Atomnummer för rutenium. Ruthenium - kemiskt element: beskrivning, historia och sammansättning. Var kunde han komma ifrån då?

« »

Sergeeva Ekaterina Yurievna

Statens autonoma utbildningsinstitution "Chistopol Polytechnic College"

Chef Ionycheva A.L.

ANTECKNING

I detta arbete var jag intresserad av historien om upptäckten, egenskaperna och möjliga användningsområden för det kemiska elementet Ruthenium, som upptäcktes av Karl Karlovich Klaus i det kemiska laboratoriet vid Kazan University och med rätta kan kallas det kemiska elementet i Kazan. 2011 utropades till kemins år av UNESCO, studenter i Kazan och Republiken Tatarstan bör komma ihåg denna klart extraordinära händelse i den mer än 1000-åriga historien om staden Kazan Och den enda personen i Ryssland, K.K. Klaus, som upptäckte ett naturligt kemiskt element, särskilt eftersom han med rätta anses vara en av grundarna av den kemiska skolan i Kazan.

Det här ämnet verkade intressant och relevant för oss också eftersom

Ruthenium är en av representanterna för platinametallerna, men var den senast upptäckta. Upptäckten av Ruthenium innebar stora svårigheter.

För att upptäcka ett nytt element i platinagruppen - rutenium - på Klaus tid var man tvungen att ha extrem iakttagelse, insikt, hårt arbete, uthållighet och subtil experimentell konst. Klaus, en av de första lysande företrädarna för kemisk vetenskap vid det då unga Kazan-universitetet, hade alla dessa egenskaper i hög grad.

När vi studerade problemet använde vi material från internetresursen: World of Chemistry-webbplatsen, Wiktionary, Popular Library of Chemical Elements, Nauka Publishing House, 2011.

Under naturvetenskapsveckan höll vi (bland annat) en vetenskaplig och praktisk konferens: "Stora kemister och deras upptäckter", där vi presenterade forskningspapper och ett antal presentationer som blev till god hjälp i lärarnas arbete och elevernas intresse för att studera kemi och andra naturvetenskaper.

Kazan kemiskt element (ruthenium)

"För att upptäcka ett nytt element i platinagruppen, rutenium, på Klaus tid, var man tvungen att ha extrem observation, insikt, hårt arbete, uthållighet och subtil experimentell konst. Klaus, en av de första lysande företrädarna för kemisk vetenskap vid det då unga Kazan-universitetet, hade alla dessa egenskaper i hög grad.”

Akademiker A.E. Arbuzov

Historien om upptäckten av rutenium

Ruthenium var det första kemiska grundämnet som upptäcktes av den ryske kemisten Karl Karlovich Klaus. Ruthenium är en representant för platinametallerna och var den sista som upptäcktes.

Forskningen utfördes av A. Snyadetsky, en polack till nationalitet, och den ryske vetenskapsmannen K.K. Klaus. E.F. gav stor hjälp till vetenskapsmannen. Kankrin, som vid den tiden innehade posten som finansminister

K.K. Klaus

Det var han som försåg Klaus med resterna av rå platina, från vilken vetenskapsmannen isolerade platina, såväl som andra metaller: rodium, palladium, iridium och osmium. Utöver dessa metaller isolerade han även en blandning av andra, som enligt Klaus ska innehålla ett nytt, ännu okänt ämne. Kemisten upprepade experimenten från G.V. Ozanne, och sedan, efter att ha utvecklat sin egen experimentella plan, fick han ett nytt kemiskt element, rutenium. Och återigen skickade han ett brev till I. Bercellius, men han, som första gången, höll inte med om Klaus argument. Men den ryske kemisten lyssnade inte på Bercellius argument och bevisade att han hade upptäckt ett nytt kemiskt element i platinagruppen. Och 1845 erkände Bercellius upptäckten av rutenium.

Ett kemiskt grundämne är uppkallat efter Ryssland (det latinska namnet för Ryssland är Ruthenia)

På begäran av finansministeriet började professor Karl Karlovich Klaus vid Kazan University 1841 söka efter ett sätt att bearbeta resterna av platinamalmer som samlats vid St. Petersburg Mynta, för att mer fullständigt extrahera platina. Ett år tidigare, genom insatser från rektor Lobachevsky, uppfördes en separat tvåvåningsbyggnad med en enorm källare, utrustad med den modernaste utrustningen, för det kemiska laboratoriet.

Klaus fastställde sammansättningen av platinamalmrester och utvecklade metoder för att separera och erhålla rena platinametaller. Klaus var tvungen att övervinna exceptionella experimentella svårigheter med tanke på kunskapsnivån på den tiden. Dessutom var arbetet hälsofarligt, eftersom extremt giftiga ämnen bildades vid bearbetning av malmer.

Bland de isolerade komponenterna upptäckte Klaus en tidigare okänd metall. Han studerade egenskaperna hos både själva metallen och dess föreningar, bestämde dess atomvikt med särskild omsorg och utvecklade en metod för dess isolering och rening. År 1844 publicerade Klaus sina resultat och döpte det nya kemiska grundämnet rutenium efter Ryssland. Världsvetenskapssamfundet accepterade ursprungligen denna upptäckt med tvivel, eftersom många element "upptäcktes" av misstag.

Det var inte förrän 1846, när Klaus publicerade en ny artikel om ytterligare studier av rutenium, som hans upptäckt var allmänt accepterad. Snart tilldelades Kazan-professorn Demidov-priset av den ryska vetenskapsakademin för forskning inom området platinametaller. Dess värde på 10 000 rubel var då mycket större än det nuvarande Nobelpriset.

Kemiskt laboratorium vid Kazan University, där Klaus arbetade 1842. Hundra år senare började det framtida Kurchatov-institutet sitt arbete i detta rum.

Att få rutenium

Separationen av platinametaller och få dem i sin rena form (raffinering) är mycket svår uppgift, vilket kräver mycket arbete, tid, dyra reagenser, samt hög skicklighet. För närvarande är den huvudsakliga källan till platinametaller sulfidkoppar-nickelmalmer. Som ett resultat av deras komplexa bearbetning smälts de så kallade "grova" metallerna - förorenat nickel och koppar. Under deras elektrolytiska raffinering ansamlas ädelmetaller i form av anodslam, som skickas för raffinering.

En betydande källa till rutenium för dess utvinning är dess separation från klyvningsfragment av kärnmaterial (plutonium, uran, torium), där dess innehåll når 250 gram per ton "bränt" kärnbränsle.

Fysikaliska egenskaper rutenium.

När det gäller eldfasthet (smälta 2250 °C) är rutenium endast sämre än flera element - rhenium, osmium, volfram.

De mest värdefulla egenskaperna hos Ruthenium är eldfasthet, hårdhet, kemisk beständighet och förmågan att påskynda vissa kemiska reaktioner. De mest typiska föreningarna är de med valenserna 3+, 4+ och 8+. Tenderar att bilda komplexa föreningar. Den används som katalysator, i legeringar med platinametaller, som material för vassa spetsar, för kontakter, elektroder och i smycken.

Kemiska egenskaper hos rutenium.

