangunahing problema sa pag-aaral ng kemikal at pisikal na katangian ng rutenium ay ang napakalimitadong nilalamanang metal na ito sa crust ng lupa. Halimbawa, sa basura ng produksyon ng platinum (ang gumaganang materyal ng Clauss), ang nilalaman nito ay halos 1%. Karamihan sa mga siyentipikong kemikal ay kinikilala ang ruthenium bilang isang lubhang hindi kanais-nais na sangkap para sa pag-aaral. Ang kasaganaan ng mga impasses ay kadalasang nagiging sanhi ng mga mananaliksik na bawasan o suspindihin ang kanilang trabaho.
Ang siyentipikong Sobyet na si SM Starostin ay nagtalaga ng kanyang buong buhay sa pag-aaral ng mga katangian ng isang "hindi komportable" na metal at ang mga compound nito. Ang pangunahing resulta ng aktibidad ng chemist ay ang mga konklusyon tungkol sa mga katangian ng ruthenium nitroso complex at ang mga paghihirap na nauugnay sa kanila sa paghihiwalay ng purong metal mula sa kasamang uranium at plutonium. Ano ang ruthenium bilang isang kemikal na elemento?
Mga pisikal na katangian
Ang Ruthenium ay isang metal na ang kulay, depende sa paraan ng pagkuha, ay mula sa gray-bluish hanggang silver-white. Ang ilang mga pisikal na katangian ng chemical element ruthenium ay nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang ito bilang isang natatanging sangkap. Kasama ng mataas na brittleness (ang mga kristal ay madaling gilingin sa pulbos sa pamamagitan ng kamay), ang ruthenium ay may matinding tigas - 6.5 sa isang sampung puntong mineralogical hardness scale (Mohs scale). Marahil ang pinakamagaan sa mga metal ng pangkat ng platinum. Ang density ay 12.45g/cm3. Ito ay napaka-refractory - ang temperatura ng paglipat sa estado ng likido ay 2334 ° C. Sa panahon ng pagtunaw sa isang electric arc, ang sabay-sabay na pagsingaw ng metal ay sinusunod. Sa panahon ng mataas na temperatura calcination sa open air, ang elemento "volatilizes" sa formtetroxides.
Ang
Ruthenium ay inuri bilang isang superconductor. Ang metal ay nagpapakita ng zero resistance kapag pinalamig sa 0.47 K. Ang ari-arian na ito ay may malaking kahalagahan mula sa isang siyentipiko at praktikal na pananaw. Bilang isang platinoid, ang ruthenium ay isang napaka-interesante na mahalagang metal.
Element Ru
Ang mga katangian ng metal na "Kazan" ay karaniwan sa maraming aspeto para sa mga kinatawan ng pangkat na VΙΙΙ (platinum). Ang Ruthenium ay isang kemikal na elemento ng periodic table na may atomic number 44, na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na inertness. Mayroon itong 7 stable natural at 20 artificial isotopes na may mass number mula 92 hanggang 113.
Sa ilalim ng normal na temperatura, hindi ito napapailalim sa oksihenasyon at kaagnasan, mga acid at alkalis. Kapag pinainit sa itaas 400 ° C, ito ay tumutugon sa murang luntian, sa 930 ° C - na may oxygen. Sa ilang mga metal, ang chemical element na ruthenium ay bumubuo ng mga stable na haluang metal na tinatawag na intermetallic compound.
Sa maraming compound, nagpapakita ito ng valence mula zero hanggang walo. Ang pinakamahalaga ay kinabibilangan ng ruthenium dioxide at tetroxide, sulfide RuS2 at fluoride RuF5.
Sa purong metal na anyo nito, mayroon itong mga katangian ng isang catalyst na may mataas na selectivity, na nagpapahintulot na magamit ito para sa synthesis ng iba't ibang uri ng organic at inorganic na mga sangkap. Nagsisilbing pinakamahusay na sorbent para sa hydrogen.
Kumalat sa kalikasan
Ang kemikal na elementong ruthenium ay nailalarawan sa pamamagitan ng matindingbihira at nakakalat sa kalikasan. Sa natural na kapaligiran nito, ito ay bumubuo sa tanging kilalang mineral, laurite. Ito ay isang solid sa anyo ng maliit na bakal-itim na octahedra. Ang pinakamayaman at pinakatanyag na deposito ay matatagpuan sa mga platinum placer ng isla ng Borneo (Kalimantan). Sa Russia, ang mga pag-unlad ay isinasagawa sa Middle at Southern Urals, sa Kola Peninsula, sa Krasnoyarsk at Khabarovsk Territories.
Sa lahat ng iba pang natural na compound, ang halaga ng ruthenium ay hindi lalampas sa 0.1%. Ang mga bakas ng metal ay natagpuan sa ilang mga copper-nickel ores at acid igneous na bato. Ang ilang halaman ay may kakayahang mag-concentrate at mag-ipon ng ruthenium, kung saan namumukod-tangi ang mga kinatawan ng pamilya ng legume.
Ang kabuuang nilalaman ng elemento sa crust ng lupa, ayon sa mga eksperto, ay hindi lalampas sa 5,000 tonelada.
