Rutenyum, tüm platin grubu metallerin en hafifi ve en az "asil"idir. Belki de en "çok değerlikli" elementtir (dokuz değerlik durumu bilinmektedir). Yarım asırdan fazla araştırma geçmişine rağmen, bugün hala modern kimyacılara birçok soru ve sorun teşkil ediyor. Peki kimyasal bir element olarak rutenyum nedir? Başlangıç olarak, tarihe kısa bir giriş yapın.
Gizemli ve zengin
Rutenyum keşfinin adı ve tarihi ayrılmaz bir şekilde Rusya ile bağlantılıdır. 20. yüzyılın başlarında, dünya topluluğu, Rus İmparatorluğu'nda en zengin platin yataklarının keşfedildiği haberiyle heyecanlandı ve endişelendi. Urallarda bu değerli metalin çıkarılmasının sıradan bir kürekle yapılabileceğine dair söylentiler vardı. Zengin mevduatların keşfi gerçeği, kısa süre sonra Rusya Maliye Bakanı E. F. Kankrin'in platinden St. Petersburg Darphanesi'ne madeni para basma konusundaki en yüksek kararnameyi göndermesiyle doğrulandı. Sonraki yıllarda, üretimi için 20 ton değerli metalin harcandığı yaklaşık bir buçuk milyon madeni para (3, 6 ve 12 ruble) dolaşıma girdi.
"Keşif" Ozanne
Derpt-Yuryevsky (şimdi Tartu) Üniversitesi Profesörü Gottfried Ozann, Ural değerli cevherinin bileşimini incelemeye başladı. Platin'e, isimlerini bizzat Ozann'ın verdiği polinom, polinom ve rutenyum olmak üzere üç bilinmeyen metalin eşlik ettiği sonucuna vardı. Bu arada, üçüncüsüne Rusya'dan sonra (Latince Ruthenia'dan) adını verdi.
Ozanne'ın Avrupa'daki en yetkili İsveçli kimyager Jens Berzelius liderliğindeki meslektaşları, profesörün raporunu çok eleştirdiler. Kendini haklı çıkarmak için bilim adamı bir dizi deneyi tekrarladı, ancak aynı sonuçları elde edemedi.
Yirmi yıl sonra, Kimya Profesörü Karl Karlovich Klauss (Kazan Üniversitesi), Ozanne'nin çalışmalarıyla ilgilenmeye başladı. Hazine Bakanı'ndan, Darphane'nin laboratuvarından yeniden test için birkaç pound arta kalan madeni parayı alma iznini aldı.
Kazan kimyasal elementi rutenyum
Rus akademisyen A. E. Arbuzov yazılarında, o günlerde yeni bir element keşfetmek için bir kimyagerin aşırı titizlik ve azim, gözlem ve içgörü ve en önemlisi ince bir deneysel yeteneğe ihtiyacı olduğunu belirtti. Yukarıdaki niteliklerin tümü, genç Karl Clauss'ta en yüksek dereceye kadar doğuştan vardı.
Bilim insanının araştırmasının pratik önemi de vardı - cevher kalıntılarından ilave saf platin ekstraksiyonu. Deney için kendi planını geliştiren Klauss, cevher malzemesini güherçile ile kaynaştırdı ve çözünür elementleri çıkardı: osmiyum, iridyum,paladyum. Çözünmeyen kısım, konsantre asitler ("aqua regia") ve damıtma karışımına maruz bırakıldı. Demir hidroksit çökeltisinde bilinmeyen bir metalin varlığını keşfetmiş ve onu önce sülfür şeklinde daha sonra saf halde (yaklaşık 6 gram) izole etmiştir. Profesör, Ozann'ın element - rutenyum için önerdiği ismi korudu.
Aç ve kanıtla
Ancak ortaya çıktığı gibi, rutenyum kimyasal elementinin keşif hikayesi daha yeni başlıyordu. 1844'te çalışmanın sonuçlarının yayınlanmasından sonra Clauss'a bir eleştiri yağmuru yağdı. Bilinmeyen Kazan bilim adamının sonuçları, dünyanın en büyük kimyagerleri tarafından şüpheyle karşılandı. Yeni elementin bir örneğini Berzelius'a göndermek bile durumu kurtarmadı. İsveçli ustaya göre Clauss'un rutenyumu yalnızca "saf olmayan iridyum örneğiydi".
Yalnızca Karl Karlovich'in analitik kimyager ve deneyci olarak olağanüstü nitelikleri ve bir dizi ek çalışma, bilim insanının iddiasını kanıtlamasına izin verdi. 1846'da keşif resmi olarak kabul edildi ve onaylandı. Çalışmaları için Klauss, Rusya Bilimler Akademisi'nin Demidov Ödülü'nü 10 bin ruble olarak aldı. Kazan profesörünün yeteneği ve azmi sayesinde, Rusya'da keşfedilen ilk element olan rutenyum, platinoid saflarına eklendi.