Ruthenium och osmium är spröda och mycket hårda. När de utsätts för syre och starka oxidationsmedel bildar de oxiderna RuO4 och OsO4. Dessa är smältbara gula kristaller. Ångorna från båda föreningarna har en stark, obehaglig lukt och är mycket giftiga. Båda föreningarna avger lätt syre och reduceras till RuO2 och OsO2 eller till metaller. Med alkalier ger RuO4 salter (rutenater). Ruteniumforskning ställer tre utmaningar för kemister idag:

Uppgift nr 1: Hur blir man av med rutenium?

Ruthenium har många värdefulla och intressanta egenskaper. I många mekaniska, elektriska och kemiska egenskaper kan den konkurrera med många metaller och till och med med platina och guld. Men till skillnad från dessa metaller är rutenium väldigt ömtåligt, och därför har det ännu inte varit möjligt att göra några produkter av det. Uppgift nr 1 har tilldelats kärnteknikforskare.

Radioaktiva isotoper av rutenium finns inte i naturen, men de bildas som ett resultat av klyvning av uran- och plutoniumkärnor i reaktorer i kärnkraftverk, ubåtar, fartyg och under explosioner av atombomber. Ur en teoretisk synvinkel är detta faktum verkligen intressant. Den har till och med en speciell "lust": alkemisternas dröm har gått i uppfyllelse - en oädel metall har förvandlats till en ädel. Faktum är att nuförtiden kastar plutoniumproduktionsanläggningar ut tiotals kilogram av ädelmetallen rutenium. Men den praktiska skada som denna process förorsakar kärntekniken skulle inte vara värd det även om det var möjligt att använda allt rutenium som produceras i kärnreaktorer till bra användning.

Varför är rutenium så skadligt?

En av de främsta fördelarna med kärnbränsle är dess reproducerbarhet. Som bekant, när uranblock "bränns" i kärnreaktorer, bildas ett nytt kärnbränsle - plutonium. Samtidigt bildas också "aska" - fragment av klyvningen av urankärnor, inklusive ruteniumisotoper. Aska måste naturligtvis bort.

Ruthenium börjar gradvis migrera ner i marken, vilket skapar faran för radioaktiv kontaminering på stora avstånd från reservoaren. Samma sak händer när fragment grävs ner i gruvor på stora djup. Radioaktivt rutenium, som har (i form av vattenlösliga nitrosoföreningar) extrem rörlighet, eller rättare sagt migrationsförmåga, kan färdas väldigt långt med grundvattnet.

Fysiker, kemister, teknologer och särskilt radiokemister i många länder ägnar mycket uppmärksamhet åt kampen mot radioaktivt rutenium. Vid I och II internationella konferenser om fredlig användning av atomenergi i Genève ägnades flera rapporter åt detta problem. Det finns dock fortfarande ingen anledning att betrakta kampen mot rutenium som framgångsrikt avslutad, och uppenbarligen kommer kemister att behöva arbeta mycket mer för att detta problem ska överföras till kategorin äntligen löst.

Uppgift nr 2: ytterligare studie av ruteniums kemi och dess föreningar.

Den extraordinära relevansen av uppgift nr 1 tvingar forskare att penetrera allt djupare in i ruteniums kemi och dess föreningar.

Ruthenium är ett sällsynt och mycket spårämne. Det är det enda mineral som är känt för att bildas under naturliga förhållanden. Detta är laurite RuS 2 – ett mycket hårt, tungt, svart ämne som är extremt sällsynt i naturen. I vissa andra naturliga föreningar är rutenium bara en isomorf förorening, vars mängd som regel inte överstiger tiondels procent. Små föroreningar av ruteniumföreningar upptäcktes i koppar-nickelmalmer i den kanadensiska Sedbury-fyndigheten och sedan i andra gruvor.

En av de mest anmärkningsvärda kemiska egenskaperna hos rutenium är dess många valenstillstånd. Den lätta övergången av rutenium från ett valenstillstånd till ett annat och överflöd av dessa tillstånd leder till den extrema komplexiteten och originaliteten hos ruteniumkemin, som fortfarande är full av många tomma fläckar.

Den sovjetiske vetenskapsmannen Sergei Mikhailovich Starostin ägnade hela sitt liv åt att studera ruteniums kemi och dess föreningar. Det var han som slog fast att de enorma svårigheter som uppstår när man separerar rutenium från plutonium och uran är förknippade med bildandet och egenskaperna hos ruteniumnitroso-komplex.

Vissa forskare föreslår att det kommer att vara möjligt att isolera oorganiska polymerer baserade på ruteniumnitroso-komplex.

För flera decennier sedan gav ruteniumkomplex viktiga tjänster till teorin om kemi, och blev en utmärkt modell med vilken Werner skapade sin berömda koordinationsteori. Kanske kommer polymerföreningar av rutenium att fungera som en modell för att skapa teorin om oorganiska polymerer.

Utmaning #3: Användning av rutenium

Var används rutenium och vilka är utsikterna för dess användning?

Rutenium, liksom platina och palladium, har katalytiska egenskaper, men skiljer sig ofta från dem i större selektivitet och selektivitet. Heterogen katalys använder metallen rutenium och dess legeringar. De mest effektiva katalysatorerna erhålls genom avsättning av rutenium på olika underlag med högt utvecklade ytor. I många fall används det tillsammans med platina för att öka dess katalytiska aktivitet. En legering av rodium, rutenium och platina påskyndar oxidationen av ammoniak vid produktionen av salpetersyra. Rutenium används för syntes av cyanväte från ammoniak och metan, för att erhålla mättade kolväten från väte och kolmonoxid. En metod för polymerisation av eten på en ruteniumkatalysator har patenterats utomlands.

Ruteniumkatalysatorer har blivit viktiga för reaktionen för att producera glycerol och andra flervärda alkoholer från cellulosa genom hydrering.

Organometalliska föreningar av rutenium används i homogen katalys för olika hydreringsreaktioner, och vad gäller selektivitet och katalytisk aktivitet är de inte sämre än erkända rodiumbaserade katalysatorer.

Den främsta fördelen med ruteniumkatalysatorn är dess höga selektivitet. Det är detta som gör att kemister kan använda rutenium för att syntetisera en mängd olika organiska och oorganiska produkter. Rutheniumkatalysatorn börjar på allvar konkurrera med platina, iridium och rodium.

Element nr 44 är något mindre kapabelt inom metallurgi, men det används även inom denna industri. Små tillsatser av rutenium ökar vanligtvis legeringens korrosionsbeständighet, styrka och hårdhet. Oftast introduceras det i metaller från vilka kontakter för elektroteknik och radioutrustning görs. En legering av rutenium och platina har funnits i bränslecellerna hos vissa amerikanska konstgjorda jordsatelliter. Legeringar av rutenium med lantan, cerium, skandium och yttrium har supraledning. Termoelement tillverkade av en legering av iridium och rutenium kan mäta de högsta temperaturerna.

Mycket kan förväntas av användningen av ruteniumbeläggningar som appliceras i form av ett tunt skikt (film) på olika material och produkter. En sådan film förändrar avsevärt produkternas egenskaper och kvalitet, ökar deras kemiska och mekaniska motstånd, gör dem korrosionsbeständiga, förbättrar dramatiskt elektriska egenskaper etc. Tunna beläggningar av ädelmetaller, inklusive rutenium, i senaste åren blir allt viktigare inom olika områden inom elektronik, radio- och elektroteknik, kemisk industri samt inom smycken.

