El ruteni és el més lleuger i el menys "noble" de tots els metalls del grup del platí. És potser l'element més "multivalent" (es coneixen nou estats de valència). Malgrat més de mig segle d'història de la investigació, encara avui planteja moltes preguntes i problemes als químics moderns. Aleshores, què és el ruteni com a element químic? Per començar, una breu digressió a la història.
Misteriós i ric
El nom i la història del descobriment del ruteni estan inextricablement lligats a Rússia. A principis del segle XX, la comunitat mundial estava emocionada i preocupada per la notícia que s'havien descobert els jaciments més rics de platí a l'Imperi Rus. Hi havia rumors que als Urals l'extracció d'aquest metall preciós es podia fer amb una pala normal. El fet del descobriment de rics dipòsits es va confirmar aviat pel fet que el ministre de Finances de Rússia, E. F. Kankrin, va enviar el decret més alt sobre encunyar monedes de platí a la Casa de la Moneda de Sant Petersburg. En els anys següents, es van posar en circulació al voltant d'un milió i mig de monedes (3, 6 i 12 rubles), per a la producció de les quals es van gastar 20 tones de metall preciós.
"Discovery" Ozanne
El professor de la Universitat Derpt-Yuryevsky (ara Tartu) Gottfried Ozann va començar a estudiar la composició del mineral preciós dels Urals. Va arribar a la conclusió que el platí va acompanyat de tres metalls desconeguts: polinomi, polinomi i ruteni, els noms dels quals els va donar el mateix Ozann. Per cert, va anomenar el tercer amb el nom de Rússia (del llatí Ruthenia).
Els col·legues d'Ozanne a tot Europa, liderats pel químic suec més autoritzat Jens Berzelius, van ser molt crítics amb l'informe del professor. En un intent de justificar-se, el científic va repetir una sèrie dels seus experiments, però no va aconseguir els mateixos resultats.
Dues dècades més tard, el professor de Química Karl Karlovich Klauss (Universitat de Kazan) es va interessar per l'obra d'Ozanne. Va obtenir el permís del secretari d'Hisenda per agafar diverses lliures de monedes sobrants del laboratori de la Casa de la Moneda per tornar-les a provar.
Ruteni de l'element químic de Kazan
L'acadèmic rus A. E. Arbuzov va assenyalar en els seus escrits que per descobrir un nou element en aquells dies, un químic necessitava una diligència i perseverança extremes, observació i perspicàcia i, el més important, un subtil estil experimental. Totes les qualitats anteriors eren inherents al jove Karl Clauss al màxim grau.
La investigació del científic també va tenir una importància pràctica: extracció addicional de platí pur dels residus de mineral. Després d'haver desenvolupat el seu propi pla per a l'experiment, Klauss va fusionar el material mineral amb salitre i va extreure elements solubles: osmi, iridi,pal·ladi. La part insoluble es va exposar a una barreja d'àcids concentrats ("aqua regia") i destil·lació. En el precipitat d'hidròxid de ferro, va descobrir la presència d'un metall desconegut i el va aïllar primer en forma de sulfur, i després en forma pura (uns 6 grams). El professor va conservar el nom proposat per Ozann per a l'element - ruteni.
Obrir i demostrar
Però com va resultar, la història del descobriment de l'element químic ruteni tot just començava. Després de la publicació dels resultats de l'estudi el 1844, una pluja de crítiques va caure sobre Clauss. Les conclusions del desconegut científic de Kazan van ser rebudes amb escèptica pels químics més grans del món. Fins i tot enviar una mostra del nou element a Berzelius no va salvar la situació. Segons el mestre suec, el ruteni de Clauss només era "una mostra d'iridi impur".
Només les excel·lents qualitats de Karl Karlovich com a químic analític i experimentador i una sèrie d'estudis addicionals van permetre al científic demostrar el seu cas. El 1846, el descobriment va rebre el reconeixement i la confirmació oficials. Pel seu treball, Klauss va rebre el Premi Demidov de l'Acadèmia Russa de Ciències per un import de 10 mil rubles. Gràcies al talent i la perseverança del professor de Kazan, el ruteni, el primer element descobert a Rússia, es va afegir a les files dels platinoides.
Recerca addicional
El principal problema en l'estudi de les propietats químiques i físiques del ruteni és el contingut extremadament limitataquest metall a l'escorça terrestre. Per exemple, en els residus de la producció de platí (el material de treball de Clauss), el seu contingut és d'aproximadament l'1%. La majoria dels científics químics reconeixen el ruteni com una substància extremadament desfavorable per a l'estudi. L'abundància de punts morts sovint fa que els investigadors redueixin o suspenguin el seu treball.
El científic soviètic SM Starostin va dedicar tota la seva vida a estudiar les propietats d'un metall "incòmode" i els seus compostos. El principal resultat de l'activitat del químic són les conclusions sobre les propietats dels complexos nitrosos de ruteni i les dificultats associades a ells per separar el metall pur de l'urani i el plutoni acompanyants. Què és el ruteni com a element químic?
Propietats físiques
El ruteni és un metall el color del qual, segons el mètode d'obtenció, va des del gris blavós fins al blanc platejat. Algunes característiques físiques de l'element químic ruteni ens permeten considerar-lo una substància única. Juntament amb una gran fragilitat (els cristalls fins i tot es trituren fàcilment en pols a mà), el ruteni té una duresa extrema: 6,5 en una escala de duresa mineralògica de deu punts (escala de Mohs). Potser el més lleuger dels metalls del grup del platí. La densitat és de 12,45 g/cm3. És molt refractari: la temperatura de transició a l'estat líquid és de 2334 ° C. Durant la fusió en un arc elèctric, s'observa l'evaporació simultània del metall. Durant la calcinació a alta temperatura a l'aire lliure, l'element "volatilitza" en formatetròxids.
El ruteni es classifica com a superconductor. El metall demostra una resistència zero quan es refreda a 0,47 K. Aquesta propietat és de gran importància des del punt de vista científic i pràctic. Com a platinoide, el ruteni és un metall preciós molt interessant.
Element Ru
Les propietats del metall "Kazan" són en molts aspectes típiques per als representants del grup VΙΙΙ (platí). El ruteni és un element químic de la taula periòdica amb nombre atòmic 44, caracteritzat per una gran inercia. Té 7 isòtops naturals estables i 20 artificials amb nombres de massa del 92 al 113.
A temperatura normal, no està subjecte a oxidació i corrosió, àcids i àlcalis. Quan s'escalfa per sobre de 400 ° C, reacciona amb el clor, a 930 ° C - amb l'oxigen. Amb alguns metalls, l'element químic ruteni forma aliatges estables anomenats compostos intermetàl·lics.
En nombrosos compostos, presenta una valència de zero a vuit. Els més importants inclouen el diòxid i tetròxid de ruteni, el sulfur RuS2 i el fluorur RuF5.
En la seva forma metàl·lica pura, té les propietats d'un catalitzador d' alta selectivitat, que li permet utilitzar per a la síntesi d'una gran varietat de substàncies orgàniques i inorgàniques. Serveix com el millor sorbent per a l'hidrogen.
Estàs a la natura
L'element químic ruteni es caracteritza per ser extremrar i dispers a la natura. En el seu entorn natural forma l'únic mineral conegut, la laurita. És un sòlid en forma de petits octàedres negres de ferro. El jaciment més ric i famós es troba als col·locadors de platí de l'illa de Borneo (Kalimantan). A Rússia, s'estan desenvolupant desenvolupaments als Urals mitjans i meridionals, a la península de Kola, als territoris de Krasnoyarsk i Khabarovsk.
En tots els altres compostos naturals, la quantitat de ruteni no supera el 0,1%. S'han trobat restes de metall en alguns minerals de coure-níquel i roques ígnies àcides. Algunes plantes tenen la capacitat de concentrar i acumular ruteni, entre les quals destaquen els representants de la família de les lleguminoses.
