Рутений это минерал физические свойства, описание, месторождения и фото камень рутений

Рутений

РУТЕНИЙ, Ru (от cp.-век. лат. Ruthenia — Россия * а. ruthenium; н. Ruthenium; ф. ruthenium; и. rutenio), — химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 44, атомная масса 101,07 относится к платиновым металлам.

В природе 7 стабильных изотопов: 96Ru (5,52%), 98Ru (1,86%), 99Ru (12,7%), 100Ru (12,6%), 101Ru (17,0%), 102Ru (31,6%), 104Ru (18,7%). Известно более 20 искусственных изотопов рутения с массовыми числами от 92 до 113. Рутений открыл в 1844 русский химик К. К.

Клаус при исследовании уральской самородной платины.

Рутений — блестящий, серебристый металл, хрупкий, обладает гексагональной плотноупакованной решёткой (а=0,27057 нм, с=42815 нм). Плотность при 20°С 12370 кг/м3, t плавления=2250°С, t кипения около 4200°С, теплоёмкость Cp°24 Дж/(моль•К), температурный коэффициент линейного расширения 9,1•10-6 К-1. Удельное электрическое сопротивление 6,83•10-4 Ом.

• м (0°С). Для отожжённого рутения при 20°С модуль упругости 462,87 ГПа, твёрдость по Бринеллю 2157,16 ГПа, прочность на растяжение 362,8 МПа. Парамагнитен. Степень окисления +3, +4, +6, +8, реже +1, + 2, +5, +7. Рутений характеризуется большой химической стойкостью. В кислотах, щелочах и царской водке компактный рутений не растворяется.

Реакционная способность определяется степенью дисперсности и наличием примесей. Губчатый рутений медленно реагирует с концентрированной HCl, насыщенной кислородом. Нагревание рутения в атмосфере кислорода при 1000°С приводит к образованию оксида RuО2. Из галогенов при комнатной температуре с рутением реагирует только F, давая летучий RuF5.

Из оксидов изучены RuО2, RuО3.

Рутений — редкий и очень рассеянный элемент, среднее содержание рутения в земной коре 5•10-7 % (по массе), в каменных метеоритах 1•10-4 %. Содержание рутения повышено в ультраосновных изверженных породах. Существует один минерал, образованный в основном рутением, — лаурит (RuS2).

Рутений образует в минералах платины неупорядоченные твёрдые растворы, его атомы статистически распределены в структуре платины. Рутений находится также в сульфидных медно-никелевых рудах. Рутений добывают главным образом из платиновых руд — коренных или россыпных, собственно платиновых или комплексных.

Для отделения рутения от других платиноидов применяются возгонка летучей RuО4 с улавливанием её в растворе HCl, содержащем CH3OH, а также осаждение комплексной соли Ru. Металлический рутений получают термическим восстановлением в атмосфере Н2.

Рутений используется как катализатор при получении ряда органические соединений, вводится в палладиевые и платиновые сплавы для придания им прочности. Платинорутеневые сплавы используются для изготовления электрических контактов и изготовления деталей с повышенной износо- и коррозионной стойкостью.

Источник: http://www.mining-enc.ru/r/rutenij-

Рутений

Рутений — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 44. Обозначается символом Ru (лат. Ruthenium).

История открытия рутения

История открытия этого элемента началась в России, когда в 20-х годах XIX столетия на Урале были обнаружены месторождения платины. Весть об этом открытии быстро облетела мир и вызвала много тревог и волнений на международном рынке.

Среди иностранных спекулянтов ходили слухи о чудовищных самородках, о платиновом песке, который платиноискатели черпают прямо лопатами. Месторождения платины, действительно, оказались богатыми, и граф Канкрин, бывший в то время министром финансов России, дал распоряжение о чеканке платиновых монет. Монеты стали чеканить достоинством в 3,6 и 12 рублей.

Было выпущено 1 400 000 платиновых монет, на которые израсходовали более 20 т самородной платины.

В год распоряжения Канкрина о чеканке монет профессор Юрьевского университета Озанн, исследуя образцы уральской платины, пришел к заключению, что платину сопровождают три новых металла. Один из них Озанн назвал полураном, второй — полином, а третьему в честь латинского названия. России — Рутения дал имя — рутений.

«Открытие» Озанна химики встретили с недоверием. Особенно протестовал шведский химик Берцелиус, авторитет которого в то время был поистине мировым. Возникший между Озанном и Берцелиусом спор взялся разрешить профессор химии Казанского университета К. К. Клаус.

Получив в свое распоряжение небольшое количество остатков от чеканки платиновой монеты, Клаус обнаружил в них новый металл, за которым и сохранил название рутений, предложенное Озанном. 13 сентября 1844 г. Клаус сделал в Академии наук сообщение о новом элементе и его свойствах. В 1845 г.

доклад Клауса под названием «Химические исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения» вышел в свет в виде отдельной книги. «…Малое количество изученного материала — не более шести граммов совершенно чистого металла — не позволило мне продолжать мои исследования», — писал Клаус в своей книге.