En intressant egenskap hos ruteniummetall - att absorbera och passera väte - kan framgångsrikt användas för att extrahera väte från en blandning av gaser och erhålla ultrarent väte.

Många ruteniumföreningar har fördelaktiga egenskaper. Vissa av dem används som tillsatser i glas och emaljer som permanenta färgämnen; ruteniumklorider, till exempel, ökar luminescensen av luminol, ruteniumpolyaminer har fluorescerande egenskaper, Na2 2H2O-salt är ett piezoelektriskt, RuO4 är ett starkt oxidationsmedel. Många ruteniumföreningar har biologisk aktivitet.

"Evig" fjäder

Reservoarpennas spetsar gnuggar ständigt mot papperet och slits därför av. För att göra pennan verkligen "evig" är spetsen lödd. Vissa legeringar för lödning av "eviga" fjädrar inkluderar rutenium. Utöver det innehåller dessa legeringar volfram, kobolt och bor.

Ruthenium används också vid tillverkning av legeringar för kompassnålsstöd. Dessa legeringar måste vara hårda, starka och motståndskraftiga. Bland naturliga mineraler har det mycket sällsynta osmiska iridiumet sådana egenskaper. Konstgjorda material för kompassnålar, tillsammans med osmium och iridium, och ibland andra metaller, inkluderar element nr 44 - rutenium.

Det finns kontakt!

Inom elektroteknik har koppar länge använts för kontakter. Det är ett idealiskt material för att överföra starka strömmar. Vad från vad till och med särskild tidÄr kontakterna belagda med kopparoxid? Du kan torka av dem med sandpapper och de kommer att glänsa igen, som nya. Det är en annan sak i svagströmsteknik. Här kan eventuell oxidfilm på kontakten störa driften av hela systemet. Därför är kontakter för låga strömmar gjorda av palladium eller en silver-palladiumlegering. Men dessa material har inte tillräcklig mekanisk styrka. Tillsatsen av små mängder rutenium (1...5%) till legeringarna ger kontakterna hårdhet och styrka. Detsamma gäller glidkontakter, som måste stå emot nötning väl.

Rutheniumröd.

Detta är namnet på ett oorganiskt färgämne, som är en komplex ammoniumklorid av rutenium.Ruteniumrött används i studier inom anatomi och histologi (vetenskapen om levande vävnader). En lösning av detta färgämne, när den späds 1:5000, färgar pektinämnen och vissa tyger i rosa och röda toner. Tack vare detta kan forskaren skilja dessa ämnen från andra och bättre analysera den sektion som undersökts under mikroskop.

Användning av rutenium för odling av grafen.

Forskare från Brookhaven National Laboratory (USA) har visat att under den epitaxiella tillväxten av grafen bildas makroskopiska grafenregioner på Ru(0001)-ytan. I det här fallet sker tillväxt lager för lager, och även om det första lagret är starkt kopplat till substratet, interagerar det andra praktiskt taget inte med det och behåller alla unika egenskaper hos grafen.
Syntesen bygger på att kolets löslighet i rutenium är starkt temperaturberoende. Vid 1150 °C är rutenium mättat med kol, och när temperaturen sjunker till 825 °C kommer kol till ytan, vilket resulterar i bildandet av grafenöar som är större än 100 mikron. Öarna växer och förenas, varefter tillväxten av det andra lagret börjar.

Jag tror att du har hört den stora historien att det radioaktiva grundämnet rutenium-106 upptäcktes över Europa i slutet av september. Ett antal källor, inklusive tyska (Tyskland var en av de första som meddelade närvaron av en radioisotop i luften), hävdar att källan till rutenium-106 var södra Ural. Detta är en helt trolig version, eftersom det är på de platser som Mayak-specialföretaget fortfarande är verksamt, där en kärnkraftsolycka inträffade 1957 - en av de största i mänsklighetens historia.

Så i dagens inlägg kommer vi att ta reda på vad rutenium-106 är, komma ihåg olyckan vid Mayak 1957 och tänka på vad som kunde ha hänt där i höstas. Gå till klippet, det är intressant)

Vad är rutenium-106.

Först lite om rutenium, vars isotop (rutenium-106) upptäcktes i luften.

Ruthenium är ett element i den åttonde gruppen av den femte perioden av det periodiska systemet för kemiska grundämnen, atomnummer - 44. Det upptäcktes av professorn Karl Klaus vid Kazan University 1844, som samma år publicerade en stor artikel om det nya grundämnet med titeln "Kemiska studier av resterna av Ural platinamalm och metall rutenium". Klaus isolerade rutenium från Ural platinamalm i sin rena form och döpte grundämnet till Rysslands ära (lat. Ruthenia).

Radioaktiva isotoper av rutenium finns inte i naturen, utan bildas som ett resultat av klyvning av uran- och plutoniumkärnor varhelst en kedjereaktion inträffar - i reaktorerna i kärnkraftverk, ubåtar och även under explosionen av kärnvapenbomber. De flesta radioisotoper av rutenium är kortlivade, men två av dem - rutenium-103 och faktiskt rutenium-106 - har ganska långa halveringstider - 40 dagar respektive 1 år.

Specialanläggning "Mayak" och den stängda staden Ozyorsk.

Tyska myndigheter, som var bland de första att upptäcka rutenium-106 i luften, namngav södra Ural som den troliga platsen för frigörandet av radioisotopen. Om du tittar på kartan kan du precis vid foten av Uralbergen se den stängda staden Ozyorsk, som en gång kallades Chelyabinsk-65. I Ozyorsk finns en speciell växt "Mayak", där det i september 1957 inträffade en storskalig och fruktansvärd olycka, som jag talade om i detalj här i detta inlägg.

För att kort återberätta, 1957 hände följande vid Mayak - fram till mitten av 1950-talet hälldes radioaktivt avfall helt enkelt ut i floden Techa, som anläggningen stod på. Efter att människor började bli sjuka och dö i de omgivande byarna började endast lågaktivt avfall hällas i floden, medelaktivt avfall började hällas i den stängda Karachaysjön och högaktivt avfall började lagras i "burkar" av rostfritt stål i underjordiska förvaringsutrymmen.

En av dessa "burkar" exploderade 1957 och förstörde lagringsanläggningens betongperectium - vilket ledde till att allt innehåll hamnade utanför lagringsanläggningen; vid kanten av plattans spricka nådde den radioaktiva bakgrunden 1000 r/timme . Vinden förde föroreningen mot nordost, vilket resulterade i bildandet av det radioaktiva spåret i östra Ural, som senare blev en uteslutningszon.

"Mayak" fortsätter att fungera framgångsrikt än i dag och gör ungefär samma sak som den gjorde på femtiotalet - tillverkning av stoppning för kärnvapen, samt omhändertagande och lagring av kärnavfall med hög halt av uran. Tyska källor kallar ungefär detta område för källan till radioaktivt rutenium-106, och om något hände i Uralregionen hände det i Ozersk vid Mayak.

Vad kan hända på « Fyr » ?

