РУТЕНИЙ — загадочный, как русская душа

В Средневековье европейцы Русь называли Рутенией. Для них эти земли были территорией «непокорных племён», «дикарей и язычников», непонятных и непредсказуемых народов.

Наш нынешний герой назван в честь Рутении очень «в точку». Металл до сих пор во многом загадочный, необъясненный и иногда взрывоопасный — как сама Россия. Так что К. Клаус, давший название платиноиду, попал «в яблочко».

Рутений твердый металл
Рутений – очень твердый и тугоплавкий, но очень хрупкий металл платиновой группы.

Карл Карлович Клаус, «папа» рутения

В истории изучения платиноидов выделяются несколько ученых. Среди них К. Клаус — химик, фармацевт, философ.

Карл Клаус
Карл Клаус, российский химик, фармацевт и ботаник, основоположник химии платины и ее спутников в России, учитель А.М. Бутлерова, член-корреспондент Петербургской (1861 г.) и Берлинской (1863 г.) Академии наук.

Совсем малышом он остался сиротой. Жил в нищете, даже гимназию не закончил, но отличался любознательностью и учился сам. Потому сумел сдать экзамен на фармацевта. Переехал в Казань, стал заведовать аптекой. В 32 года, будучи женатым, имея трех детишек, решил продолжить учебу.

У талантливых людей широкий круг интересов. Клаус занялся ботаникой, исследовал растения заволжских степей. А когда учился (семью-то кормить надо было), работал лаборантом.

Закончил Дерптский университет, защитил диссертацию, и снова уехал в Казань. Тут возглавил химическую лабораторию в Казанском университете — и увлекся химией.

Хорошему игроку и карта идет. В 1840 году в университет прислали платиновую руду, и начались исследования.

Через четыре года работы был открыт новый платиноид — металл, названный рутением (Ruthenium). Награда за открытие была не маленькая. Ученый получил Демидовскую премию (5000 рублей), внушительная сумма по тем временам.

Клаус писал о своем открытии:

«Более целого года трудился я над этим предметом, но наконец открыл легкий и верный способ добывания его в чистом состоянии. Этот новый металл, который мною был назван рутением в честь нашего Отечества».

Удивительные свойства

Характеристики рутения во многом парадоксальны. Часть химиков считает, что свойства металла зависит от … метода получения платиноида. Проблема в том, что действенного способа очистки рутения от примесей до сих пор нет. Ученые и исследователи облизываются при мысли о свойствах (теоретических) капризного платиноида. Но до сих пор получить химически чистый рутений не получилось.

Рекомендуем:  ПАЛЛАДИЙ - звездный металл, брат платины
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
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)
Номер CAS 7440-18-8

Газопоглощение у металла потрясающее. Один объем металла способен поглотить больше 1500 объемов водорода; с немного меньшим аппетитом он «съедает» азот, не откажется и от некоторых неметаллов.

Познавательно: очевидно, самая дорогая взрывчатка в мире — это оксид рутения (RuO4), не уступает ему «родственник», мелкодисперсный родий. Хотя навряд ли террористы заинтересуются этими средствами в своих противозаконных целях…

Немного химии

Это не урок, и оценок ставить не будем (если понравится статья — поставьте оценку вы и поделитесь с друзьями, нам будет приятно).

Вспомним таблицу Менделеева. В ней представлены все химические элементы, существующие на Земле. Буквально все, что вас окружает и (уж простите) вы сами состоит из этих элементов, аккуратно собранных в таблице Менделеева.

Кстати: байка о том, что именно Менделеев определил оптимальную для питья крепость водки 40°, неправда. Не определял он этого, а водку и вовсе не пил — предпочитал вино.

Таблица не только расставляет в порядок элементы, она дает возможность обобщать элементы в группы по схожим признакам. Рутений относится к VIII группе таблицы и удобно устроился в семействе из шести металлов. Все они занимают свои места-клеточки в таблице Менделеева, у каждого есть порядковый номер.

Рекомендуем:  ПЛАТИНА - «гнилое серебро» или благородный металл

рутений

Платиноиды (металлы платиновой группы) находятся в клеточках под номерами 44, 45, 46 и 76, 77, 78.

По секрету: номер клеточки означает количество протонов в ядре атома.

Какой он, рутений

Химические свойства мало отличаются от его платиновых «собратьев».

Рутений — элемент «высокомерный», с кем попало не связывается. Химики скажут, что металл отличается высокой химической стойкостью. Кислоты, щелочи, даже царскую водку рутений игнорирует. Единственный галоген, с которым платиноид реагирует, это фтор.

