Властивості рутенію

Рутеній [Ruhenium; від лат. назв. Росії (Ruthenia)], Ru – хім. елемент VIII групи періодичної системи елементів; ат. н. 44, ат. м. 101,07; стосується металів групи платини. У з’єднаннях виявляє ступеня окислення від + 1 до + 8, з них найбільш характерні +3, +4, + 6 і + 8. Сріблясто-білий метал, в порошку – сірого кольору. Твердий і крихкий. Природний Р. складається з стабільних ізотопів з масовими числами 96 (5,57%) 98 (1,86%), 99 (12,7%), 100 (12,6%) 101 (17,1%), 102 ( 31,6%) і 104 (18,5%). Штучні радіоактивні ізотопи Р. утворюються в результаті поділу ядер урану і плутонію. Найважливіші з них 103Ru і 106Ru з періодами напіврозпаду відповідно 39,8 доби і 1,01 року. Р. відкрив (1844) рус. хімік К. К. Клаус при дослідженні уральської самородної платини. Рідкісний і дуже розсіяний елемент, вміст його в земній корі 5 • 10-7%.

Міститься у вигляді ізоморфної домішки (0,2 ч- 20%) в мінералах групи осмистого іридію (напр., Рутенієвого Сисертское і рутенієвого Невьянский), що зустрічаються разом з мінералами платини. Знаходиться також в сульфідних мед-нонікелевих рудах. Накопичується в процесі роботи ядерних реакторів. Кристалічна структура Р. гексагональна щільноупакована типу магнію, з періодами решітки а = 2,7053 А і с = 4,2820 А (т-ра 11 ° С). Щільність (т-ра 20 ° С) 12,45 г / см3; tпл +2334 ± 10 ° С (монокристалічного Р. чистотою 99,98%); tкип близько 4 100 ° С; питома теплоємність 0,0569 кал / г х град (т-ра 259 ° С); коеф. теплопровідності 0,251 кал / см х сек х град (т-ра 20 ° С); коеф. лінійного розширення в інтервалі т-р 0-100 ° С становить
9,1 х 10-6 град-1; питомий електричний опір при т-рі 25 ° С одно 7,427 мком х см; температурний коеф. електр. опору 0,0042 град (в інтервалі т-р 0- 100 ° С); питома парамагн. сприйнятливість 0,427 х 10-6 (т-ра 25 ° С). Р. труднолетучем (тиск його насиченої пари при т-рі 2000 ° С становить 1 • 10-4 мм рт. Ст.).

Мех. св-ва Р., особливо пластичність, сильно залежать від ступеня чистоти і термообробки. У відпаленого Р. модуль норм, пружності 48500 кгс / мм2; модуль зсуву 17200 кгс / мм2; межа міцності на розтяг 50 кгс / мм2; HV = 200-350, по ін. Даним – 260-500 (діапазон значення обумовлений анізотропією). Полікристалічний Р.- практично неде-формований метал, насилу піддається пластичного деформації при т-рі вище 1500 ° С. Зон-норафінірованний монокристаллический Р. пластичний при кімнатній т-рі (витримує вигин вручну більш ніж на 90 °). Р. має високу корозійну стійкість.

У вигляді компактного металу не розчиняється в к-тах і «царській горілці», проте на нього діють розчин гіпохлоритів лужних металів, розплави лугів і перекисів. Сплавляючи порошок Р. з сумішшю луги та сильного окислювача (перекисів натрію барію), отримують розчинні у воді рутенати типу M2Ru04. Р. може бути переведений в розчин електролітично. При кімнатній т-рі Р. НЕ окислюється. При нагріванні на повітрі або в струмі кисню окислюється до двоокису Ru02, при сильному прожарюванні поступово випаровується внаслідок утворення чотириокису Ru04. Чотириокис Р.- тверде з різким запахом летюча речовина золотисто-жовтого кольору, tпл 25 ° С, отруйна, дуже сильний окислювач, відновлюється при зіткненні зі мн. органічними речовинами з вибухом.

При нагріванні порошкоподібного Р. з фтором, хлором, сіркою і фосфором утворюються відповідно RuF5, RuCl3, RuS2 і RuP2. З азотом металевий Р. не взаємодіє, але може пов’язувати азот повітря, включаючи його в комплексні сполуки. Р. практично не розчиняє водень, але в мелкораздробленном стані легко його поглинає (1 обсяг рутенієвого черні сорбує до 1500 обсягів водню). Як і всі метали групи платини, утворює численні комплексні сполуки, напр. міцні аміакати типу [Ru (NH3) 6] Х3. Хлориди Р. легко утворюють ацідосоедіненія типів М2 [RuCl6] і М2 [RuCl5]. Гексахлорорутенат амонію (NH4) 2 X [RuCl6], труднорастворімий в розчинах хлористого амонію, є проміжним продуктом в процесі отримання металевого рутенію. Р. сплавляється з більшістю металів. Із перехідними металами утворює широкі області твердих розчинів на основі компонентів і проміжні фази зі структурою типів CsCl і Cr3Si, сигма-фази і Лавеса фази.