Förespråkare av versionen att Mayak-anläggningen var orsaken till strålningsläckan ger följande kronologi över händelserna. Den 19 september transporterades bestrålat kärnbränsle från VVER-1000-reaktorn vid kärnkraftverket Balakovo till Mayak. Bilder från denna händelse dök upp senare i gruppen "Vi är från Mayak" på det sociala nätverket VKontakte:

Den 22 september levererades använt kärnbränsle i en TUK-131O-behållare direkt till Mayak radiokemiska anläggning, där testning av ny teknisk utrustning påbörjades. Testerna genomfördes runt 1-2 oktober, om vilka ett separat inlägg publicerades i samma grupp:

Efter detta på morgonen den 25 september (dvs. vid en tidpunkt då testning av ny utrustning troligen var i full gång) på stadens platser i Ozersk meddelanden började dyka upp att staden den 25 och 26 september kommer att genomföra en planerad kontroll av sirener och sändning av röstmeddelanden över det industriella radionätet. Det publicerades på webbplatsen "Ozersk.ru" nästa instruktion handlingar:

"Uppmärksamhet alla" varning. Efter att ha hört dem måste du:

1. Slå omedelbart på TV, radio, radiosändningshögtalare.
2. Lyssna noga på nödmeddelandet om den aktuella situationen och proceduren.
3. Håll alla dessa verktyg på hela tiden under hela räddningstiden, katastrofer eller naturkatastrofer.

Naturligtvis kunde detta ha varit ytterligare en planerad övning av civilförsvarstjänsten, men precis dagen innan påbörjades tester av ny utrustning vid Mayak och den 29 september registrerades en ökad bakgrundsstrålning i Tyskland, Österrike och Italien p.g.a. närvaron av radioisotopen rutenium-106 i luften.

Vad kunde ha hänt på Mayak nuförtiden? Vid provning av ny utrustning och arbete med den kan ett läckage av radiomaterial uppstå – och det kan antingen vara en enkel tryckminskning eller något liknande en explosion, d.v.s. helt onormal situation. Myndigheterna i Ozyorsk förnekar kategoriskt att något hänt i Mayak, men ändå beslutade myndigheterna i Chelyabinsk-regionen att genomföra din utredning vad som hände i södra Ural.

Så går det.

Skriv i kommentarerna vad du tycker om detta.

Ämnet rutenium har diskuterats i media i flera dagar nu. Jag kommer inte att återberätta det - jag tror du vet.

Så vad är det, hände det, och i så fall, varför är det farligt?

Vad är rutenium och var används det?

Ruthenium är en platinametall. Det finns nu sju stabila och 27 radioaktiva isotoper av rutenium kända.

Rutenium används i legeringar för att öka slitstyrkan - till exempel i titan är andelen rutenium 0,1 %, och vid tillverkning av elektriska kontakter legeras rutenium med platina. Ruteniumlegeringar är extremt motståndskraftiga mot höga temperaturer, vilket är anledningen till att de används inom flygteknik som konstruktionsmaterial. Ruteniumföreningar används i smycken, i elektronik - i synnerhet i tunnfilmsmotstånd (detta står för 50% av alla applikationer av rutenium), såväl som i solpaneler. Dessutom är denna metall en viktig katalysator för kemiska reaktioner: den används till exempel för att rena vatten vid orbitalstationer.

Hur upptäcktes rutenium?

Faktum är att detta element upptäcktes tre gånger. Men officiellt tillhör upptäckten Kazan University professor Karl Klaus. 1844 undersökte en forskare resterna som erhölls efter utvinning av platina och platinametaller från malm. Klaus smälte samman dessa rester med salpeter. Han exponerade den del av den resulterande legeringen som inte löste sig i vatten för aqua regia, en blandning av salpeter och saltsyra som löser metaller, och destillerade det som lämnades till torrhet. Från det resulterande ämnet isolerade kemisten järnhydroxid i form av en fällning och löste den i saltsyra. Den mörklila-röda färgen på lösningen fick honom att tro att ett okänt element var närvarande. Klaus lyckades isolera detta element - dock inte i sin rena form, utan i kombination med svavel.

Det nya elementet fick sitt namn efter Ryssland - rutenium (från latinets Ruthenia). Till en början tillhörde idén till namnet en annan vetenskapsman, den tyske kemisten Gottfried Ozanne - han gav detta namn till en av de tre platinametallerna, som han också fick när han analyserade Ural platinamalm 1928. Ozannes upptäckt bekräftades dock inte under testet. Klaus trodde dock att det var rutenium som Ozanne hade fått tag på och nämnde detta. Det finns också en version om att grundämnet upptäcktes tre decennier tidigare av den polske professorn Andrzej Sniadecki - han föreslog att metallen skulle kallas vestia, för att hedra asteroiden Vesta, som upptäcktes 1807.

Vad är känt om rutenium-106?

Det är en radioaktiv isotop med en halveringstid på drygt ett år — av alla instabila isotoper av rutenium är det den längsta livslängden. Det är frånvarande i naturen: det uppträder under klyvningen av uran och plutonium i kärnreaktorer - i själva verket är det en biprodukt av slutförvaringen av använt kärnbränsle (SNF). I slutet av bränslebestrålningen i reaktorn, aktiviteten för 106Ru når 2,01 Bq per ton SNF - detta är ett ganska stort antal.

Det största problemet med rutenium-106 är att det under upparbetning av kärnbränsle bildar stabila föreningar som stör produktionen av nya produkter. Kemister måste ta bort rutenium från komponenter i varje steg teknisk process att få nytt bränsle från använt kärnbränsle.

Ruthenium-106 används i strålbehandling för maligna ögontumörer. Den kan också användas i termoelektriska generatorer med radioisotop, som framför allt används i strömförsörjning till rymdfarkoster på avstånd från solen. Men plutonium-238 används i praktiken för dessa ändamål, men ruteniumisotoper används inte.

Är rutenium-106 farligt för hälsan?

Ruthenium-106, liksom alla andra källor till joniserande strålning, har en effekt på kroppen. Den ingår i grupp B - den näst mest radiotoxiska. Grupp A inkluderar särskilt farliga radionuklider: polonium-210, radium-226, plutonium-238 och andra alfa-strålare. Det är lätt att skydda sig mot en ström av alfapartiklar med ett pappersark, eftersom de har låg penetreringsförmåga - men om de kommer in i kroppen orsakar de strålsjuka.

Ruthenium-106 är en beta-sändare - enkelt uttryckt avger den en ström av elektroner. Beta-sönderfall producerar först rodium-106, som omedelbart sönderfaller till stabil palladium-106. I båda stadierna emitteras elektroner, liksom en liten komponent av gammastrålning. Om en beta-partikel kommer in i kroppen orsakar den 20 gånger mindre skada än en alfapartikel – men dess penetreringsförmåga är högre.

Varför allt tjafs om rutenium?

Den 12 oktober publicerade Roshydromet en bulletin om strålningssituationen i Ryssland för september 2017, som indikerade fall av ökad betaaktivitet i luften och under nederbörd. Särskilt talades det om ökad aktivitet av rutenium-106 - till exempel i mikrodistriktet Dema i Ufa den 26-27 september inträffade "ruteniumregn". Ännu tidigare, i september, registrerade europeiska övervakningsstationer ett överskott av rutenium-106 i luften. Det tyska förbundskontoret för strålskydd och det federala ministeriet för miljö, naturskydd och reaktorsäkerhet har föreslagit att ruteniumkällan finns i södra Ural.

Så är detta verkligen farligt?

