Ru ідентифікує хімічний елемент рутеній з атомним номером 44. Це рідкісний перехідний метал платинової групи періодичної таблиці. Рутеній, як і інші метали платинової групи, інертний до більшості інших сполук. У Казанському державному університеті цей елемент був відкритий у 1844 році хіміком німецького балтійського походження Карлом Ернстом Клаусом і назвав його російською мовою рутеній. Рутеній зазвичай є другорядним компонентом платинових руд; Річний обсяг виробництва, який у 2009 році становив 19 тонн, у 2017 році зріс до 35,5 тонн. Більшість виробленого рутенію використовується в товстоплівкових резисторах і зносостійких електричних з’єднаннях. Рутеній відіграє незначну роль у платинових сплавах і як каталізатор у хімії.
Покривний шар для екстремальних ультрафіолетових фотошаблонів є новим використанням рутенію. В Уральських горах, а також у Північній і Південній Америці рутеній зазвичай зустрічається в рудах з іншими металами платинової групи. Пентландит, видобутий у Садбері, Онтаріо, і родовища піроксеніту в Південній Африці містять невеликі, але значні кількості матеріалу.
Фізичні властивості рутенію
Зовнішня оболонка рутенію містить лише один електрон (останній електрон знаходиться в підоболонці), на відміну від усіх інших елементів групи 8, у яких є два електрони. Сусідні метали, ніобій, молібден і родій, також виявляють цю аномалію.
Молекулярний склад рутенію
Рутеній має чотири різні кристалічні структури, він не темніє при нормальних налаштуваннях, але окислюється при 800 °C. Коли рутеній розчиняється в розплавлених лугах, рутенати (RuO4-2 ) виробляється. Галогени замість кислот (у тому числі царської горілки) атакують його при високих температурах. Фактично, окислювачі є найшвидшими нападами на рутеній. Платина і паладій можуть стати твердішими, якщо додати сліди рутенію. Невелике додавання рутенію значно покращує корозійну стійкість титану. Для покриття металу можна використовувати як гальванічне покриття, так і термічну деградацію. Відомо, що рутеній-молібденовий сплав є надпровідним при температурах нижче 10,6 К.
Це перша група зліва в таблиці, де перехідні метали другого та третього порядку демонструють помітні відмінності в хімічній поведінці. Рутеній є єдиним перехідним металом 8d, який може приймати ступінь окислення групи +4, і навіть тоді він менш стабільний, ніж важчий осмій. Рутеній, на відміну від осмію, може утворювати лише водні катіони з нижчими ступенями окиснення +2 і +3, наприклад залізо.
Оскільки підоболонка 4d заповнена більш ніж наполовину, а електрони менше сприяють утворенню металевих зв’язків, рутеній є першим металом, який має тенденцію до зниження температур плавлення та кипіння, а також ентальпії атомізації в перехідних металах 4d після максимуму, який спостерігається в молібдені.
Через наполовину заповнену конфігурацію [Kr]4d55s2 попередній елемент, технецій, має аномально низьке значення поза трендом, але не поза трендом у серії 3d, оскільки марганець знаходиться в серії переходів 4d. Рутеній є парамагнітним за температури навколишнього середовища, на відміну від легшого спорідненого заліза, яке вище точки Кюрі.
Ізотопи рутенію
Сім стабільних ізотопів рутенію можна знайти в природних формах. Також ідентифіковано 34 радіоактивних ізотопу. 373,59Ru з періодом напіврозпаду 106 дня, 39,26Ru з періодом напіврозпаду 103 дня і 2,9Ru з періодом напіврозпаду 97 дня є найбільш стабільними з цих радіоізотопів.
Охарактеризовано ще п'ятнадцять радіоізотопів зі значеннями від 89.93 u (90Ru) до 114.928 115 u (95Ru). За винятком 1.643Ru (період напіврозпаду: 105 години) і 4.44Ru (період напіврозпаду: XNUMX години), більшість із них мають період напіврозпаду менше п’яти хвилин.
Бета-випромінювання є основною формою розпаду після захоплення електрона, який відбувається перед найпоширенішим ізотопом 102Ru. Технецій є основним продуктом розпаду перед 102Ru, а родій є наступним основним продуктом розпаду.
Уранове або плутонієве ядро розщеплюється, утворюючи 106Ru. Високі рівні 106Ru, виявлені в атмосфері, пов’язують із звинуваченнями про незареєстровану ядерну аварію в Росії в 2017 році.
Наявність рутенію
Рутеній є відносно рідкісним елементом, який становить лише 100 частин на трильйон земної кори та є 78-м найпоширенішим елементом. В Уральських горах, а також у Північній і Південній Америці цей елемент зазвичай зустрічається в рудах з іншими металами платинової групи. Як пентландит, видобутий у Садбері, Онтаріо, Канада, так і родовища піроксеніту в Південній Африці містять невеликі, але комерційно значні кількості цього мінералу. Рутеній є надзвичайно рідкісним мінералом у своїй початковій формі (Ir заповнює деякі структурні пустоти Ru).
З огляду на те, що період напіврозпаду найстабільнішого радіоізотопу рутенію становить «лише» близько року, а ядерний поділ утворює досить велику кількість рутенію, часто пропонуються вилучення рутенію з відпрацьованого палива. Природний ядерний реактор ділення, що працював в Окло, Габон, близько двох мільярдів років тому, також містить незвичайне родовище рутенію. Насправді одним із багатьох методів, які використовувалися в геологічному минулому для визначення того, коли в цій області відбулася ланцюгова реакція ядерного поділу, було виявлене там співвідношення ізотопів рутенію.
В Окло більше не видобувають уран, і не було докладено жодних значних зусиль для видобутку металів платинової групи, знайдених тут.
Джерело: Вікіпедія
Günceleme: 10/05/2023 21:10