Однако полученные данные о свойствах нового металла дали возможность Клаусу твердо заявить об открытии нового химического элемента.

Желая ознакомить иностранных ученых с открытием нового элемента, Клаус послал образец металла Берцелиусу. Ответ Берцелиуса был по меньшей мере странным.

Имея в руках новый элемент с подробным описанием свойств, он не согласился с мнением Клауса. Берцелиус заявил, что полученный от Клауса металл есть «проба нечистого иридия», давно известного элемента.

Позднее Берцелиус вынужден был признать свою ошибку.

Получение рутения

Разделение платиновых металлов и получение их в чистом виде (аффинаж) -очень сложная задача, требующая большой затраты труда, времени, дорогих реактивов, а также высокого мастерства. Самородную платину, платиновый «лом» и другой материал прежде всего обрабатывают «царской водкой» прислабом нагревании.

При этом полностью переходят в раствор платина и палладий в видеН2[PtСl6] и H2[PdCI6], медь, железо и никель — в виде хлоридов CuCl2,FeCl3, NiCl2. Частично растворяются родий и иридий в виде H3[RhCl6] иH2[IrCI6].

Нерастворимый в «царcкой водке» остаток состоит из соединения осмия с иридием, а также сопутствующих минералов (кварца SiO2, хромистого железняка FeCr2O4, магнитного железняка Fе3О4 и др.).Отфильтровав раствор, из него осаждают платину хлоридом аммония.

Однако, чтобы осадок гексахлорплатината аммония не содержал иридия, который образует также труднорастворимый гексахлориридит (IV) аммония(NH4)2[IrCl6], необходимо восстановить Ir (IV) до Ir (III). Это производят прибавлением, например, тростникового сахара C12H22O14 (способ И.И.Черняева). Гексахлориридит (III) аммония растворим в воде и хлоридомаммония не осаждается.

Осадок гексахлорплатината аммония отфильтровывают, промывают, высушивают и прокаливают. Полученную платиновую губку спрессовывают, а затем сплавляют вкислородо-водородном пламени или в электрической высокочастотной печи. Из фильтра от гексахлорплатината аммония извлекают палладий, родий ииридий; из сплава иридия выделяют иридий, осмий и рутений.

Необходимые для этого химические операции очень сложны. В настоящее время главным источником получения платиновых металлов служат сульфидные медно-никелевые руды. В результате их сложной переработки выплавляют так называемые «черновые» металлы — загрязненные никель и медь. При их электролитическом рафинировании благородные металлы накапливаются в виде анодного шлама, который направляют на аффинаж.

Значительным источником рутения для его добычи является выделение его из осколков деления ядерных материалов (плутоний, уран, торий) где его содержание в отработанных ТВЭЛах достигает 250 граммов на тонну «сгоревшего» ядерного топлива.

Физические свойства рутения

По тугоплавкости (Тпл 2250 °C) рутений уступает лишь нескольким элементам — рению, осмию, вольфраму.

Наиболее ценные свойства Рутения — тугоплавкость, твердость, химическая стойкость, способность ускорять некоторые химические реакции. Наиболее характерны соединения с валентностью 3+, 4+ и 8+. Склонен к образованию комплексных соединений. Применяется как катализатор, в сплавах с платиновыми металлами, как материал для острых наконечников, для контактов, электродов и в ювелирном деле.

Химические свойства рутения

Рутений и осмий хрупки и очень тверды. При действии кислорода и сильных окислителей они образуют оксиды RuO4 и OsO4. Это легкоплавкие желтые кристаллы.

Пары обоих соединений имеют резкий, неприятный запах и очень ядовиты. Оба соединения легко отдают кислород, восстанавливаясь до RuO2 иOsO2 или до металлов.

Со щелочами RuO4 дает соли (рутенаты): 2Ru04 + 4КОН = 2K2RuO4 + 2Н2O + О2

Применение рутения

  • Небольшая добавка рутения (0,1 %) увеличивает коррозионную стойкость титана.
  • В сплаве с платиной используется для изготовления чрезвычайно износостойких электрических контактов.
  • Катализатор для многих химических реакций. Очень важное место рутения как катализатора в системах очистки воды орбитальных станций.

Уникальна также способность рутения к каталитическому связыванию атмосферного азота при комнатной температуре.

Рутений и его сплавы находят применение в качестве жаропрочных конструкционных материалов в аэрокосмической технике, и до 1500 °C по прочности превосходят лучшие сплавы молибдена и вольфрама (имея преимущество так же в высокой стойкости к окислению).

В последние годы широко изучается оксид рутения как материал для производства суперконденсаторов электроэнергии, удельная электрическая ёмкость свыше 700 Фарад/грамм.

Применение рутения для выращивания графена

Исследователи из Brookhaven National Laboratory (США) показали, что при эпитаксиальном росте графена на поверхности Ru(0001) формируются макроскопические графеновые области. При этом рост протекает послойно, и, хотя первый слой сильно связан с подложкой, второй практически с ней не взаимодействует и сохраняет все уникальные свойства графена.

