Ruthenium ialah yang paling ringan dan paling tidak "mulia" daripada semua logam kumpulan platinum. Ia mungkin unsur yang paling "berbilang" (sembilan keadaan valens diketahui). Walaupun lebih daripada setengah abad sejarah penyelidikan, ia masih menimbulkan banyak persoalan dan masalah kepada ahli kimia moden hari ini. Jadi apakah ruthenium sebagai unsur kimia? Sebagai permulaan, penyimpangan singkat ke dalam sejarah.
Misterius dan kaya
Nama dan sejarah penemuan rutenium berkait rapat dengan Rusia. Pada awal abad ke-20, masyarakat dunia teruja dan bimbang dengan berita bahawa deposit terkaya platinum telah ditemui di Empayar Rusia. Terdapat khabar angin bahawa di Ural pengekstrakan logam berharga ini boleh dilakukan dengan penyodok biasa. Fakta penemuan deposit yang kaya tidak lama lagi disahkan oleh fakta bahawa Menteri Kewangan Rusia, E. F. Kankrin, menghantar dekri tertinggi untuk mencetak syiling dari platinum ke St. Petersburg Mint. Pada tahun-tahun berikutnya, kira-kira satu setengah juta syiling (3, 6 dan 12 rubel) telah dimasukkan ke dalam edaran, untuk pengeluaran yang mana 20 tan logam berharga telah dibelanjakan.
"Penemuan" Ozanne
Profesor Universiti Derpt-Yuryevsky (kini Tartu) Gottfried Ozann mula mengkaji komposisi bijih berharga Ural. Dia membuat kesimpulan bahawa platinum disertai oleh tiga logam yang tidak diketahui - polinomial, polinomial dan ruthenium - nama yang diberikan oleh Ozann sendiri. By the way, dia menamakan yang ketiga sempena Rusia (dari bahasa Latin Ruthenia).
Rakan sekerja Ozanne di seluruh Eropah, diketuai oleh ahli kimia Sweden yang paling berwibawa Jens Berzelius, sangat mengkritik laporan profesor itu. Dalam usaha untuk mewajarkan dirinya, saintis itu mengulangi beberapa siri eksperimennya, tetapi gagal mencapai keputusan yang sama.
Dua dekad kemudian, Profesor Kimia Karl Karlovich Klauss (Universiti Kazan) mula berminat dengan karya Ozanne. Dia mendapatkan kebenaran Setiausaha Perbendaharaan untuk mengambil beberapa paun sisa syiling daripada makmal Mint untuk ujian semula.
Ruthenium unsur kimia Kazan
Ahli akademik Rusia A. E. Arbuzov menyatakan dalam tulisannya bahawa untuk menemui unsur baru pada zaman itu, seorang ahli kimia memerlukan ketekunan dan ketekunan yang melampau, pemerhatian dan wawasan, dan yang paling penting, bakat eksperimen yang halus. Kesemua kualiti di atas sememangnya wujud dalam diri Karl Clauss yang masih muda hingga ke tahap tertinggi.
Penyelidikan saintis juga mempunyai kepentingan praktikal - pengekstrakan tambahan platinum tulen daripada sisa bijih. Setelah membangunkan rancangannya sendiri untuk eksperimen, Klauss menggabungkan bahan bijih dengan peter garam dan mengekstrak unsur larut: osmium, iridium,paladium. Bahagian yang tidak larut terdedah kepada campuran asid pekat ("aqua regia") dan penyulingan. Dalam mendakan besi hidroksida, dia menemui kehadiran logam yang tidak diketahui dan mengasingkannya terlebih dahulu dalam bentuk sulfida, dan kemudian dalam bentuk tulen (kira-kira 6 gram). Profesor itu mengekalkan nama yang dicadangkan oleh Ozann untuk unsur - ruthenium.
Buka dan buktikan
Tetapi ternyata, kisah penemuan unsur kimia ruthenium baru bermula. Selepas penerbitan hasil kajian pada tahun 1844, Clauss mendapat kritikan. Kesimpulan saintis Kazan yang tidak diketahui itu diterima secara ragu oleh ahli kimia terbesar di dunia. Malah menghantar sampel elemen baharu kepada Berzelius tidak menyelamatkan keadaan. Menurut pakar Sweden, ruthenium Clauss hanyalah "sampel iridium yang tidak tulen".
Hanya kualiti cemerlang Karl Karlovich sebagai ahli kimia analitik dan penguji dan beberapa siri kajian tambahan membolehkan saintis itu membuktikan kesnya. Pada tahun 1846, penemuan itu mendapat pengiktirafan dan pengesahan rasmi. Untuk kerjanya, Klauss dianugerahkan Hadiah Demidov dari Akademi Sains Rusia dalam jumlah 10 ribu rubel. Terima kasih kepada bakat dan ketekunan profesor Kazan, ruthenium, unsur pertama yang ditemui di Rusia, telah ditambah ke dalam barisan platinoids.
Penyelidikan lanjut
Masalah utama dalam mengkaji sifat kimia dan fizikal rutenium ialah kandungan yang sangat terhadlogam ini dalam kerak bumi. Sebagai contoh, dalam sisa pengeluaran platinum (bahan kerja Clauss), kandungannya adalah kira-kira 1%. Kebanyakan saintis kimia mengiktiraf ruthenium sebagai bahan yang sangat tidak baik untuk kajian. Banyaknya kebuntuan sering menyebabkan penyelidik menyekat atau menangguhkan kerja mereka.
Saintis Soviet SM Starostin menumpukan seluruh hidupnya untuk mengkaji sifat-sifat logam yang "tidak selesa" dan sebatiannya. Hasil utama aktiviti ahli kimia ialah kesimpulan tentang sifat kompleks ruthenium nitroso dan kesukaran yang berkaitan dengannya dalam memisahkan logam tulen daripada uranium dan plutonium yang disertakan. Apakah rutenium sebagai unsur kimia?
Sifat fizikal
Ruthenium ialah logam yang warnanya, bergantung pada kaedah mendapatkannya, berjulat dari kelabu-kebiruan hingga perak-putih. Beberapa ciri fizikal ruthenium unsur kimia membolehkan kita menganggapnya sebagai bahan unik. Bersama dengan kerapuhan yang tinggi (hablur mudah dikisar menjadi serbuk dengan tangan), rutenium mempunyai kekerasan yang melampau - 6.5 pada skala kekerasan mineralogi sepuluh mata (skala Mohs). Mungkin logam kumpulan platinum yang paling ringan. Ketumpatan ialah 12.45g/cm3. Ia sangat refraktori - suhu peralihan kepada keadaan cecair ialah 2334 ° C. Semasa lebur dalam arka elektrik, penyejatan serentak logam diperhatikan. Semasa pengkalsinan suhu tinggi di udara terbuka, unsur "menguap" dalam bentuktetroksida.
Ruthenium dikelaskan sebagai superkonduktor. Logam menunjukkan rintangan sifar apabila disejukkan kepada 0.47 K. Sifat ini amat penting dari sudut saintifik dan praktikal. Sebagai platinoid, rutenium ialah logam berharga yang sangat menarik.
Elemen Ru
Sifat-sifat logam "Kazan" dalam banyak aspek adalah tipikal bagi wakil-wakil kumpulan VΙΙΙ (platinum). Ruthenium ialah unsur kimia jadual berkala dengan nombor atom 44, dicirikan oleh lengai yang tinggi. Ia mempunyai 7 isotop semula jadi dan 20 tiruan yang stabil dengan nombor jisim dari 92 hingga 113.
Di bawah suhu biasa, ia tidak tertakluk kepada pengoksidaan dan kakisan, asid dan alkali. Apabila dipanaskan melebihi 400 ° C, ia bertindak balas dengan klorin, pada 930 ° C - dengan oksigen. Dengan sesetengah logam, unsur kimia ruthenium membentuk aloi stabil yang dipanggil sebatian antara logam.
Dalam banyak sebatian, ia mempamerkan valens dari sifar hingga lapan. Yang paling penting termasuk rutenium dioksida dan tetroksida, sulfida RuS2 dan fluorida RuF5.
Dalam bentuk logam tulennya, ia mempunyai sifat pemangkin dengan selektiviti tinggi, yang membolehkan ia digunakan untuk sintesis pelbagai jenis bahan organik dan bukan organik. Berfungsi sebagai sorben terbaik untuk hidrogen.
Tersebar di alam semula jadi
Unsur kimia ruthenium dicirikan oleh keterlaluanjarang dan bertaburan di alam semula jadi. Dalam persekitaran semula jadi, ia membentuk satu-satunya mineral yang diketahui, laurit. Ia adalah pepejal dalam bentuk oktahedra hitam besi kecil. Deposit terkaya dan paling terkenal terletak di platinum placers pulau Borneo (Kalimantan). Di Rusia, pembangunan sedang dijalankan di Ural Tengah dan Selatan, di Semenanjung Kola, di Wilayah Krasnoyarsk dan Khabarovsk.
Dalam semua sebatian semula jadi lain, jumlah rutenium tidak melebihi 0.1%. Kesan logam telah ditemui dalam beberapa bijih kuprum-nikel dan batu igneus asid. Sesetengah tumbuhan mempunyai keupayaan untuk menumpukan perhatian dan mengumpul rutenium, antaranya wakil keluarga kekacang menonjol.
Jumlah kandungan unsur dalam kerak bumi, menurut pakar, tidak melebihi 5,000 tan.
Pengeluaran industri
Unsur ruthenium dianggap mulia, dan sumber utama logam adalah batuan sisa daripada pengeluaran platinum. Pemimpin yang tidak dipertikaikan dalam pengekstrakan rutenium (serta platinum) ialah Republik Afrika Selatan. Pembangunan dan pengeluaran logam ini juga dijalankan oleh Rusia, Kanada dan Zimbabwe. Ngomong-ngomong, negara kedua itu menduduki tempat kedua di dunia dari segi rizab platinoids yang diterokai.
Jumlah ruthenium yang dibekalkan ke pasaran adalah antara 17 hingga 20 tan setahun. Kitaran pengeluaran untuk mendapatkan unsur berlangsung kira-kira 6 minggu dan merupakan rantai tindak balas termokimia yang berterusan mengikut satu demi satu.
Teknologi untuk mendapatkanruthenium melalui penyinaran neutron bagi isotop teknetium radioaktif. Tetapi perlu diingatkan bahawa pengasingan logam tulen dan stabil, disebabkan sifat kimianya, ketidakpastian dan pengetahuan yang tidak mencukupi, masih menjadi impian paip.
Aplikasi
Walaupun semua sifat logam mulia dalam rutenium hadir sepenuhnya, unsur tersebut belum mendapat pengedaran yang meluas dalam industri perhiasan. Ia hanya digunakan untuk mengukuhkan aloi dan menjadikan barang kemas mahal lebih tahan lama.
Dari segi jumlah ruthenium yang digunakan, sektor perindustrian adalah dalam susunan berikut:
- Elektronik.
- Elektrokimia.
- Kimia.
Sifat pemangkin unsur mendapat permintaan tinggi. Ia digunakan dalam sintesis asid hidrosianik dan nitrik, dalam pengeluaran hidrokarbon tepu, gliserin dan pempolimeran etilena. Dalam industri metalurgi, aditif ruthenium digunakan untuk meningkatkan sifat anti-karat, untuk memberikan kekuatan kepada aloi, rintangan kimia dan mekanikal. Isotop radioaktif rutenium sering membantu saintis dalam penyelidikan mereka.
Banyak sebatian unsur juga telah digunakan sebagai pengoksida dan pewarna yang baik. Khususnya, klorida digunakan untuk meningkatkan kecerahan.
Kepentingan biologi
Ruthenium mempunyai keupayaan untuk terkumpul dalam sel-sel tisu hidup, terutamanya otot (satu-satunya logam kumpulan platinum). Boleh menimbulkan provokasiperkembangan tindak balas alahan, mempunyai kesan negatif pada membran mukus mata dan saluran pernafasan atas.
Dalam perubatan, logam mulia digunakan sebagai cara untuk mengenali tisu yang terjejas. Ubat berasaskannya digunakan untuk merawat batuk kering dan pelbagai jangkitan yang menjejaskan kulit manusia. Atas sebab ini, ia kelihatan sangat menjanjikan untuk menggunakan keupayaan ruthenium untuk membentuk kompleks nitroso yang stabil dalam memerangi penyakit yang berkaitan dengan kepekatan nitrat yang berlebihan dalam tubuh manusia (hipertensi, arthritis, kejutan septik dan epilepsi).
Siapa yang harus dipersalahkan?
Baru-baru ini, saintis Eropah Barat secara serius mengganggu orang ramai dengan mesej bahawa kandungan isotop radioaktif ruthenium Ru106 sedang berkembang di seluruh benua. Pakar mengecualikan sepenuhnya pendidikan kendirinya dalam suasana. Serta pelepasan tidak sengaja daripada loji kuasa nuklear, sejak itu radionuklid cesium dan iodin semestinya akan hadir di udara, yang tidak disahkan oleh data eksperimen. Kesan isotop ini pada tubuh manusia, seperti mana-mana unsur radioaktif, membawa kepada penyinaran tisu dan organ, perkembangan kanser. Sumber pencemaran yang mungkin, menurut media Barat, terletak di wilayah Rusia, Ukraine atau Kazakhstan.
Sebagai maklum balas, wakil Jabatan Komunikasi Rosatom berkata bahawa semua perusahaan perbadanan negeri itu bekerja dan bekerja seperti biasa. Agensi Tenaga Atom Antarabangsa (IAEA), pada pendapatnya, berdasarkan data pemantauannya sendiri,menganggap semua tuduhan terhadap Persekutuan Rusia tidak berasas.