Djävulen är inte lika läskig som han är målad. Aktiviteten av rutenium-106 är flera storleksordningar under den maximalt tillåtna normen och orsakar inte hälsoskador - detta betonades först av Roshydromet i sitt uttalande.

"Det är mycket svårt att bestämma rutenium i atmosfären, särskilt i så låga koncentrationer", säger en medlem av Institutionen för radiokemi vid St. Petersburg State University.

Till exempel för Argayash innehåller bulletinen data på 7,72 x 10 -5 Bq/m3, medan det tillåtna aktivitetsvärdet för rutenium-106 enligt moderna standarder är 4,4 Bq/m3. Uppkomsten i rapporten av data om överskottet av rutenium-106 i prover i förhållande till föregående period med "hundratals" gånger, förklarade Roshydromet med det faktum att denna radionuklid var helt frånvarande i tidigare prover. Som Boris Martsinkevich, chefredaktör för Geoenergetics.ru-portalen, förklarar, kan det faktum att radiologiska övervakningsstationer kunde upptäcka så låga koncentrationer av 106Ru betraktas som "testning som övertygande bevisade att stationerna fungerar på en bra teknisk nivå .” Internationella atomenergiorganet (IAEA) har granskat de tillhandahållna uppgifterna och nekade till anklagelser mot Ryssland.

Dessutom finns det många naturliga alfa-, beta- och gammastrålare.

"Om du går till vallen i St. Petersburg kommer bakgrundsstrålningen där att vara högre än i vårt laboratorium", säger en medlem av Institutionen för radiokemi vid St. Petersburg State University. "Eftersom granit naturligt har en hög bakgrundsstrålning."

Varför ökade plötsligt aktiviteten av rutenium-106?

Det är inte känt exakt. Som Rosatom uppgav fanns det inga stora utsläpp av radioaktiva ämnen vid ryska företag. Mayak produktionsförening förnekar i sin tur kategoriskt inblandning i möjlig luftförorening med rutenium-106-isotopen. Stor förorening av atmosfären med rutenium kan uppstå när förseglingen av bränsleelementets skal i reaktorn bryts, liksom när källor för joniserande strålning baserade på isotopen förstörs. PA Mayak hävdar att separationen av isotopen från använt kärnbränsle, liksom produktionen av strålningskällor från det, inte har utförts på företaget på många år. Dessutom, med det första alternativet, finns det vanligtvis en frisättning av andra "fragmenterings" isotoper, vilket säkert skulle påverka indikatorerna för dessa element.

De säger att rutenium kom från rymden - är detta sant?

Interfax publicerade en version att utsläppandet av rutenium-106 kunde ha inträffat under förstörelsen av satelliten. Alexander Zheleznyakov, en akademiker vid Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics, säger dock att rutenium-106 inte används i satellitkraftgeneratorer – och om en sådan enhet skulle tas ur omloppsbana skulle dess bana noggrant övervakas. Därför är den här versionen på gränsen till fantasi.

Var kunde han komma ifrån då?

Antagandet av chefen för avdelningen för radiokemi vid fakulteten för kemi vid Lomonosov Moscow State University, motsvarande medlem av Ryska vetenskapsakademin Stepan Kalmykov, verkar rimligt. Han tror att en högren lösning av radionuklid kunde ha kommit in i atmosfären från en medicinsk anläggning eller ett företag där radiofarmaka bearbetas eller produceras. Detta kunde ha hänt i det skede av den tekniska processen där rutenium förvandlas till en aerosol - på grund av sin flyktighet kan det spridas ut i atmosfären. Även om andra experter säger att det inte ser ut som ett läckage av rutenium avsett för medicinska ändamål (det används i strålbehandling): molnet är för stort. Men en olycka med kärnbränsle eller dess avfall är praktiskt taget uteslutet, säger experten.

Och viceguvernören i Chelyabinsk-regionen Oleg Klimov rapporterade att "den 25 september, även innan rapporter om rutenium i Europa, registrerades koncentrationer av rutenium vid kontrollposter i södra Ural. Deras storlek är 20 tusen gånger mindre än den tillåtna årliga dosen. Kontrollen visade att detta är rent rutenium, som kom till oss från ett annat ställe”, konstaterade Oleg Klimov. "Situationen är artificiellt spänd och har ingen grund."

Kanske borde rädda européer leta efter en källa i ett annat land? Men det visar sig att i den gamla världen är företag som har något att göra med att arbeta med radioaktiva ämnen strikt klassificerade. Vi vet allt, och ryska meteorologer blev offer för denna öppenhet, som konstaterade att ja, innehållet av ruteniumisotoper vid två insamlingsplatser överskred bakgrunden från föregående månad med hundratals gånger. När det gäller radioaktiva ämnen ser allt detta skrämmande ut för amatörer. Och en specialist som tittar på siffrorna förstår att både i Ryssland och i Europa var koncentrationen av rutenium-106 tusentals gånger lägre än någon farlig nivå. Och för att inte skrämma folk i framtiden beslutade vi att hädanefter ta med jämförelser med samma maxhalter i rapporteringstabellerna.

Det är osannolikt att fallet med orphan rutenium kommer att lösas. Strålning är bara en bakgrund för hypen här. I februari gick trots allt ett moln av jodisotopen, mycket farligare än rutenium, över Europa, men har någon hört talas om det?
Källa

0

Följ oss

Sergeeva Ekaterina

Historien om upptäckten av Ruthenium och dess egenskaper.

Ladda ner:

Förhandsvisning:

"Kazan kemiskt element (ruthenium)"

Sergeeva Ekaterina Yurievna

Statens autonoma utbildningsinstitution "Chistopol Polytechnic College"

Chef Ionycheva A.L.

ANTECKNING

I detta arbete var jag intresserad av historien om upptäckten, egenskaperna och möjliga användningsområden för det kemiska elementet Ruthenium, som upptäcktes av Karl Karlovich Klaus i det kemiska laboratoriet vid Kazan University och med rätta kan kallas det kemiska elementet i Kazan. 2011 utropades till kemins år av UNESCO, studenter i Kazan och Republiken Tatarstan bör komma ihåg denna klart extraordinära händelse i den mer än 1000-åriga historien om staden Kazan Och den enda personen i Ryssland, K.K. Klaus, som upptäckte ett naturligt kemiskt element, särskilt eftersom han med rätta anses vara en av grundarna av den kemiska skolan i Kazan.

Det här ämnet verkade intressant och relevant för oss också därför

Ruthenium är en av representanterna för platinametallerna, men var den senast upptäckta. Upptäckten av Ruthenium innebar stora svårigheter.

För att upptäcka ett nytt element i platinagruppen - rutenium - på Klaus tid var man tvungen att ha extrem iakttagelse, insikt, hårt arbete, uthållighet och subtil experimentell konst. Klaus, en av de första lysande företrädarna för kemisk vetenskap vid det då unga Kazan-universitetet, hade alla dessa egenskaper i hög grad.

När vi studerade problemet använde vi material från internetresursen: World of Chemistry-webbplatsen, Wiktionary, Popular Library of Chemical Elements, Nauka Publishing House, 2011.

