РУТЕНИЙ

Содержание
  1. Характеристики и влияние на организм Рутения 106
  2. Характеристика элемента
  3. Области использования
  4. Влияние на организм человека
  5. Инцидент с рутением на Урале
  6. Защита от воздействия
  7. Лечение и вывод из организма
  8. Рутений – свойства благородного металла
  9. История металла
  10. Свойства рутения
  11. Цена и распространенность
  12. Куда идет рутений?
  13. Проблемный рутений
  14. Рутений: стоимость грамма металла и сферы его применения
  15. Где добывается?
  16. Свойства
  17. Ювелирная промышленность
  18. Медицина
  19. Электротехника
  20. Космос
  21. Химия
  22. Стекольная промышленность
  23. Стоимость
  24. Рутений — загадочный, как русская душа
  25. Карл Карлович Клаус, «папа» рутения
  26. Удивительные свойства
  27. Немного химии
  28. Какой он, рутений
  29. Ау, рутений, где ты?
  30. Разделим платиноиды
  31. Применение: от химической промышленности до криминалистики
  32. Купить металл недорого
  33. Рутений – химический элемент: описание, история и состав
  34. Загадочная и богатая
  35. “Открытие” Озанна
  36. Казанский химический элемент рутений
  37. Дальнейшие исследования
  38. Физические свойства
  39. Элемент Ru
  40. Распространение в природе
  41. Промышленное получение
  42. Области применения
  43. Биологическое значение
  44. Кто виноват?

Характеристики и влияние на организм Рутения 106

РУТЕНИЙ

Химический элемент рутений был впервые открыт и описан учёным Карлом Клаусом в 1944 году. Он был получен из платины, добывающейся на рудниках Урала.

Название вещества происходит от латинского названия России — Ruthenia.

Сам этот элемент не опасен для человека, но вот его радиоактивный изотоп под названием рутений-106 обладает губительным воздействием на многие жизненно важные системы организма.

Характеристика элемента

Рутений — это химический элемент и соответствующее ему простое вещество с формулой Ru.

Оно представляет собой драгоценный металл серебристого цвета из группы платиновых, отличающийся высокой инертностью, большой температурой плавления (более 2300 °C) и устойчивостью к воздействию кислот.

В периодической системе его можно найти под атомным номером 44, в восьмой группе пятого периода. Природный рутений состоит из семи изотопов — Ru 96, 98, 99, 100, 101, 102 и 104. Все они перебывают в стабильном состоянии.

Рутений-106, с другой стороны, в натуральном виде не встречается нигде и является крайне опасным радиоактивным элементом. Образуется он при делении ядер урана и плутония в результате цепных реакций — больше всего таких происходит в реакторах электростанций или при взрыве ядерных бомб, также небольшое количество выделяется в двигателях кораблей и подводных лодок.

Период полураспада изотопа — чуть больше года (373 дня и 14 часов), также он претерпевает бета-распад в родий-106, который затем практически мгновенно переходит в палладий-106.

Реакции в этой цепочке сопровождаются сильным бета- и гамма-излучением.

Всё это делает элемент крайне опасным и радиотоксичным — эти характеристики у рутения-106 даже выше, чем у цезия-137, выбросы которого произошли в известных катастрофах на Чернобыльской АЭС и Фукусиме-1.

Области использования

Уникальные физические и химические свойства рутения помогли ему найти применение в некоторых сферах жизни человека. Металл используют для следующих целей:

  • получение сплавов с платиной и другими металлами для создания устойчивых к повреждениям и износу электрических контактов и толстоплёночных резисторов;
  • в качестве элемента-катализатора при химических опытах и очистке воды;
  • для исследования ионных каналов;
  • при строительстве жаропрочных конструкций для космических кораблей и техники;
  • в медицине для лечения опухолей (в том числе раковых), туберкулёза, кожных поражений и других инфекций;
  • добавление в сплавы с титаном, чтобы повысить стойкость последнего к ржавчине.

Радиоактивный изотоп металла Ru 106 тоже может применяться в некоторых сферах производства — при строительстве генераторов спутников и в создании устройств для лечения лучевой болезни и глазных опухолей.

Кроме того, рутений является драгоценным металлом и используется в ювелирной промышленности, обычно в качестве элемента для сплавов.

Добавление небольшого количества этого вещества к основному материалу повышает прочность, твёрдость и износоустойчивость изделия, не оказывая негативного влияния на эстетические качества.

Стоимость металла на рынке гораздо ниже, чем у родственных ему платины и палладия, и составляет около 8 долларов США за грамм.

Влияние на организм человека

Последствия облучения рутением серьёзны и долгосрочны.

Он воздействует не только на текущее здоровье населения, флору и фауну в области заражения, но и на генетический материал, передающийся следующим поколениям.