Синтез основан на том, что растворимость углерода в рутении сильно зависит от температуры. При 1150 °С рутений насыщается углеродом, а при снижении температуры до 825 °С углерод выходит на поверхность, в результате чего формируются островки графена размером более 100 мкм. Островки разрастаются и объединяются, после чего начинается рост второго слоя.

Источник: http://www.protown.ru/information/hide/5602.html

№44 Рутений

Рутений (по содержанию в платиновых рудах) является наиболее редким среди платиновых металлов. Он был открыт казанским профессором Клаусом, который в 1844 году в остатках уральской платиновой руды нашел новый элемент, который назвал рутением (от позднелатинского Ruthenia — Россия).

Читайте также:  Бустамит это минерал физические свойства, описание, месторождения и фото камень бустамит

Клаус получил рутений в чистом виде, изучил его химические свойства, определил атомный вес и указал на сходство между триадами рутений — родий — палладий и осмий — иридий — платина.
Рутений — спутник платины. Содержится он главным образом в осмиридии — остатке после разделение платиновых руд царской водкой.

Очень редко он встречается и в виде самостоятельного минерала — лаурита, сульфида рутения RuS2, содержащего осмий.

Получение:

Остатки от аффинажа платины или электрорафинирования меди переводят в (NH4)2[RuCl6], который прокаливают до RuO2, последний восстанавливают водородом. В коллоидном состоянии рутений можно получать восстановлением его солей гидразином в присутствии гуммиарабика или акролеином.

В настоящее время источником рутения может служить и отработанное топливо атомных электростанций, т.к он является одним из продуктов деления ядерных материалов (плутоний, уран, торий).

Физические свойства:

Рутений в зависимости от способа его получения является матово-серым или серебристо-белым блестящим металлом, обладающим чрезвычайно большой твердостью; при этом он настолько хрупок, что его можно легко растереть в порошок.

Он очень тугоплавок и плавиться при значительно более высокой температуре, чем платина. В электрической дуге при плавлении Ru одновременно испаряется.

Он переходит в газовую фазу также при сильном прокаливании на воздухе, но в этом случаи летит не металл, а четыреокись, устойчивая при очень высоких температурах.

Химические свойства:

В отсутствии кислорода воздуха на рутений не действует ни одна кислота, даже царская водка. Однако содержащая воздух соляная кислота медленно растворяет его при обычной температуре, а при 125° (в запаянной трубке) даже довольно быстро.

При нагревании на воздухе рутений чернеет вследствие поверхностного окисления. Фтор действует на порошкообразный рутений уже ниже температуры красного каления, а хлор — при красном калении. С серой порошкообразный рутений реагирует лишь при соблюдении особых условий.

С фосфором он образует соединение RuP2 и RuP и Ru2P; с мышьяком, так же как платина, рутений дает диарсенид RuAs2.

Щелочи в присутствии кислорода или веществ, легко отдающих кислород, например, смеси KOH с KNO3 или K2CO3 с KCIO3 , а также перекисей, например Na2O2 или BaO2, при высокой температуре энергично действуют на рутений, образуя с ним рутенаты(VI) M12RuO4 . Tс2О7.

Важнейшие соединения:

Двуокись рутения RuO2 получается в виде сине-черного порошка при нагревании порошкообразного рутения, хлорида или сульфида его в токе кислорода. Водородом при невысокой температуре RuO2 восстанавливается, при очень высоких температурах RuO2 начинает разлагаться на рутений и кислород.

Четырехокись рутения RuO4 получается при пропускании хлора через раствор рутенатов щелочных металлов или при добавлении избытка щелочи к растворам солей рутения; она образует жёлтые иглы, плавящиеся при 25° в оранжевую жидкость. При нагревании, около 108°, RuO4 c сильным взрывом разлагается на RuO2 и O2.

Четырехокись рутения чрезвычайно энергично реагирует с органическими веществами, реакция её со спиртом происходит с взрывом.
Пентакарбонил рутения Ru(СO)5 летучая жидкость, на воздухе воспламеняется. Применяется для нанесения покрытий Ru на стекло, керамику, металлы.
Комплексные соединения рутения весьма многочисленны.

В том числе он может образовывать в них связь даже с таким необычным лигандом, как молекулярный азот, образуя, например, соединение [Ru(NH3)5N2]Cl2.

Применение:

Производство катализаторов, декоративных и защитных покрытий, сплавов. Небольшие добавки рутения обычно увеличивают коррозионную стойкость, прочность и твердость сплава, что ценно для производства износостойких электрических контактов.
Годовая добыча рутения в 2009 г. оценивалась примерно в 18 т.

Г. Елфимова

См. также:
Федоренко Н.В. К.К.Клаус: открытие рутения. Химия в школе, 1977, №4 Шульчус A. Несколько историй открытия рутения.Химия в школе, 2010, №9 стр.79

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info44.htm

Рутений

Главная » Справочная информация » Таблица металлов » Рутений

Общие сведения.

Рутений относится к классу металлов платиновой группы. Он обладает серебристым цветом и при попадании на его поверхность лучей света активно отражает их.