В соединениях проявляет степени окисления +3, +4, +6, +8, реже +1, + 2, +5, +7.

Рутений металл хрупкий, все попытки провести механическую обработку заканчиваются одинаково — разрушением слитка. Ученые обнадеживают — это потому, что металл недостаточно чистый; удалить из него примеси, и свойства рутения покажут себя в полной красе.

Металл неохотно открывает свои тайны; его температуры плавления (2334°С) и кипения (4077°С) были установлены недавно. А ведь металл открыт в 1844 году.

Кристаллическая решетка гексагональная.

Ау, рутений, где ты?

Распространенность металла в земле прискорбно мала. Среднее содержание рутения в земной коре 0,0000005% от массы Земли. Немного выше содержание металла в ультраосновных изверженных породах. Есть металл в сульфидных медно-никелевых рудах.

порошок рутения
Обычная товарная форма рутения – порошок, поскольку именно в такой форме его получают после выделения. Кроме того порошок легче отвешивать при продаже, да и в реакции он вступает быстрее.

Известно два минерала, содержащих рутений. Это лаурит, сульфид рутения. Его химическая формула RuS2, и рутенарсенид (RuAs). В природе редки, промышленного интереса не представляют.

Добыча платиноида производится чаще всего из коренных или россыпных платиновых и из полиметаллических руд.

По подсчетам содержание металла в земной коре не более 5 000 тонн.

Страны, добывающие рутений (в порядке по количеству извлекаемого металла):

  • ЮАР;
  • США;
  • Россия;
  • Зимбабве;
  • Китай.

Разделим платиноиды

Рутений добывают из отходов производства платины. Малоотходное производство, милое дело.

Побочным плюсом использования атомной энергетики стала…добыча рутения.

Источником энергии на АЭС являются ТВЭЛы и ТВС (тепловыделяющие элементы, которые собирают в длинные «карандаши» — тепловыделяющие сборки).

Отработанные ТВС не только создают проблему хранения и утилизации. В продуктах деления «начинки» ТВЭЛов содержится рутений, причем в немалом количестве — более 200 грамм на тонну отработанного топлива.

Рекомендуем:  СЕРЕБРО - лунный металл от любой нечисти

Хотя, честно говоря, это не стабильные, а радиоактивные изотопы металла.

Загадка: в 2017 году повышенные концентрации рутения-106 обнаружены в атмосфере нескольких европейских стран. Максимальное содержание оказалось в Румынии, немного отстали Австрия, Франция, Германия. Россия обнаружила повышенное содержание изотопа на Южном Урале, недалеко от печально известного предприятия «Маяк». Источника появления такого количества изотопа не нашли.

Отработанные тепловыделяющие сборки (ТВС) помещают в специальные хранилища. Вот оттуда радиоактивный рутений начинает рваться наружу. С этим борются, но процесс этот сложный, победа зачастую за беглецом. В этом случае изотоп попадает в атмосферу, оседает на землю.

Вниманию огородникам: радиоактивные изотопы рутения «любят» бобовые, и концентрируются в их корнях.

Применение: от химической промышленности до криминалистики

Сразу скажем, что в ювелирном деле платиноид бесполезен.

кристалл рутения
Хорошо видна крупнокристаллическая структура рутения, образовавшаяся при застывании расплава.

Применение металла в электрохимической и химической промышленности необходимо и оправдано.

  • Рутениевые катализаторы используют в системах очистки космических аппаратов.
  • Металл применяются в металлургии как легирующая добавка. Такие сплавы необходимы в изготовлении турбин реактивных аппаратов, деталей ракет, работающих в условиях высоких температур.
  • Газопоглотительные способности рутения дали возможность изобрести технологии получения графена. Он может использоваться как сверхчувствительный сенсор в обнаружении отдельных молекул веществ. Перспективная область — применение графенов в суперконденсаторах (ионисторах). Фотодетекторы и светодиоды новых типов ждут графенов.
  • Поможет рутений криминалистам. Из его соединений получают пудру, способную обнаружить очень слабые следы отпечатков.
  • Добавление металла в краску позволит окрашенной поверхности поглощать солнечную энергию — это еще одна отрасль применения металла, солнечная энергетика.
  • Покрытие рутением изделий и материалов удлиняет срок их службы.

В общем, на рутений ученые возлагают много надежд.

Купить металл недорого

Цена за грамм рутения на 30.04.2020 составляет 640 рублей (около 8,7 $ США).

Самая высокая цена за грамм металла держалась в 2007 году (около 28 $).

Нынешний рост цен спровоцирован спросом на металл в Китае и других азиатских странах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector