Ru identifitseerib keemilise elemendi ruteeniumi aatomnumbriga 44. See on haruldane üleminekumetall perioodilisuse tabeli plaatina rühmast. Ruteenium, nagu ka teised plaatinarühma metallid, on enamiku teiste ühendite suhtes inertne. Kaasani Riiklikus Ülikoolis avastas elemendi 1844. aastal saksa-balti päritolu keemik Karl Ernst Claus ja nimetas selle vene keeles ruteeniumiks. Ruteenium on tavaliselt plaatinamaakide väike komponent; Aastane toodangumaht, mis 2009. aastal oli 19 tonni, kasvas 2017. aastal 35,5 tonnini. Suurem osa toodetud ruteeniumist kasutatakse paksukiletakistites ja kulumiskindlates elektriühendustes. Ruteeniumil on plaatinasulamites ja keemias katalüsaatorina väike roll.
Ultraviolettfotomaskide kattekiht on ruteeniumi uus kasutusala. Uurali mägedes, aga ka Põhja- ja Lõuna-Ameerikas leidub ruteeniumi tavaliselt maakides koos teiste plaatinarühma metallidega. Ontarios Sudburys kaevandatud pentlandiit ja Lõuna-Aafrika pürokseeniidimaardlad sisaldavad mõlemad väikeses, kuid märkimisväärses koguses materjali.
Ruteeniumi füüsikalised omadused
Ruteeniumi välimine kest sisaldab ainult ühte elektroni (viimane elektron on alamkestas), erinevalt kõigist teistest 8. rühma elementidest, millel on kaks elektroni. Seda anomaaliat näitavad ka lähedalasuvad metallid, nioobium, molübdeen ja roodium.
Ruteeniumi molekulaarne koostis
Ruteeniumil on neli erinevat kristallstruktuuri, tavaseadetes ta ei tumene, vaid oksüdeerub 800 °C juures. Kui ruteenium lahustub sulaleelistes, rutenaadid (RuO4-2 ) toodetakse. Hapete asemel halogeenid (sh aqua regia) ründavad seda kõrgel temperatuuril. Tegelikult on oksüdeerivad kemikaalid ruteeniumi kiireimad ründajad. Plaatina ja pallaadium võivad ruteeniumi jääkide lisamisel muutuda kõvemaks. Ruteeniumi tagasihoidlik lisamine parandab oluliselt titaani korrosioonikindlust. Metalli katmiseks võib kasutada nii galvaniseerimist kui ka termilist lagunemist. Ruteeniumi-molübdeeni sulam on teadaolevalt ülijuhtiv temperatuuril alla 10,6 K.
See on esimene rühm tabeli vasakult, kus teise ja kolmanda järgu siirdemetallid näitavad märkimisväärseid erinevusi keemilises käitumises. Ruteenium on ainus 8d siirdemetall, mis võib võtta +4 rühma oksüdatsiooniastme ja isegi siis on see vähem stabiilne kui raskem osmium. Ruteenium, erinevalt osmiumist, suudab toota ainult +2 ja +3 madalama oksüdatsiooniastmega vesikatioone, näiteks rauda.
Kuna 4d alamkest on enam kui pooleldi täis ja elektronid panustavad metalli sidemesse vähem, on ruteenium esimene metall, mille sulamis- ja keemistemperatuurid, samuti 4d siirdemetallide pihustusentalpia väheneb pärast molübdeenis nähtud maksimumi.
Pooltäidetud [Kr]4d55s2 konfiguratsiooni tõttu on eelmisel elemendil tehneetsiumil trendist väljas ebanormaalselt madal väärtus, kuid mitte 3d-seeria trendist väljas, kuna mangaan on 4d üleminekuseerias. Ruteenium on ümbritseval temperatuuril paramagnetiline, erinevalt kergemast analoogsest rauast, mis on Curie punktist kõrgemal.
Ruteeniumi isotoobid
Looduslikult esinevates vormides võib leida ruteeniumi seitset stabiilset isotoopi. Samuti on tuvastatud 34 radioaktiivset isotoopi. 373,59Ru poolväärtusajaga 106 päeva, 39,26Ru poolväärtusajaga 103 päeva ja 2,9Ru poolväärtusajaga 97 päeva on neist radioisotoopidest kõige stabiilsemad.
Iseloomustatud on veel 89.93 radioisotoopi, mille väärtused on vahemikus 90 u (114.928 Ru) kuni 115 95 u (1.643 Ru). Välja arvatud 105Ru (poolestusaeg: 4.44 tundi) ja XNUMXRu (poolväärtusaeg: XNUMX tundi), on enamikul neist poolväärtusaeg alla viie minuti.
Beeta-emissioon on peamine lagunemise vorm pärast elektronide püüdmist, mis toimub enne kõige tavalisemat isotoopi 102Ru. Tehneetsium on peamine lagunemissaadus enne 102Ru ja roodium on järgmine suurem lagunemissaadus.
Uraani- või plutooniumituum jaguneb 106Ru tootmiseks. Atmosfääris avastatud kõrget 106Ru taset on seostatud väitega, et 2017. aastal toimus Venemaal teatamata tuumaõnnetus.
Ruteeniumi saadavus
Ruteenium on suhteliselt haruldane element, mis moodustab maakoorest vaid 100 osa triljoni kohta ja on 78. kohal kõige levinumalt. Uurali mägedes, aga ka Põhja- ja Lõuna-Ameerikas leidub seda elementi tavaliselt maakides koos teiste plaatinarühma metallidega. Nii Kanadast Ontariost Sudburyst kaevandatud pentlandiit kui ka Lõuna-Aafrika pürokseeniidimaardlad sisaldavad väikeses, kuid kaubanduslikult olulises koguses mineraali. Ruteenium on oma algsel kujul üliharuldane mineraal (Ir täidab osa Ru struktuursest tühimusest).
Arvestades, et ruteeniumi stabiilseima radioisotoobi poolestusaeg on "ainult" umbes aasta ja tuuma lõhustumisel tekib üsna suur kogus ruteeniumi, tehakse sageli ettepanekuid ruteeniumi taaskasutamiseks kasutatud tuumkütusest. Gabonis Oklos umbes kaks miljardit aastat tagasi töötanud looduslik tuumalõhustumisreaktor sisaldab samuti ebatavalist ruteeniumimaardlat. Tegelikult oli üks paljudest geoloogilises minevikus kasutatud meetoditest, et tuvastada, millal selles piirkonnas toimus tuuma lõhustumise ahelreaktsioon, seal avastatud ruteeniumi isotoopide suhe.
Oklos uraani enam ei kaevandata ja siin leitud plaatinarühma metallide ekstraheerimiseks pole tehtud märkimisväärseid jõupingutusi.
Allikas: Wikipedia
Günceleme: 10/05/2023 21:10