В таблице химических элементов Менделеева рутений представлен под номером 4. Это относит его к побочной подгруппе восьмой группы и пятому периоду.

При символьном обозначении применяется сокращение Ru от латинского слова Ruthenium. Атомная масса рутения составляет 101 грамма вещества на один моль.

Открытие элемента.

Открытие рутения произошло в 1844 году в Казанском университете (Россия). Профессор Карл Клаус осуществлял изучение платиновой руды, полученной из уральских месторождений. После того, как были обнаружены неизвестные ранее примеси, он стал разделять их на составляющие простые вещества.

Именно так и был получен чистый рутений. Профессором Карлом Клаусом было не только проведено исследование нового элемента, но и выдвижение на основе полученных данных теории о сходствах в триадах.

Одинаковыми признаками обладали металлы рутений, родий и палладий, которые принадлежали к платиновой группе.

Название элемента происходит от латинского Ruthenium. Это слово использовалось для обозначения Руси, а несколько позже и России.

Нахождение в природе.

Данный металл относится к категории редких элементов, которые представлены в рассеянном виде, существенно усложняющем процесс добычи. Масса вещества оставляет одну стотысячную долю от общего веса планеты. В природе можно обнаружить семь изотопов рутения и все из них являются стабильными.

Элемент обладает собственными минералами, но они достаточно редки и для их добычи применяют руды других металлов платиновой группы. Комплексное получение позволяет несколько снизить стоимость.

Получение.

Рутений получается в промышленности из отходов руд платиновых металлов. Другой способ подразумевает выделение элемента из осколков, появившихся в результате деления материалов ядерного типа. Используя подобную методику, можно получить около 250 грамм чистого вещества из одной тонны отработки. Последний метод добычи подразумевает необходимость нейтронного облучения 99-го изотопа технеция.

Физические и химические свойства.

Элемент считается одним из самых тугоплавких среди всех остальных веществ. Существует только несколько металлов, обладающих более высоким показателем. Рутений переходит в жидкую форму при температуре 2334 градуса по Цельсию. Плотность вещества составляет 12,41 грамма на один кубический сантиметр.

Если рассматривать химические свойства, то у этого элемента относительно небольшое количество вариантом соединения с другими веществами. Рутений отличается своим высоким показателем инертности.

В органической химии рутений служит основой для некоторых металлоорганических соединений, а также является катализатором. Вещество не растворяется в царской водке, а также других типах кислот.

В различных соединения присутствует несколько вариантов степеней окисления: +3, +4, +6, +8, 0.

Применение.

Введение всего 0,1 процента рутения в состав титана позволяет добиться увеличения коррозийной стойкости последнего в несколько раз. Таким образом, элемент получил широкое применение в данной сфере. В этой категории относится сплавление с платиной. Аналогичное количество способствует образованию вещества с высочайшим уровнем устойчивости к внешним факторам.

В химической промышленности рутений используется в роли катализатора. Особенно следует отметить использование при очистке воды на орбитальных станциях.

Источник: http://pmetiz.ru/ruteniy

Рутений

Рутений

Рутений – минерал, относящийся к металлам платиновой группы, также как палладий, родий, иридий, осмий и сама платина. Из платиновых металлов рутений нельзя отнести к благородному.

Рутений открыли в 1844 году. По некоторым своим химическим, механическим и электрическим свойствам рутений может где-то превосходить даже золото и платину. Недостаток рутения в том, что он очень хрупкий. Из-за этой его особенности из него не изготавливаются какие-то изделия.

Интересен тот факт, что физические свойства рутения могут изменяться и очень сильно зависят от того, каким именно способом его получают. Не смотря на многочисленные исследования в данной области, ученые пока не могут выделить чистый рутений без примесей. Однако существуют способы получения этого металла, применяя которые можно достичь достаточно высокой чистоты минерала.

Температура, при которой рутений расплавляется, достигает 2250°C, а температура при которой металл закипает даже не известна. Обычно приводят приблизительные данные — 4900°C.

Интересно, что если рутений поместить в определенные температурные условия, то он приобретает свойства сверхпроводника.

Если говорить о веществах, которые могут стать растворителем этого редкого металла, то их почти нет. В кипящей царской водке он не растворяется. Частично на рутений можно воздействовать азотной кислотой в сочетании с сильными окислителями. И даже в таком случае рутений растворяется лишь частично.

Где обычно применяют рутений? Известно, что если добавить в сплав титана 0,1% рутения, то у него значительно улучшаются показатели коррозийной стойкости. Используется также сочетание рутения и платины.

Из такого сплава изготавливают износостойкие электрические контакты. Также этот редкий металл применяется при изготовлении сплавов для жаропрочных изделий. Часто подобного рода сплавы применяются в аэрокосмическом строении.

Вернуться

Верннуться: экспертиза изделий из металлов

Специалисты организации Независимая Экспертиза готовы помочь как физическим, так и юридическим лицам в определении качества промышленных товаров.