В сравнении с цезием-137 и некоторыми другими изотопами, период полураспада Рутения-106 не так велик, но и этого времени достаточно для того, чтобы нанести огромный ущерб всей местности распыления.

Симптомы отравления проявляются постепенно и с задержкой, потому влияние рутения-106 на организм человека заметно не сразу. Его описание соответствует общему перечню признаков облучения бета- и гамма-частицами.

Сразу после контакта с элементом могут возникнуть такие симптомы:

  • повышенная температура тела — от 37—38 °C и выше;
  • пониженный показатель артериального давления;
  • диарея и отсутствие аппетита;
  • появление покраснений, высыпаний, мелких ранок и прочих признаков раздражения кожного покрова.

Дальнейшее развитие болезни зависит от характера облучения.

Очень высокие единовременные дозы рутения-106 способны убить в течение 2—4 дней или даже часов, но чаще всего человек погибает за несколько месяцев из-за разрушения клеток костного мозга, кишечника, желудка, сосудов и прочих оралконов, приводящих к их дисфункции и прочим осложняем в виде сепсиса, рака крови и развития злокачественных опухолей. Все нарушения в этом процессе проявляются с задержкой, ситуация может выглядеть так, будто человеку становится лучше (так называемый синдром ходячего трупа), даже если он получил дозу, считающуюся абсолютно смертельной.

При длительном облучении более низкими, но всё ещё опасными дозами, рутений-106 и продукты его распада постепенно накапливаются в организме и проявляют себя с большой задержкой (иногда до полугода или более) в виде различных заболеваний. Ими могут стать:

  • нарушения в работе жёлчного пузыря, печени и желчевыводящей системы;
  • проблемы с потенцией у мужчин, нерегулярный и болезненный менструальный цикл у женщин;
  • стоматит;
  • усталость, сонливость, нарушения сна;
  • спутанность сознания, резкие перепады настроения, эмоциональные срывы и неврозы;
  • выпадения волос и зубов, ломкость ногтей;
  • изменение состава крови: анемия, лейкемия, агранулоцитоз, нарушение сворачиваемости, приводящие к возникновению кровотечений из носа и дёсен в лёгких случаях и множественных кровоизлияний в тяжёлых;
  • сердечно-сосудистые заболевания различного характера, развивающиеся на фоне тахикардии и стабильно низкого артериального давления;
  • повреждение тканей костного мозга;
  • развитие различных онкологических заболеваний;
  • в случае тяжёлого прогрессирующего течения болезни — множественные некрозы, инфекции, сепсис и общая интоксикация организма, в итоге приводящие к смерти.

Обширность воздействия и постепенное проявление симптомов сильно затрудняют диагностику. При отсутствии должного вмешательства от специалистов, радиация медленно разрушает организм на всех уровнях.

Инцидент с рутением на Урале

Одной из причин повышения интереса общественности к действию на человека рутения-106 стал инцидент с участием этого изотопа на Урале.

Поступающая противоречивая информация о дозе радиации и том, откуда она взялась, стала причиной паники и путаницы среди местного населения. Согласно заявлениям исследователей из Германии, облако рутения-106 прошлось по всей Европе, а концентрация была крайне высокой.

Российские СМИ опровергают это утверждение, утверждая, что уровень радиации оставался в пределах установленных норм безопасности.

Первые признаки утечки были обнаружены в конце сентября — начале октября 2017 года.

Согласно утверждениям некоторых, его источником стал завод «Маяк» по производству компонентов ядерного оружия, но его руководство отрицает это, аргументируя тем, что элементы, приводящие к выбросу рутения-106, в производстве не используются. Росгидромет подтвердил опасения немецких специалистов изначально, но потом почти сразу же отказался от своего заявления.

Исследования, запрошенные и проведённые различными организациями, также показали противоречивые результаты.

Согласно некоторым из них, уровень содержания рутения-106 на исследуемой территории превышал обычное значение в сотни раз — если точнее, в 986 и 440 раз в посёлках Аргаяш и Нагорный Челябинский.

Однако другие СМИ отметили, что такое повышение могло возникнуть в результате полного отсутствия рутения на исследуемых территориях в прошлые месяцы. Таким образом, возникновение небольшого, находящегося в пределах нормы количества этого элемента уже стало «возрастанием в сотни раз».

Правда о том, произошло ли облучение территории рутением-106, пока остаётся неясной, как и то, каково было его происхождение.

Радиоактивные волны невидимы, беззвучны, не издают запах, а симптомы их воздействия могут проявиться через месяцы или годы после облучения — в этом одна из основных опасностей подобных катастроф.

Заражённый воздух, вода, пища и бытовые предметы могут накапливать и передавать радиацию спустя месяцы после исчезновения её источника, потому при угрозе контакта с ними стоит соблюдать предельную осторожность.

Защита от воздействия

Ответы на вопросы о том, чем опасен рутений-106 и какая от него защита существует — такие же, как и для любого другого радиоактивного изотопа. При его распаде образуется выброс бета-частиц и гамма-лучей, которые негативно влияют на организм человека. Лучший способ избежать их — не попадать в их радиус действия во время этого процесса.

Если взаимодействие с веществом уже произошло, необходимо немедленно покинуть заражённую зону. Радиация имеет свойство накапливаться, и чем дольше это происходит, тем сильнее негативное влияние на организм, потому длительное облучение особенно опасно. Выйдя из заражённой области, нужно избавиться от одежды и тщательно промыть всё тело слабым мыльным раствором несколько раз.

Окружающие объекты также могут стать защитой от излучения. Чтобы остановить бета-частицу, будет достаточно тонкого листа алюминия, а для гамма-волны понадобится толстая кирпичная стена.

Работникам, находящимся в зоне с повышенным загрязнением постоянно, защититься от вредного воздействия помогают специальные костюмы с деталями из свинца, вольфрама, тантала и других металлов с аналогичными свойствами. В комплекте с ними идут противогазы и специальные маски с очками. Существуют также особые средства и препараты, вводящиеся в организм перед взаимодействием с радиацией и нейтрализующие её вредное воздействие.

Определить уровень заражения можно с помощью специальных приборов, называемых дозиметрами.

Его максимально допустимый уровень в местах производства — 4,4·10² Бк·м³/год, а в обычных населённых пунктах — 4,4 Бк·м³/год.

Фоновая радиационная активность, которую человек получает каждый день из окружающей среды (и даже от элементов в собственном организме) практически неопасна и защититься от неё нельзя.

Лечение и вывод из организма

Лечение сопутствующих болезней и вывод радиоактивного вещества из организма может занять годы и даже десятилетия. При сильном и длительном облучении смерть наступает очень быстро. При попадании сравнительно небольшого количества вещества больше всего страдают сердце и сосуды, также повышается риск развития онкологических заболеваний.

При подозрении на поражение радиацией, в том числе исходящей от рутения-106, человека необходимо госпитализировать.

Врачи, соблюдая меры безопасности, проводят процедуру деконтаминации и другие меры, чтобы избавиться от внешнего и внутреннего загрязнения. Дальнейшее лечение радиационного поражения подбирается в зависимости от типа проявившихся симптомов.

Важную роль в борьбе с излучением играет правильная диета. В ней должны присутствовать следующие компоненты:

  • Продукты, содержащие пектин: рябина, смородина, свекла, яблоки, клубника, арбузы, ананасы, цитрусовые и другие фрукты и ягоды. Это вещество в процессе переваривания превращается в полигалактуроновую кислоту, обладающую возможностью связываться с радиоактивными изотопами, образуя нерастворимые соли, которые затем выводятся через ЖКТ.
  • Клетчатка, которая стимулирует обмен веществ, в том числе ускоряя вывод вредных компонентов. Ею богаты отруби, цельнозерновые продукты, многие овощи и фрукты.
  • Липополисахариды, содержащиеся в листьях винограда и чая.
  • Витамины групп B, C, P и K. Они помогают нормализовать состав крови, улучшают её свёртываемость, препятствуют ослаблению и разрушению стенок кровеносных сосудов, восстанавливают их эластичность.
  • Селен, который защищает клетки от радиоактивного воздействия и препятствует развитию новообразований. В достаточных количествах содержится в яйцах, рисе, кукурузе, фисташках, фасоли, чечевице и пшеничных отрубях.

Опыты на крысах показали эффективность голодания в схеме лечения радиационного облучения, но проводить его стоит только после консультации и под надзором врача, чтобы не причинить ещё больший вред ослабленному организму. Кроме того, медики выписывают больному энтеросорбенты и другие препараты, в зависимости от проявившихся симптомов.

Сильное облучение высокими дозами не поддаётся лечению и приводит к летальному исходу. Старания врачей направлены на предоставление больному максимального комфорта при помощи обезболивающих.

Источник: https://VseoMetallah.ru/platina_gruppa/vliyanie-na-organizm-ruteniya-106

Рутений – свойства благородного металла

РУТЕНИЙ

Ruthenia на латыни значит «Россия». Как и Россия, рутений красив, загадочен и крайне неудобен для человека. Во-первых, получение чистого рутения – проблема, не решенная до сих пор.

Во-вторых, рутений настолько хрупок, что использовать его в чистом виде не представляется возможным. В-третьих, рутений, находящийся в форме различных химических соединений, часто бывает опасным.