Under naturvetenskapsveckan höll vi (bland annat) en vetenskaplig och praktisk konferens: ”Stora kemister och deras upptäckter”, där forskningsarbeten och ett antal presentationer presenterades, vilket blev en god hjälp i lärarnas arbete. och studenters intresse för att studera kemi och andra naturvetenskaper.

Kazan kemiskt element (ruthenium)

"För att upptäcka ett nytt element i platinagruppen, rutenium, på Klaus tid, var man tvungen att ha extrem observation, insikt, hårt arbete, uthållighet och subtil experimentell konst. Klaus, en av de första lysande företrädarna för kemisk vetenskap vid det då unga Kazan-universitetet, hade alla dessa egenskaper i hög grad.”

Akademiker A.E. Arbuzov

Historien om upptäckten av rutenium

Ruthenium var det första kemiska grundämnet som upptäcktes av den ryske kemisten Karl Karlovich Klaus. Ruthenium är en representant för platinametallerna och var den sista som upptäcktes.

Forskningen utfördes av A. Snyadetsky, en polack till nationalitet, och den ryske vetenskapsmannen K.K. Klaus. E.F. gav stor hjälp till vetenskapsmannen. Kankrin, som vid den tiden innehade posten som finansminister

K.K. Klaus

Det var han som försåg Klaus med resterna av rå platina, från vilken vetenskapsmannen isolerade platina, såväl som andra metaller: rodium, palladium, iridium och osmium. Utöver dessa metaller isolerade han även en blandning av andra, som enligt Klaus ska innehålla ett nytt, ännu okänt ämne. Kemisten upprepade experimenten från G.V. Ozanne, och sedan, efter att ha utvecklat sin egen experimentella plan, fick han ett nytt kemiskt element, rutenium. Och återigen skickade han ett brev till I. Bercellius, men han, som första gången, höll inte med om Klaus argument. Men den ryske kemisten lyssnade inte på Bercellius argument och bevisade att han hade upptäckt ett nytt kemiskt element i platinagruppen. Och 1845 erkände Bercellius upptäckten av rutenium.

Ett kemiskt grundämne är uppkallat efter Ryssland (det latinska namnet för Ryssland är Ruthenia)

På begäran av finansministeriet började professor Karl Karlovich Klaus vid Kazan University 1841 söka efter ett sätt att bearbeta resterna av platinamalmer som samlats vid St. Petersburgs myntverk för att mer fullständigt utvinna platina. Ett år tidigare, genom insatser från rektor Lobachevsky, uppfördes en separat tvåvåningsbyggnad med en enorm källare, utrustad med den modernaste utrustningen, för det kemiska laboratoriet.

Klaus fastställde sammansättningen av platinamalmrester och utvecklade metoder för att separera och erhålla rena platinametaller. Klaus var tvungen att övervinna exceptionella experimentella svårigheter med tanke på kunskapsnivån på den tiden. Dessutom var arbetet hälsofarligt, eftersom extremt giftiga ämnen bildades vid bearbetning av malmer.

Bland de isolerade komponenterna upptäckte Klaus en tidigare okänd metall. Han studerade egenskaperna hos både själva metallen och dess föreningar, bestämde dess atomvikt med särskild omsorg och utvecklade en metod för dess isolering och rening. År 1844 publicerade Klaus sina resultat och döpte det nya kemiska grundämnet rutenium efter Ryssland. Världsvetenskapssamfundet accepterade ursprungligen denna upptäckt med tvivel, eftersom många element "upptäcktes" av misstag.

Det var inte förrän 1846, när Klaus publicerade en ny artikel om ytterligare studier av rutenium, som hans upptäckt var allmänt accepterad. Snart tilldelades Kazan-professorn Demidov-priset av den ryska vetenskapsakademin för forskning inom området platinametaller. Dess värde på 10 000 rubel var då mycket större än det nuvarande Nobelpriset.

Kemiskt laboratorium vid Kazan University, där Klaus arbetade 1842. Hundra år senare började det framtida Kurchatov-institutet sitt arbete i detta rum.

Att få rutenium

Separation av platinametaller och erhållande av dem i sin rena form (raffinering) är en mycket svår uppgift, som kräver mycket arbete, tid, dyra reagenser, såväl som hög skicklighet. För närvarande är den huvudsakliga källan till platinametaller sulfidkoppar-nickel malmer. Som ett resultat av deras komplexa bearbetning smälts de så kallade "grova" metallerna - förorenat nickel och koppar. Under deras elektrolytiska raffinering ansamlas ädelmetaller i form av anodslam, som skickas för raffinering.

En betydande källa till rutenium för dess utvinning är dess separation från klyvningsfragment av kärnmaterial (plutonium, uran, torium), där dess innehåll når 250 gram per ton "bränt" kärnbränsle.

Fysiska egenskaper hos rutenium.

När det gäller eldfasthet (smälta 2250 °C) är rutenium endast sämre än flera element - rhenium, osmium, volfram.

De mest värdefulla egenskaperna hos Ruthenium är eldfasthet, hårdhet, kemisk beständighet och förmågan att påskynda vissa kemiska reaktioner. De mest typiska föreningarna är de med valenserna 3+, 4+ och 8+. Tenderar att bilda komplexa föreningar. Den används som katalysator, i legeringar med platinametaller, som material för vassa spetsar, för kontakter, elektroder och i smycken.

Kemiska egenskaper hos rutenium.

Ruthenium och osmium är spröda och mycket hårda. När de utsätts för syre och starka oxidationsmedel bildar de oxiderna RuO4 och OsO4. Dessa är smältbara gula kristaller. Ångorna från båda föreningarna har en stark, obehaglig lukt och är mycket giftiga. Båda föreningarna avger lätt syre och reduceras till RuO2 och OsO2 eller till metaller. Med alkalier ger RuO4 salter (rutenater). Ruteniumforskning ställer tre utmaningar för kemister idag:

Uppgift nr 1: Hur blir man av med rutenium?

Ruthenium har många värdefulla och intressanta egenskaper. I många mekaniska, elektriska och kemiska egenskaper kan den konkurrera med många metaller och till och med med platina och guld. Men till skillnad från dessa metaller är rutenium väldigt ömtåligt, och därför har det ännu inte varit möjligt att göra några produkter av det. Uppgift nr 1 har tilldelats kärnteknikforskare.

Radioaktiva isotoper av rutenium finns inte i naturen, men de bildas som ett resultat av klyvning av uran- och plutoniumkärnor i reaktorer i kärnkraftverk, ubåtar, fartyg och under explosioner av atombomber. Ur en teoretisk synvinkel är detta faktum verkligen intressant. Den har till och med en speciell "lust": alkemisternas dröm har gått i uppfyllelse - en oädel metall har förvandlats till en ädel. Faktum är att nuförtiden kastar plutoniumproduktionsanläggningar ut tiotals kilogram av ädelmetallen rutenium. Men den praktiska skada som denna process förorsakar kärntekniken skulle inte vara värd det även om det var möjligt att använda allt rutenium som produceras i kärnreaktorer till bra användning.

Varför är rutenium så skadligt?

En av de främsta fördelarna med kärnbränsle är dess reproducerbarhet. Som bekant, när uranblock "bränns" i kärnreaktorer, bildas ett nytt kärnbränsle - plutonium. Samtidigt bildas också "aska" - fragment av klyvningen av urankärnor, inklusive ruteniumisotoper. Aska måste naturligtvis bort.