У Вас нерешенные вопросы или же Вы захотите лично пообщаться с нашими специалистами или заказать независимую экспертизу, всю необходимую для этого информацию можно получить в разделе «Контакты».

Читайте также:  Гамагарит это минерал физические свойства, описание, месторождения и фото камень гамагарит

С нетерпением ждем Вашего звонка и заранее благодарим за оказанное доверие

Экспертиза ювелирных изделий проводится

г. Волгоград. ул. Иркутская, 7 (остановка ТЮЗ, отдельный вход с торца здания),400074.

Заключение независимой экспертной организации имеет статус официального документа доказательного значения и может быть использовано в суде.

Источник: http://www.expertiza34.ru/rutenijj.html

Рутений — химический элемент: описание, история и состав

Образование 13 ноября 2017

Рутений — наиболее легкий и наименее «благородный» из всех металлов платиновой группы. Является едва ли не самым «многовалентным» элементом (известно девять валентных состояний).

Несмотря на более чем полувековую историю изучения, он и сегодня перед современными химиками ставит немало вопросов и проблем.

Так что же представляет собой рутений как химический элемент? Для начала — небольшой экскурс в историю.

Загадочная и богатая

Название и история открытия рутения неразрывно связаны с Россией. В самом начале XΙX века мировую общественность взволновало и обеспокоило известие о том, что в Российской империи обнаружены богатейшие залежи платины. Ходили слухи, что на Урале добычу этого драгоценного металла можно было вести обыкновенной лопатой.

Факт открытия богатых месторождений был вскоре подтвержден тем, что министр финансов России Е. Ф. Канкрин направил на Петербургский Монетный двор высочайший указ о чеканке монет из платины. В последующие годы было запущено в оборот около полутора миллионов монет (3,6 и 12 руб.

) для производства которых затрачено 20 тонн драгоценного металла.

«Открытие» Озанна

Изучением состава уральской драгоценной руды занялся профессор Дерптско-Юрьевского (ныне Тартусского) университета Готфрид Озанн. Он пришел к выводу, что платине сопутствуют три неизвестных металла — полуран, полином и рутений — названия которым были даны самим Озанном. Кстати, третий он назвал в честь России (от латинского Ruthenia).

Коллеги Озанна во всей Европе, во главе с авторитетнейшим шведским химиком Йенсом Берцелиусом, очень критично отнеслись к сообщению профессора. В попытке оправдаться ученый повторил серию своих экспериментов, но прежних результатов достигнуть не удалось.

Спустя два десятилетия работами Озанна заинтересовался профессор химии Карл Карлович Клаусс (Казанский университет). Он добился разрешения министра финансов получить в лаборатории Монетного двора несколько фунтов остатков производства монет для проведения повторных исследований.

Видео по теме

Казанский химический элемент рутений

Русский академик А. Е. Арбузов отмечал в своих трудах, что для открытия нового элемента в те времена химику требовались чрезвычайное трудолюбие и настойчивость, наблюдательность и проницательность, а самое главное — тонкое экспериментальное чутье. Все вышеперечисленные качества в самой высокой степени были присущи молодому Карлу Клауссу.

Исследования ученого имели и практическое значение — дополнительное извлечение чистой платины из остатков руды. Разработав собственный план эксперимента, Клаусс сплавил рудный материал с селитрой и извлек растворимые элементы: осмий, иридий, палладий.

Нерастворимую часть подверг воздействию смеси концентрированных кислот («царской водки») и перегонке. В осадке гидроокиси железа он обнаружил наличие неизвестного металла и выделил его сначала в виде сульфида, а затем — и в чистом (около 6 граммов).

Профессор сохранил за элементом название, предложенное Озанном, — рутений.

Открыть и доказать

Но как оказалось, история открытия химического элемента рутения только начиналась. После опубликования в 1844 году результатов исследования на Клаусса обрушился град критики.

Выводы неизвестного казанского ученого были скептически восприняты крупнейшими химиками мира. Даже отправка образца нового элемента Берцелиусу не спасла ситуацию.

По мнению шведского мэтра, рутений Клаусса являлся лишь «пробой нечистого иридия».

Только выдающиеся качества Карла Карловича как химика-аналитика и экспериментатора и серия дополнительных исследований позволили доказать ученому свою правоту. В 1846 году открытие получило официальное признание и подтверждение.

За проведенную работу Клаусс был удостоен Демидовской премии Российской академии наук в размере 10 тыс. рублей.

Благодаря таланту и настойчивости казанского профессора ряды платиноидов пополнил рутений — первый элемент, открытый в России (и на сегодняшний день, к сожалению отечественной химической школы, единственный).

Дальнейшие исследования

Основной проблемой изучения химических и физических свойств рутения является крайне ограниченное содержание этого металла в земной коре.

Например, в отходах платинового производства (рабочем материале Клаусса) его содержание — около 1 %. Большинство ученых-химиков признают рутений крайне неблагоприятным веществом для изучения.

Обилие тупиковых ситуаций часто заставляет исследователей сворачивать или приостанавливать свои работы.