Industrial production
Ang elementong ruthenium ay itinuturing na marangal, at ang pangunahing pinagmumulan ng metal ay waste rock mula sa produksyon ng platinum. Ang hindi mapag-aalinlanganang pinuno sa pagkuha ng ruthenium (pati na rin ang platinum) ay ang Republika ng South Africa. Ang pagbuo at paggawa ng metal na ito ay isinasagawa din ng Russia, Canada at Zimbabwe. Siyanga pala, ang huling bansa ay pumapangalawa sa mundo sa mga tuntunin ng mga na-explore na reserba ng platinoids.
Ang halaga ng ruthenium na ibinibigay sa merkado ay mula 17 hanggang 20 tonelada bawat taon. Ang ikot ng produksyon para sa pagkuha ng isang elemento ay tumatagal ng humigit-kumulang 6 na linggo at ito ay isang tuluy-tuloy na chain ng mga thermochemical reaction na sunod-sunod.
Teknolohiya para sa pagkuharuthenium sa pamamagitan ng neutron irradiation ng isotopes ng radioactive technetium. Ngunit dapat tandaan na ang paghihiwalay ng isang dalisay at matatag na metal, dahil sa mga kemikal na katangian nito, hindi mahuhulaan at hindi sapat na kaalaman, ay nananatiling pangarap ng tubo.
Application
Bagaman ang lahat ng mga katangian ng marangal na metal sa ruthenium ay ganap na naroroon, ang elemento ay hindi nakatanggap ng malawak na pamamahagi sa industriya ng alahas. Ginagamit lamang ito upang palakasin ang mga haluang metal at gawing mas matibay ang mga mamahaling alahas.
Sa mga tuntunin ng dami ng natupok na ruthenium, ang mga sektor ng industriya ay nasa sumusunod na pagkakasunud-sunod:
- Electronic.
- Electrochemical.
- Kemikal.
Ang mga catalytic na katangian ng elemento ay mataas ang demand. Ginagamit ito sa synthesis ng hydrocyanic at nitric acids, sa paggawa ng saturated hydrocarbons, glycerin at polymerization ng ethylene. Sa industriya ng metalurhiko, ang mga ruthenium additives ay ginagamit upang madagdagan ang mga katangian ng anti-corrosion, upang magbigay ng lakas sa mga haluang metal, kemikal at mekanikal na pagtutol. Ang radioactive isotopes ng ruthenium ay kadalasang nakakatulong sa mga siyentipiko sa kanilang pananaliksik.
Maraming compound ng elemento ang ginamit din bilang mahusay na oxidizer at dyes. Sa partikular, ang mga chloride ay ginagamit upang pahusayin ang luminescence.
Biological significance
Ang
Ruthenium ay may kakayahang maipon sa mga selula ng mga buhay na tisyu, pangunahin ang kalamnan (ang tanging metal ng pangkat ng platinum). Maaaring makagalitpagbuo ng mga reaksiyong alerhiya, may negatibong epekto sa mauhog lamad ng mata at upper respiratory tract.
Sa medisina, ang marangal na metal ay ginagamit bilang isang paraan ng pagkilala sa mga apektadong tisyu. Ang mga gamot na nakabatay dito ay ginagamit upang gamutin ang tuberculosis at iba't ibang impeksyon na nakakaapekto sa balat ng tao. Para sa kadahilanang ito, mukhang napaka-promising na gamitin ang kakayahan ng ruthenium upang bumuo ng mga matatag na nitroso complex sa paglaban sa mga sakit na nauugnay sa labis na konsentrasyon ng mga nitrates sa katawan ng tao (hypertension, arthritis, septic shock at epilepsy).
Sino ang dapat sisihin?
Kamakailan, seryosong ginulo ng mga Western European scientist ang publiko sa isang mensahe na ang nilalaman ng radioactive isotope ng ruthenium Ru106 ay lumalaki sa buong kontinente. Ganap na hindi isinasama ng mga eksperto ang self-education nito sa kapaligiran. Pati na rin ang isang aksidenteng paglabas mula sa isang nuclear power plant, mula noon ang radionuclides ng cesium at yodo ay kinakailangang naroroon sa hangin, na hindi nakumpirma ng eksperimentong data. Ang epekto ng isotope na ito sa katawan ng tao, tulad ng anumang radioactive na elemento, ay humahantong sa pag-iilaw ng mga tisyu at organo, ang pag-unlad ng kanser. Ang mga posibleng pinagmumulan ng polusyon, ayon sa Western media, ay matatagpuan sa teritoryo ng Russia, Ukraine o Kazakhstan.
Bilang tugon, sinabi ng isang kinatawan ng Kagawaran ng Komunikasyon ng Rosatom na lahat ng negosyo ng korporasyon ng estado ay nagtrabaho at nagtatrabaho gaya ng dati. Ang International Atomic Energy Agency (IAEA), sa opinyon nito, batay sa sarili nitong data sa pagsubaybay,tinawag na walang batayan ang lahat ng akusasyon laban sa Russian Federation.