İleri araştırma
Rutenyumun kimyasal ve fiziksel özelliklerini incelemedeki temel sorun, içeriğin son derece sınırlı olmasıdır.yerkabuğundaki bu metal. Örneğin, platin üretiminin atıklarında (Clauss'ın çalışma malzemesi), içeriği yaklaşık %1'dir. Çoğu kimya bilimcisi, rutenyumu çalışma için son derece elverişsiz bir madde olarak kabul eder. Çıkmazların bolluğu genellikle araştırmacıların çalışmalarını kısıtlamasına veya askıya almasına neden olur.
Sovyet bilim adamı SM Starostin tüm hayatını "rahatsız edici" bir metalin ve bileşiklerinin özelliklerini araştırmaya adadı. Kimyagerin faaliyetinin ana sonucu, rutenyum nitroso komplekslerinin özellikleri ve saf metali eşlik eden uranyum ve plütonyumdan ayırmada bunlarla ilgili zorluklar hakkında sonuçlardır. Kimyasal bir element olarak rutenyum nedir?
Fiziksel özellikler
Rutenyum, elde edilme yöntemine bağlı olarak rengi gri-mavimsi ile gümüş-beyaz arasında değişen bir metaldir. Rutenyum kimyasal elementinin bazı fiziksel özellikleri, onu benzersiz bir madde olarak görmemize izin verir. Yüksek kırılganlığın yanı sıra (kristaller elle kolayca toz haline getirilir), rutenyum aşırı sertliğe sahiptir - on noktalı mineralojik sertlik ölçeğinde (Mohs ölçeğinde) 6.5. Platin grubu metallerin belki de en hafifi. Yoğunluk 12.45g/cm3. Çok refrakterdir - sıvı duruma geçiş sıcaklığı 2334 ° C'dir. Bir elektrik arkında eritme sırasında, metalin aynı anda buharlaşması gözlenir. Açık havada yüksek sıcaklıkta kalsinasyon sırasında, eleman formda "uçar"tetroksitler.
Rutenyum bir süper iletken olarak sınıflandırılır. Metal, 0,47 K'ye soğutulduğunda sıfır direnç gösterir. Bu özellik, bilimsel ve pratik açıdan büyük önem taşır. Bir platinoid olarak rutenyum çok ilginç bir değerli metaldir.
Öğe Ru
"Kazan" metalinin özellikleri birçok açıdan VΙΙΙ (platin) grubunun temsilcileri için tipiktir. Rutenyum, yüksek atıllık ile karakterize edilen, atom numarası 44 olan periyodik tablonun kimyasal bir elementidir. 92 ila 113 arasında kütle numaralarına sahip 7 kararlı doğal ve 20 yapay izotopa sahiptir.
Normal sıcaklıkta oksidasyon ve korozyona, asitlere ve alkalilere maruz kalmaz. 400 °C'nin üzerinde ısıtıldığında klorla, 930 °C'de oksijenle reaksiyona girer. Bazı metallerle, kimyasal element rutenyum, intermetalik bileşikler adı verilen kararlı alaşımlar oluşturur.
Çok sayıda bileşikte sıfırdan sekize kadar bir değer sergiler. En önemlileri arasında rutenyum dioksit ve tetroksit, sülfür RuS2 ve florür RuF5.
. bulunur.
Saf metalik formunda, çok çeşitli organik ve inorganik maddelerin sentezi için kullanılmasına izin veren yüksek seçiciliğe sahip bir katalizör özelliklerine sahiptir. Hidrojen için en iyi sorbent görevi görür.
Doğada yayılma
Rutenyum kimyasal elementi, aşırıdoğada nadir ve dağınıktır. Doğal ortamında bilinen tek mineral olan lauriti oluşturur. Küçük demir-siyah oktahedra şeklinde bir katıdır. En zengin ve en ünlü mevduat, Borneo adasının (Kalimantan) platin plaserlerinde bulunur. Rusya'da Orta ve Güney Urallarda, Kola Yarımadası'nda, Krasnoyarsk ve Habarovsk Bölgelerinde gelişmeler sürüyor.
Diğer tüm doğal bileşiklerde rutenyum miktarı %0,1'i geçmez. Bazı bakır-nikel cevherlerinde ve asitli magmatik kayaçlarda metal izleri bulunmuştur. Bazı bitkiler, baklagil ailesinin temsilcilerinin öne çıktığı rutenyumu konsantre etme ve biriktirme yeteneğine sahiptir.