Всю жизнь посвятил изучению свойств «неудобного» металла и его соединений советский ученый С. М. Старостин. Главным результатом деятельности химика являются выводы о свойствах нитрозокомплексов рутения и связанных с ними трудностях отделения чистого металла от сопутствующих урана и плутония. Что же представляет собой рутений, как химический элемент?

Физические свойства

Рутений — металл, цвет которого, в зависимости от способа получения, находится в диапазоне от серо-голубоватого до серебристо-белого. Некоторые физические характеристики химического элемента рутения позволяют считать его уникальным веществом.

Наряду с высокой хрупкостью (кристаллы даже вручную легко растираются в порошок), рутений обладает чрезвычайной твердостью — 6,5 по десятибалльной минералогической шкале твердости (шкала Мооса). Едва ли не самый легкий из металлов платиновой группы. Плотность — 12,45г/см3. Очень тугоплавок — температура перехода в жидкое состояние — 2334 °С.

При плавлении в электрической дуге наблюдается одновременное испарение металла. При высокотемпературном прокаливании на открытом воздухе элемент «улетучивается» в виде четырехокиси.

Рутений причисляют к группе сверхпроводников. Нулевое сопротивление металл демонстрирует при охлаждении до 0,47 К. Это свойство имеет огромное значение с научной и практической точек зрения. Как платиноид рутений — очень интересный драгоценный металл.

Элемент Ru

Свойства «казанского» металла во многом типичны для представителей VΙΙΙ (платиновой) группы. Рутений — химический элемент периодической таблицы с атомным номером 44, отличающийся высокой инертностью. Имеет 7 стабильных природных и 20 искусственных изотопов с массовыми числами от 92 до 113.

При нормальной температуре не подвержен окислению и коррозии, воздействию кислот и щелочей. При нагреве свыше 400 °С вступает в реакцию с хлором, при 930 °С — с кислородом. С некоторыми металлами химический элемент рутений образует устойчивые сплавы, называемые интерметаллидами.

В многочисленных соединениях проявляет валентность от нуля до восьми. К наиболее важным относят двуокись и четырехокись рутения, сульфид RuS2 и фторид RuF5.

В чистом металлическом виде обладает свойствами катализатора с высокой избирательной способностью, что позволяет его использовать для синтеза самых различных органических и неорганических веществ. Служит лучшим сорбентом для водорода.

Распространение в природе

Химический элемент рутений характеризуется чрезвычайной редкостью и рассеянностью в природе. В естественной среде он образует единственный известный минерал — лаурит.

Это твердое вещество в виде небольших октаэдров железно-черного цвета. Самое богатое и известное месторождение находится на платиновых россыпях острова Борнео (Калимантан).

В России ведутся разработки на Среднем и Южном Урале, на Кольском полуострове, в Красноярском и Хабаровском краях.

Во всех остальных природных соединениях количество рутения не превышает 0,1 %. Следы металла обнаружены в некоторых медно-никелевых рудах и кислых магматических породах. Способностью концентрировать и накапливать рутений облают некоторые растения, среди которых выделяются представители семейства бобовых.

Общее содержание элемента в земной коре, по мнению специалистов, не превышает 5 000 тонн.

Промышленное получение

Элемент рутений считается благородным, и основным источником металла являются отвальные породы производства платины. Безусловным лидером по добыче рутения (как и платины) выступает Южно-Африканская Республика. Разработку и производство этого металла осуществляют также Россия, Канада и Зимбабве. Кстати, последняя страна занимает второе место в мире по разведанным запасам платиноидов.

Количество поставляемого на рынок рутения колеблется от 17 до 20 тонн в год. Производственный цикл получения элемента длится около 6 недель и представляет собой непрерывную цепь следующих друг за другом термохимических реакций.

Разработана технология получения рутения нейтронным облучением изотопов радиоактивного технеция. Но необходимо отметить, что выделение чистого и устойчивого металла, ввиду его химических свойств, непредсказуемости и недостаточной изученности, остается по-прежнему несбыточной мечтой.

Области применения

Хотя все свойства благородного металла у рутения присутствуют в полной мере, широкого распространения в ювелирной индустрии элемент не получил. Его используют лишь для укрепления сплавов и придания дорогим украшениям большей прочности.

По количеству потребляемого рутения секторы промышленности расположились в следующем порядке:

  1. Электронный.
  2. Электрохимический.
  3. Химический.

Очень востребованы каталитические свойства элемента. Его применяют при синтезе синильной и азотной кислот, при получении предельных углеводородов, глицерина и полимеризации этилена.

В металлургической промышленности добавки рутения используют для увеличения антикоррозийных свойств, придания сплавам прочности, химической и механической стойкости.

Радиоактивные изотопы рутения нередко помогают ученым при проведении научных исследований.

Нашли применение и многие соединения элемента в качестве хороших окислителей и красителей. В частности, хлориды используют для усиления люминесценции.

Биологическое значение

Рутений обладает способностью накапливаться в клетках живых тканей, главным образом — мышечных (единственный из металлов платиновой группы). Может провоцировать развитие аллергических реакций, оказывать негативное воздействие на слизистую оболочку глаз и верхнего дыхательного тракта.