Ruthenium börjar gradvis migrera ner i marken, vilket skapar faran för radioaktiv kontaminering på stora avstånd från reservoaren. Samma sak händer när fragment grävs ner i gruvor på stora djup. Radioaktivt rutenium, som har (i form av vattenlösliga nitrosoföreningar) extrem rörlighet, eller rättare sagt migrationsförmåga, kan färdas väldigt långt med grundvattnet.

Fysiker, kemister, teknologer och särskilt radiokemister i många länder ägnar mycket uppmärksamhet åt kampen mot radioaktivt rutenium. Vid I och II internationella konferenser om fredlig användning av atomenergi i Genève ägnades flera rapporter åt detta problem. Det finns dock fortfarande ingen anledning att betrakta kampen mot rutenium som framgångsrikt avslutad, och uppenbarligen kommer kemister att behöva arbeta mycket mer för att detta problem ska överföras till kategorin äntligen löst.

Uppgift nr 2: ytterligare studie av ruteniums kemi och dess föreningar.

Den extraordinära relevansen av uppgift nr 1 tvingar forskare att penetrera allt djupare in i ruteniums kemi och dess föreningar.

Ruthenium är ett sällsynt och mycket spårämne. Det är det enda mineral som är känt för att bildas under naturliga förhållanden. Detta är laurite RuS 2 – ett mycket hårt, tungt, svart ämne som är extremt sällsynt i naturen. I vissa andra naturliga föreningar är rutenium bara en isomorf förorening, vars mängd som regel inte överstiger tiondels procent. Små föroreningar av ruteniumföreningar upptäcktes i koppar-nickelmalmer i den kanadensiska Sedbury-fyndigheten och sedan i andra gruvor.

En av de mest anmärkningsvärda kemiska egenskaperna hos rutenium är dess många valenstillstånd. Den lätta övergången av rutenium från ett valenstillstånd till ett annat och överflöd av dessa tillstånd leder till den extrema komplexiteten och originaliteten hos ruteniumkemin, som fortfarande är full av många tomma fläckar.

Den sovjetiske vetenskapsmannen Sergei Mikhailovich Starostin ägnade hela sitt liv åt att studera ruteniums kemi och dess föreningar. Det var han som slog fast att de enorma svårigheter som uppstår när man separerar rutenium från plutonium och uran är förknippade med bildandet och egenskaperna hos ruteniumnitroso-komplex.

Vissa forskare föreslår att det kommer att vara möjligt att isolera oorganiska polymerer baserade på ruteniumnitroso-komplex.

För flera decennier sedan gav ruteniumkomplex viktiga tjänster till teorin om kemi, och blev en utmärkt modell med vilken Werner skapade sin berömda koordinationsteori. Kanske kommer polymerföreningar av rutenium att fungera som en modell för att skapa teorin om oorganiska polymerer.

Utmaning #3: Användning av rutenium

Var används rutenium och vilka är utsikterna för dess användning?

Rutenium, liksom platina och palladium, har katalytiska egenskaper, men skiljer sig ofta från dem i större selektivitet och selektivitet. Heterogen katalys använder metallen rutenium och dess legeringar. De mest effektiva katalysatorerna erhålls genom avsättning av rutenium på olika underlag med högt utvecklade ytor. I många fall används det tillsammans med platina för att öka dess katalytiska aktivitet. En legering av rodium, rutenium och platina påskyndar oxidationen av ammoniak vid produktionen av salpetersyra. Rutenium används för syntes av cyanväte från ammoniak och metan, för att erhålla mättade kolväten från väte och kolmonoxid. En metod för polymerisation av eten på en ruteniumkatalysator har patenterats utomlands.

Ruteniumkatalysatorer har blivit viktiga för reaktionen för att producera glycerol och andra flervärda alkoholer från cellulosa genom hydrering.

Organometalliska föreningar av rutenium används i homogen katalys för olika hydreringsreaktioner, och vad gäller selektivitet och katalytisk aktivitet är de inte sämre än erkända rodiumbaserade katalysatorer.

Den främsta fördelen med ruteniumkatalysatorn är dess höga selektivitet. Det är detta som gör att kemister kan använda rutenium för att syntetisera en mängd olika organiska och oorganiska produkter. Rutheniumkatalysatorn börjar på allvar konkurrera med platina, iridium och rodium.

Element nr 44 är något mindre kapabelt inom metallurgi, men det används även inom denna industri. Små tillsatser av rutenium ökar vanligtvis legeringens korrosionsbeständighet, styrka och hårdhet. Oftast introduceras det i metaller från vilka kontakter för elektroteknik och radioutrustning görs. En legering av rutenium och platina har funnits i bränslecellerna hos vissa amerikanska konstgjorda jordsatelliter. Legeringar av rutenium med lantan, cerium, skandium och yttrium har supraledning. Termoelement tillverkade av en legering av iridium och rutenium kan mäta de högsta temperaturerna.

Mycket kan förväntas av användningen av ruteniumbeläggningar som appliceras i form av ett tunt skikt (film) på olika material och produkter. En sådan film förändrar avsevärt produkternas egenskaper och kvalitet, ökar deras kemiska och mekaniska motstånd, gör dem korrosionsbeständiga, förbättrar dramatiskt elektriska egenskaper etc. Tunna beläggningar gjorda av ädelmetaller, inklusive rutenium, har de senaste åren blivit allt viktigare inom olika områden inom elektronik, radio- och elektroteknik, den kemiska industrin och även inom smycken.

En intressant egenskap hos ruteniummetall - att absorbera och passera väte - kan framgångsrikt användas för att extrahera väte från en blandning av gaser och erhålla ultrarent väte.

Många ruteniumföreningar har fördelaktiga egenskaper. Vissa av dem används som tillsatser i glas och emaljer som permanenta färgämnen; ruteniumklorider, till exempel, ökar luminescensen av luminol, ruteniumpolyaminer har fluorescerande egenskaper, Na2 2H2O-salt är ett piezoelektriskt, RuO4 är ett starkt oxidationsmedel. Många ruteniumföreningar har biologisk aktivitet.

"Evig" fjäder

Reservoarpennas spetsar gnuggar ständigt mot papperet och slits därför av. För att göra pennan verkligen "evig" är spetsen lödd. Vissa legeringar för lödning av "eviga" fjädrar inkluderar rutenium. Utöver det innehåller dessa legeringar volfram, kobolt och bor.

Ruthenium används också vid tillverkning av legeringar för kompassnålsstöd. Dessa legeringar måste vara hårda, starka och motståndskraftiga. Bland naturliga mineraler har det mycket sällsynta osmiska iridiumet sådana egenskaper. Konstgjorda material för kompassnålar, tillsammans med osmium och iridium, och ibland andra metaller, inkluderar element nr 44 - rutenium.

Det finns kontakt!

Inom elektroteknik har koppar länge använts för kontakter. Det är ett idealiskt material för att överföra starka strömmar. Så vad händer om kontakterna efter en viss tid blir belagda med kopparoxid? Du kan torka av dem med sandpapper och de kommer att glänsa igen, som nya. Det är en annan sak i svagströmsteknik. Här kan eventuell oxidfilm på kontakten störa driften av hela systemet. Därför är kontakter för låga strömmar gjorda av palladium eller en silver-palladiumlegering. Men dessa material har inte tillräcklig mekanisk styrka. Tillsatsen av små mängder rutenium (1...5%) till legeringarna ger kontakterna hårdhet och styrka. Detsamma gäller glidkontakter, som måste stå emot nötning väl.

Rutheniumröd.

Detta är namnet på ett oorganiskt färgämne, som är en komplex ammoniumklorid av rutenium.Ruteniumrött används i studier inom anatomi och histologi (vetenskapen om levande vävnader). En lösning av detta färgämne, när den späds 1:5000, färgar pektinämnen och vissa tyger i rosa och röda toner. Tack vare detta kan forskaren skilja dessa ämnen från andra och bättre analysera den sektion som undersökts under mikroskop.

Användning av rutenium för odling av grafen.

Forskare från Brookhaven National Laboratory (USA) har visat att under den epitaxiella tillväxten av grafen bildas makroskopiska grafenregioner på Ru(0001)-ytan. I det här fallet sker tillväxt lager för lager, och även om det första lagret är starkt kopplat till substratet, interagerar det andra praktiskt taget inte med det och behåller alla unika egenskaper hos grafen.
Syntesen bygger på att kolets löslighet i rutenium är starkt temperaturberoende. Vid 1150 °C är rutenium mättat med kol, och när temperaturen sjunker till 825 °C kommer kol till ytan, vilket resulterar i bildandet av grafenöar som är större än 100 mikron. Öarna växer och förenas, varefter tillväxten av det andra lagret börjar.

Förhandsvisning:

För att använda presentationsförhandsvisningar, skapa ett konto för dig själv ( konto) Google och logga in: https://accounts.google.com

Bildtexter:

Kazan kemiskt element - Ruthenium.

Syfte med arbetet: Utforska historien om upptäckten av rutenium Studera grundämnets egenskaper och huvudsakliga användningsområden.

Ruthenium var det första kemiska grundämnet som upptäcktes av den ryske kemisten Karl Karlovich Klaus. Ruthenium är en representant för platinametallerna och var den sista som upptäcktes. K.K. Klaus

Kemiskt laboratorium vid Kazan University, där Klaus arbetade 1842. Hundra år senare, i detta rum, började det framtida Kurchatov-institutet sitt arbete.

Ruthenium (lat. Ruthenium), Ru, kemiskt element i grupp VIII i Mendeleevs periodiska system, atomnummer 44, atommassa 101,07; en av platinametallerna. Ett kemiskt grundämne fick sitt namn efter Ryssland (det latinska namnet för Ryssland är Ruthenia)

Rutenium (baserat på innehållet i platinamalmer) är den sällsynta bland platinametallerna. Det upptäcktes av Kazan-professorn Klaus, som 1844 hittade ett nytt element i resterna av Ural platinamalm, som han kallade rutenium (från det sena latinska Ruthenia - Ryssland). Klaus fick rutenium i sin rena form, studerade dess kemiska egenskaper, bestämde dess atomvikt och påpekade likheterna mellan triaderna rutenium - rodium - palladium och osmium - iridium - platina.
Ruthenium är en satellit av platina. Det finns huvudsakligen i osmiridium - återstoden efter separation av platinamalmer med aqua regia. Mycket sällan finns det i form av ett oberoende mineral - laurit, ruteniumsulfid RuS 2 innehållande osmium.

Mottagande:

Rester från platinaraffinering eller kopparelektroraffinering omvandlas till (NH 4) 2, som kalcineras till RuO 2, den senare reduceras med väte.
I kolloidalt tillstånd kan rutenium erhållas genom att reducera dess salter med hydrazin i närvaro av gummi arabicum eller akrolein.
För närvarande kan ruteniumkällan också vara använt bränsle från kärnkraftverk, eftersom det är en av klyvningsprodukterna av kärnmaterial (plutonium, uran, torium).

Fysikaliska egenskaper:

Ruthenium, beroende på metoden för dess framställning, är en matt grå eller silvervit glänsande metall med extremt hög hårdhet; Dessutom är den så ömtålig att den lätt kan malas till pulver. Det är mycket eldfast och smälter vid en mycket högre temperatur än platina. I en elektrisk båge, under smältning, avdunstar Ru samtidigt. Den går även över i gasfasen vid kraftig kalcinering i luft, men i detta fall är det inte metall som flyger utan tetroxid som är stabil vid mycket höga temperaturer.

Kemiska egenskaper:

I frånvaro av atmosfäriskt syre påverkar ingen syra, inte ens aqua regia, rutenium. Men saltsyra innehållande luft löser den långsamt vid vanliga temperaturer, och vid 125° (i ett förseglat rör) till och med ganska snabbt. Vid upphettning i luft blir rutenium svart på grund av ytoxidation. Fluor verkar på pulveriserat rutenium redan under röd värmetemperatur och klor - vid röd värme. Pulveriserat rutenium reagerar med svavel endast om speciella villkor. Med fosfor bildar den föreningen RuP2 och RuP och Ru2P; med arsenik, precis som platina, ger rutenium diarsenid RuAs 2. Alkalier i närvaro av syre eller ämnen som lätt avger syre, till exempel blandningar av KOH med KNO 3 eller K 2 CO 3 med KCIO 3, samt peroxider, till exempel Na 2 O 2 eller BaO 2, verkar kraftigt på rutenium vid höga temperaturer och bildar nim rutenater(VI) M 1 2 RuO 4 . Tc2O7.

De viktigaste anslutningarna:

Ruteniumdioxid RuO 2 erhålls i form av ett blåsvart pulver genom att värma pulvriserat rutenium, klorid eller sulfid i en ström av syre. Vid låga temperaturer reduceras RuO 2 av väte, vid mycket höga temperaturer börjar RuO 2 sönderdelas till rutenium och syre.
Ruteniumtetroxid RuO 4 erhålls genom att passera klor genom en lösning av alkalimetallrutenater eller genom att tillsätta överskott av alkali till lösningar av ruteniumsalter; det bildar gula nålar som smälter vid 25° till en orange vätska. Vid uppvärmning till cirka 108° sönderdelas RuO 4 till RuO 2 och O 2 med en kraftig explosion. Ruteniumtetroxid reagerar extremt kraftigt med organiska ämnen, och dess reaktion med alkohol sker explosivt.
Ruteniumpentakarbonyl Ru(CO) 5 är en flyktig vätska, brandfarlig i luft. Används för att applicera Ru-beläggningar på glas, keramik och metaller.
Ruteniumkomplexföreningar mycket många. I synnerhet kan det bilda en bindning i dem även med en så ovanlig ligand som molekylärt kväve, vilket till exempel bildar en Cl2-förening.

Ansökan:

Produktion av katalysatorer, dekorativa och skyddande beläggningar, legeringar. Små tillsatser av rutenium ökar i allmänhet legeringens korrosionsbeständighet, styrka och hårdhet, vilket är värdefullt för produktion av slitstarka elektriska kontakter.
Årlig ruteniumproduktion 2009 uppskattades till cirka 18 ton.

G. Elfimova

Se även:
Fedorenko N.V. K.K. Klaus: upptäckten av rutenium. Kemi i skolan, 1977, nr 4
Shulchus A. Flera berättelser om upptäckten av rutenium Kemi i skolan, 2010, nr 9 s. 79