Uzmanlara göre yer kabuğundaki elementin toplam içeriği 5.000 tonu geçmez.
Endüstriyel üretim
Rutenyum elementi asil olarak kabul edilir ve metalin ana kaynağı platin üretiminden kaynaklanan atık kayadır. Rutenyumun (ve platinin) çıkarılmasında tartışmasız lider Güney Afrika Cumhuriyeti'dir. Bu metalin geliştirilmesi ve üretimi de Rusya, Kanada ve Zimbabve tarafından yürütülmektedir. Bu arada, ikinci ülke, keşfedilen platinoid rezervleri açısından dünyada ikinci sırada yer alıyor.
Pazara arz edilen rutenyum miktarı yılda 17 ila 20 ton arasında değişmektedir. Bir element elde etmek için üretim döngüsü yaklaşık 6 hafta sürer ve birbirini takip eden sürekli bir termokimyasal reaksiyonlar zinciridir.
Alma teknolojisiradyoaktif teknesyum izotoplarının nötron ışınlaması ile rutenyum. Ancak, kimyasal özellikleri, öngörülemezliği ve yetersiz bilgi birikimi nedeniyle saf ve kararlı bir metalin izolasyonunun hala boş bir hayal olarak kaldığına dikkat edilmelidir.
Uygulamalar
Rutenyumdaki soy metalin tüm özellikleri tam olarak mevcut olmasına rağmen, element mücevher endüstrisinde geniş bir dağıtım almamıştır. Sadece alaşımları güçlendirmek ve pahalı mücevherleri daha dayanıklı hale getirmek için kullanılır.
Tüketilen rutenyum miktarı açısından, endüstriyel sektörler şu sıradadır:
- Elektronik.
- Elektrokimyasal.
- Kimyasal.
Elementin katalitik özellikleri yüksek talep görmektedir. Hidrosiyanik ve nitrik asitlerin sentezinde, doymuş hidrokarbonlar, gliserin üretiminde ve etilenin polimerizasyonunda kullanılır. Metalurji endüstrisinde, korozyon önleyici özellikleri artırmak, alaşımlara mukavemet, kimyasal ve mekanik direnç kazandırmak için rutenyum katkı maddeleri kullanılır. Rutenyumun radyoaktif izotopları genellikle bilim adamlarına araştırmalarında yardımcı olur.
Elementin birçok bileşiği de iyi oksitleyiciler ve boyalar olarak kullanılmıştır. Özellikle, lüminesansı arttırmak için klorürler kullanılır.
Biyolojik önemi
Rutenyum, başta kas (platin grubunun tek metali) olmak üzere canlı dokuların hücrelerinde birikme özelliğine sahiptir. kışkırtabiliralerjik reaksiyonların gelişimi, gözlerin mukoza zarını ve üst solunum yollarını olumsuz etkiler.
Tıpta asil metal, etkilenen dokuları tanımanın bir yolu olarak kullanılır. Buna dayalı ilaçlar, tüberküloz ve insan cildini etkileyen çeşitli enfeksiyonları tedavi etmek için kullanılır. Bu nedenle, rutenyumun insan vücudunda aşırı nitrat konsantrasyonu ile ilişkili hastalıklarla (hipertansiyon, artrit, septik şok ve epilepsi) mücadelede kararlı nitrozo kompleksleri oluşturma kabiliyetini kullanmak çok umut verici görünüyor.
Suçlu kim?
Son zamanlarda, Batı Avrupalı bilim adamları, rutenyum Ru106'nın radyoaktif izotopunun içeriğinin kıtada büyüdüğüne dair bir mesajla halkı ciddi şekilde rahatsız ettiler. Uzmanlar, atmosferde kendi kendine eğitimini tamamen dışlar. Bir nükleer santralden kazara salınmanın yanı sıra, o zamandan beri, havada sezyum ve iyodin radyonüklidleri mutlaka bulunacaktır, bu deneysel verilerle doğrulanmamıştır. Bu izotopun insan vücudu üzerindeki etkisi, herhangi bir radyoaktif element gibi, doku ve organların ışınlanmasına, kanserin gelişmesine yol açar. Batı medyasına göre olası kirlilik kaynakları Rusya, Ukrayna veya Kazakistan topraklarında bulunuyor.
Cevap olarak, Rosatom İletişim Departmanı temsilcisi, devlet kurumunun tüm işletmelerinin her zamanki gibi çalıştığını ve çalıştığını söyledi. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (UAEA), kendi izleme verilerine dayanarak kendi görüşüne göre,Rusya Federasyonu'na yönelik tüm suçlamaları asılsız olarak nitelendirdi.