Читайте также:  Питтицит это минерал физические свойства, описание, месторождения и фото камень питтицит

В медицине благородный металл используют как средство для распознавания пораженных тканей. Лекарственные препараты на его основе применяют для лечения туберкулеза и различных инфекций, поражающих кожные покровы человека.

По этой причине весьма перспективным выглядит использование способности рутения образовывать прочные нитрозокомплексы в борьбе с заболеваниями, связанными с избыточной концентрацией нитратов в организме человека (гипертонии, артрита, септического шока и эпилепсии).

Кто виноват?

Совсем недавно ученые Западной Европы всерьез обеспокоили общественность сообщением, что над континентом растет содержание радиоактивного изотопа рутения Ru106. Самообразование его в атмосфере специалисты полностью исключают.

Как и аварийный выброс с АЭС, так как тогда в воздухе обязательно присутствовали бы радионуклиды цезия и йода, что не подтверждается экспериментальными данными. Воздействие этого изотопа на организм человека, как и всякого радиоактивного элемента, ведет к облучению тканей и органов, развитию онкологических заболеваний.

Возможные источники загрязнения, по версии западных СМИ, расположены на территории России, Украины или Казахстана.

В ответ представитель Департамента коммуникаций Росатома заявил, что все предприятия госкорпорации работали и работают в штатных режимах. Международное агентство по атомной энергетике (МАГАТЭ) в своем заключении, основываясь на данных собственного мониторинга, назвало все обвинения в адрес Российской Федерации беспочвенными.

Источник: fb.ruОбразование
Химический элемент франций: характеристика и история открытия

Химический элемент франций (Fr 87) — один из периодической системы элементов Менделеева. К 1925 году он был одним из четырех ненайденных элементов. Это самый тяжелый и наиболее активный щелочной металл, существующий в…

Образование
Хром, химический элемент: описание, свойства, формула и характеристика

Хром – химический элемент с атомным номером 24. Это твердый, блестящий, серо-стального цвета металл, который хорошо полируется и не тускнеет. Используется в сплавах, таких как нержавеющая сталь, и в качестве пок…

Бизнес
Самозарядная винтовка Мондрагона (Мексика): описание, история и интересные факты

В начале прошлого столетия в число прогрессивных разработчиков огнестрельного оружия неожиданно вошла Мексика – была запатентована первая в стране самозарядная винтовка Мондрагона, по своим характеристикам не ус…

Бизнес
Большой противолодочный корабль «Керчь»: описание, история и интересные факты

Большой противолодочный корабль «Керчь» – это третий из известных семи судов проекта 1134 Б, которые создавались в Николаеве (на Украине). Длительное время эти БПК были самыми мощными надводными агре…

Бизнес
Миатлинская ГЭС: описание, история и интересные факты

Миатлинская ГЭС относится к Суланскому каскаду ГЭС. Станция расположена на реке Сулак в Дагестане, близ села Миатли. Выполняет три основные функции – вырабатывает электроэнергию, является конррегулятором Чиркейс…

Бизнес
Российский пистолет-пулемет ПП-91 «Кедр» — оружие ближнего боя. Описание, история и характеристики

В начале 1970 годов МО СССР проводило опытно-конструкторские работы под названием «Букет», целью которых была разработка малогабаритного пистолета-пулемета (ПП) под патрон 9х18. В результате ни один из пре…

Бизнес
Индия, «Куданкулам» (АЭС): описание, история и особенности

АЭС «Куданкулам» (Индия), коммерческая эксплуатация первого энергоблока которой началась 31 декабря 2013 г., 26 лет находилась в стадии проектирования и строительства и выдержала семимесячную блокаду проте…

Бизнес
Татарская АЭС, республика Татарстан: описание, история и интересные факты

Взорвавшаяся Чернобыльская атомная станция нанесла не только экологический ущерб. Катастрофа «мирного атома» повлекла за собой пересмотр концепции безопасности работы станций, закрытие строящихся объектов …

Бизнес
Современный китобойный промысел: описание, история и техника безопасности

Что такое китобойный промысел? Это охота на китов с целью получения экономической выгоды, а отнюдь не пропитания. Добывать в промышленных масштабах и использовать китовое мясо в качестве пищи стали только со второй по…

Бизнес
Военно-космические силы России: описание, структура и состав

ВВС России начинают свою историю с 12 августа 1912 года — тогда приказом Генерального штаба создали штат воздухоплавательной части. И уже когда шла Первая мировая (1914-1918 гг.), авиация стала необходимым средством в…

Источник: http://monateka.com/article/258448/

Рутений: стоимость грамма металла и сферы его применения

Рутений – это драгоценный металл, относящийся к семейству металлов платиновой группы. Внешний вид металла напрямую зависит от способа его добычи, поэтому он может быть серебристо-белого или матово-серого цвета.

Название металла произошло от Ruthenia, что в переводе с латыни означает «Россия», и это неслучайно, так как его впервые нашли на Урале.