El contingut total de l'element a l'escorça terrestre, segons els experts, no supera les 5.000 tones.
Producció industrial
L'element ruteni es considera noble, i la principal font del metall són les roques residuals de la producció de platí. El líder indiscutible en l'extracció de ruteni (així com de platí) és la República de Sud-àfrica. El desenvolupament i la producció d'aquest metall també el porten a terme Rússia, Canadà i Zimbabwe. Per cert, aquest darrer país ocupa el segon lloc del món en termes de reserves explorades de platinoides.
La quantitat de ruteni subministrada al mercat oscil·la entre les 17 i les 20 tones anuals. El cicle de producció per a l'obtenció d'un element dura unes 6 setmanes i és una cadena contínua de reaccions termoquímiques que se succeeixen una darrere l' altra.
Tecnologia per a l'obtencióruteni per irradiació de neutrons d'isòtops de tecneci radioactiu. Però cal tenir en compte que l'aïllament d'un metall pur i estable, a causa de les seves propietats químiques, impredictibilitat i coneixement insuficient, segueix sent un somni.
Aplicacions
Tot i que totes les propietats del metall noble del ruteni estan plenament presents, l'element no ha rebut una àmplia distribució a la indústria de la joieria. Només s'utilitza per enfortir aliatges i fer que les joies cares siguin més duradores.
Pel que fa a la quantitat de ruteni consumida, els sectors industrials estan en l'ordre següent:
- Electrònica.
- Electroquímica.
- Químic.
Les propietats catalítiques de l'element són molt demandades. S'utilitza en la síntesi d'àcids cianhídrics i nítrics, en la producció d'hidrocarburs saturats, glicerina i la polimerització d'etilè. A la indústria metal·lúrgica, els additius de ruteni s'utilitzen per augmentar les propietats anticorrosives, per impartir resistència als aliatges, resistència química i mecànica. Els isòtops radioactius del ruteni sovint ajuden els científics en les seves investigacions.
Molts compostos de l'element també s'han utilitzat com a bons oxidants i colorants. En particular, els clorurs s'utilitzen per millorar la luminescència.
Importància biològica
El ruteni té la capacitat d'acumular-se a les cèl·lules dels teixits vius, principalment muscular (l'únic metall del grup del platí). Pot provocardesenvolupament de reaccions al·lèrgiques, tenen un impacte negatiu sobre la membrana mucosa dels ulls i les vies respiratòries superiors.
En medicina, el metall noble s'utilitza com a mitjà per reconèixer els teixits afectats. Els medicaments basats en ell s'utilitzen per tractar la tuberculosi i diverses infeccions que afecten la pell humana. Per aquest motiu, sembla molt prometedor utilitzar la capacitat del ruteni per formar complexos nitrosos estables en la lluita contra mal alties associades a una concentració excessiva de nitrats en el cos humà (hipertensió, artritis, xoc sèptic i epilèpsia).
Qui té la culpa?
Més recentment, els científics d'Europa occidental han molestat seriosament el públic amb un missatge que el contingut de l'isòtop radioactiu del ruteni Ru106 està creixent al continent. Els experts exclouen completament la seva autoeducació a l'atmosfera. A més d'un alliberament accidental d'una central nuclear, des de llavors radionúclids de cesi i iode estarien necessàriament presents a l'aire, cosa que no està confirmada per dades experimentals. L'impacte d'aquest isòtop en el cos humà, com qualsevol element radioactiu, condueix a la irradiació de teixits i òrgans, el desenvolupament del càncer. Les possibles fonts de contaminació, segons els mitjans occidentals, es troben al territori de Rússia, Ucraïna o Kazakhstan.
En resposta, un representant del Departament de Comunicacions de Rosatom va dir que totes les empreses de la corporació estatal treballaven i estan treballant com de costum. L'Agència Internacional d'Energia Atòmica (OIEA), segons la seva opinió, basant-se en les seves pròpies dades de seguiment,va declarar infundades totes les acusacions contra la Federació Russa.