Обладет каталітичними св-вами, часто проявляючи високу селективність у реакціях органічного синтезу. Джерелом отримання Р. служать рутенієвого концентрати – напівпродукти переробки концентратів платинових металів. Рутенієвого концентрат плавлять з сумішшю луги та селітри або спекают з перекисом натрію барію, відганяючи Р. у вигляді чотириокису. Пари чотириокису вловлюють соляної к-тій. З отриманого розчину додаванням хлористого амонію Р. осаджують у вигляді гексахлороруте-ната амонію. Осад прожарюють і відновлюють в струмі водню, отримуючи рутенієвого порошок чистотою 99,9%. Р. поставляють у вигляді порошку або спресованих і спечених з нього прутків. Виплавляють Р. і його сплави в індукційних печах (в тиглях з стабілізованою двоокису цирконію або електроплавлен-ного магнезиту) або в дугових печах в середовищі аргону або у вакуумі.

Добавки Р. значно підвищують твердість, міцність, електроопір і корозійну стійкість сплавів. Р. вводять замість дорогого іридію в сплави (з платиною та паладієм), використовувані для виготовлення зносостійких деталей різних вимірювальних приладів, потужних і слабкострумових електроконтактів, ювелірних виробів. Зі сплавів іридію з Р. виготовляють електроди термопар, експлуатованих до т-ри +2000 ° С. Металевий Р., його сплави і металоорганічні сполуки використовують як каталізатор при синтезі органічних і неорганічних продуктів (сі-пільной к-ти з аміаку і метану, поліетилену, гліцерину з целюлози, в різних реакціях гідрування). Комплексну амонійну сіль Р. «рутенієвого червону» застосовують як фарби по фарфору, а деякі з’єднання Р.- як стійкі барвники в стеклах і емалях.

Рутеній – хімічний елемент періодичної таблиці Д.І. Менделєєва. Проста речовина сріблястого кольору, позначається знаком Ru. Відноситься до платинової групи.

Рутеній як благородний метал вважається самим (Не благородним) і найлегшим з платинової групи. У нормальних умовах він може перебувати в відразу як мінімум у дев’яти валентних станах, а цим можуть похвалитися не багато метали.

Ru перше хімічний елемент який зміг зв’язати і довести можливе з’єднання азоту з металомі.

Отримання рутенію – так як цей метал більш активний ніж будь-який інший з сімейства платинових, його основне знаходження в природних сплавах з іншими благородними металомі в основному з платиною.
Так само він виходить в результаті ядерних реакцій на Атомних Електро станції, де на одну тонну відпрацьованого матеріалу доводиться 250 грамів рутенію.
Вартість на даний момент змінюється від потреб покупця, але в середньому становить 100 доларів за унцію (31.1 грам).

Фізичні властивості . рутеній вважається одним з тугоплавких металів він поступається тільки ренію, осмію, вольфраму, і ніобію. Завдяки своїй твердості він знайшов широке застосування в місцях де потрібно додаткова стійкість до тертя, а також у виробництві практично не стираних контактів для реле які працюють на малих токах.

Основне застосування рутенію у виробництві каталізаторів в органічній хімії, а також велике значення в космічній промисловості у виготовленні унікальних каталізаторів з очищення води на орбітальних станціях. Так само він здатний до поглинання водню який перевищує на порядок вважається еталоном водневого сорбенту Паладій. Один кубічний сантиметр паладію поглинає 940 кубічних см. Водню, а рутеній поглинає 1500 куб.см.
Завдяки своїм властивостям в сплавах з іншими металлома надавати їм жаростійкість і стійкість до окислення у високих температурах знайшло застосування в космічних технологіях який замінив попередні у використанні молібден і вольфрам.

Отримання рутенію в чистому вигляді на даний момент не можлива саме тому до кінця не вивчені його властивості на розтягнення, тертя і так далі. Для отримання більш чистого метала використовуються установки для зонної плавки але і вони не дають 100% результату. Також для отримання чистого металу використовується спосіб освітою четирёхокісі RuO4, який перегону вдається очистити його від інших домішок благородних і не благородних металів таких як платина, іридій, родій, мідь і так далі.

Посилання на основну публікацію