Стоит сказать, что рутений цены за 1 грамм в рублях, на который довольно низкие, по сравнению с другими драгоценными металлами, составляют на сегодняшний день всего 118 рублей.

Где добывается?

Добывают рутений в ЮАР, РФ, Канаде и других странах. Главным поставщиком этого благородного металла на сегодняшний день является ЮАР. Его извлекают из остатков платинового производства. В виде примеси присутствует в различных металлических рудах.

Рутений довольно рассеянный химический элемент, но существует единственный минерал, который из него образуется – это лаурит. Кроме того, содержится в продуктах отработанного ядерного топлива. В тонне радиационных отходов содержится около 250 г. рутения.

Свойства

Основные достоинства металла – это высокая твердость и повышенная стойкость к различным агрессивным веществам. В таблице Менделеева элемент находится на 44 строчке. Твердость металла – 6,5 по шкале Мооса, по этому показателю он опережает платину в то же время очень хрупок.

При этом металл легкий, и его плотность менее 13 г. на см3. По тугоплавкости занимает 8-е место. Температура плавления металла – 2334С, а кипения – около 4077C. В процессе его нагревания в атмосфере элемент частично окисляется.

При температуре 1 000 C рутений окисляется в двуокись RuО2, а при 1 200 C и более – в четырехокись RuO4, которая имеет высшую степень валентности 8+. Способность рутения быстро менять валентность заставляет ученых глубже его изучать.

Окись RuO4 представляет собой желтые кристаллы, которые при температуре 25 C становятся коричнево-оранжевой жидкостью, которая по запаху очень похожа на озон.

При этом его контакт со многими органическими веществами приводит ко взрыву. RuO4 – ядовитое вещество, поэтому, если долго дышать его парами, то закружится голова, появится рвота и удушье.

У некоторых ученых, занимавшихся RuO4, появлялась экзема.

Металл вступает в реакции при температуре выше 400С. В обычном состоянии элемент не растворяется даже в царской водке. Ему нипочем кислоты и щелочи.

Кроме того, этот элемент обладает отличной газопоглотительной способностью. Впитывает водорода в 1 500 раз больше своего объема, при этом может впитывать не только водород, но и азот, а в меньших количествах и другие неметаллы.

Сферы использования

Ювелирная промышленность

У металла яркий блеск и приятный голубовато-серый оттенок, он не окисляется, поэтому привлекает к себе внимание ювелиров. Очень хрупкий, его используют в качестве одного из легирующих элементов в драгоценных сплавах. Это позволяет повысить их твердость и износоустойчивость. Однако с ним сложно работать, так как у него высокая тугоплавкость.

Добавление этого элемента в золотой сплав придает ему черный тон. Конечно, затемняют золото и родием, однако оттенок выходит не таким насыщенным, как с легирующим рутением.

Медицина

В медицине используют красители с соединениями рутения, что позволяет выделить ткани для их детального изучения, в том числе и раковые опухоли. Это помогает хирургам видеть все пораженные клетки и участки тканей.

Этот материал является биологически активным, поэтому его соединения используют в производстве лекарств против рака, туберкулеза и различных инфекций, поражающих кожные покровы.

Электротехника

Благодаря высокой тугоплавкости этот химический элемент нашел применение в электротехнике. Из него делают контакты и различные элементы высокоточных приборов. Высокая температура плавления сделала его незаменимым материалом для термопар. Устройства необходимы для измерения высоких температур.

В электронике им покрывают радиодетали для антикоррозийной защиты. Этот слой также делает их стойкими к химическим воздействиям и защищает от механического износа.

Космос

В космической отрасли тоже востребован этот материал – из сплава платины и рутения делают топливные элементы для спутников. Этот состав способен выдержать все перегрузки на орбите Земли.

Химия

Химический элемент рутений благодаря тому, что не вступает в реакции с агрессивными веществами, очень востребован в химии. Кроме того, у него отличные каталитические способности. Рутениевые катализаторы позволяют получать глицерин и другие спирты из целлюлозы.

Главное достоинство рутениевого катализатора – это его избирательность. Помогает химикам синтезировать различные органические, а также продукты неорганического происхождения. Этот катализатор составляет конкуренцию остальными металлами платиновой группы.

Стекольная промышленность

Используют соединения рутения и в стекольной промышленности – их добавляют и в некоторые эмали. Существуют и флуоресцирующие покрытия, свечение которых вызывают соединения этого материала.

Остальные отрасли потребляют около 10% рутения.

Стоимость

Актуальная на сегодняшний день цена драгоценных металлов

МеталлЦена за грамм (руб.)
Осмий 729
Родий 1697
Золото 2308
Платина 1738
Иридий 1724
Рутений 118
Палладий 1412
Серебро 31

Небольшое количество рутения на Земле и сложность добычи этого элемента делают его очень дорогим. Цена за один грамм металла постоянно колеблется, в среднем в пределах 100-200 рублей.

Источник: https://ProDragmetally.ru/dragotsennye-metally/rutenij.html

Ссылка на основную публикацию