В том числе и взрывоопасным!

Ну чем не Россия?

История металла

Карл-Эрнст Клаус, прибалтийский немец, родился и вырос в Эстонии. В детстве он разрывался между желанием сделаться ботаником и идеей зарабатывать на жизнь аптекарским ремеслом.

Однако судьба велела ему забыть о глупостях, осознать себя русским ученым-химиком и отправиться на службу в Казанский университет. Сопротивлялся Карл Карлович как мог. Женился на немке, ботаники не оставил (один из родов капусты таки назван его именем), к химии относился не то чтобы пренебрежительно, а…

несерьезно. Кислоты трогал руками, растворы пробовал на вкус, ядовитые газы обонял, чтоб запомнить их запах, и часто высказывал соображения, не подобающие солидному ученому. В общем, проявил все черты русского характера – и ненапрасно! Большинство высказанных профессором К.К.

Клаусом идей, слишком смелых для своего времени, оказались верными. Реализуя одну из них, в 1844-м году Клаус получает шесть граммов металла, ранее неизвестного науке и впоследствии названного рутением.

Светила мирового сообщества отмечали близость нового металла отчасти к железу, отчасти к осмию.

Возникло – и с тех пор не исчезает – устойчивое мнение, что из всех так называемых «благородных» металлов рутений – самый неблагородный…

Свойства рутения

Вот уже полтораста лет рутений находится в полном распоряжении исследователей, но исчерпывающего понимания его возможностей все еще нет. Экспериментаторы столкнулись с парадоксальным явлением: физические свойства этого платиноида меняются в зависимости от метода получения металла. Наличие разницы в свойствах, понимают ученые, говорит только о загрязненности образцов.

Осознание проблемы отчасти озадачивает, потому как действенного способа очищения рутения от примесей пока нет; а отчасти – обнадеживает, поскольку теоретические характеристики вещества очень завидны. Так или иначе, сегодня не удается избавить рутений от присущей его отливкам хрупкости.

Попытки механической обработки (ковка, прессование, резание) заканчиваются разрушением рутениевой заготовки.

Между тем, производственники весьма заинтересованы в «покорении» металла: газопоглотительные способности рутения непревзойденны.

Если палладий способен впитать водорода в 940 раз больше своего объема, то у рутения этот показатель почти вдвое выше! При этом поглотительная способность рутения касается не одного только водорода, но и азота, и – в меньшей степени – других неметаллов.

Четырехокись рутения RuO4 (так же, как и мелкодисперсный родий) настолько химически активна, что даже взрывоопасна. Правда, и родиевая, и рутениевая взрывчатка – явление дороговатое…

Цена и распространенность

По оценкам геологов, рутения в земной коре не более пяти тысяч тонн. Столь незначительное количество, рассеянность и сложность добычи определяют изначально высокую стоимость металла. Однако ограниченность спроса вносит коррективы в прайс-лист драгоценных металлов.

Рутений – самый недорогой из платиноидов. Его рыночная стоимость на начало 2016-го года всего лишь в 2,7 раза выше цены серебра! Золото дороже рутения почти в 30 раз – при том что годовая добыча рутения редко превышает 20 тонн, а золота на мировой рынок поступает 2500 тонн в год.

Нет справедливости в ценообразовании! Как нет ее и в стране Рутении…

Куда идет рутений?

В отличие от большинства благородных металлов, в ювелирной отрасли рутений не используется, причем абсолютно. Дело тут не только в недостаточной выразительности его природного облика и неудобстве физических свойств.

Химическая активность соединений рутения настолько велика, что введение металла в человеческий обиход неизбежно приведет к повышению заболеваемости – уверены медики. Львиная доля добываемого рутения уходит в электронную промышленность. Около трети объема добычи приобретают предприятия электрохимического цикла.

Оставшаяся треть потребляется обычными химическими производствами. Совсем немного соединений рутения требуется медицине для изготовления исследовательских и лечебных препаратов.

Водоочистные устройства космических аппаратов работают на рутениевых катализаторах – они наиболее эффективны. В цветной металлургии рутений – ценная легирующая добавка.

В концентрациях на уровне десятых и сотых долей процента благородный металл в разы повышает прочностные свойства изделий. Турбинные лопасти реактивных двигателей, высокотемпературные детали ракет, топливная аппаратура летательных аппаратов содержат рутений.

Некоторые технологии получения графена основываются на использовании способности рутения поглощать неметаллы. Рутениевая подложка оказывается надежной основой для выращивания модифицированного углерода. Растертая в пудру смесь двуокиси и четырехокиси рутения дают возможность криминалистам выявлять слаборазличимые отпечатки пальцев. Никакие другие соединения не «впиваются» в молекулы жиров с такой силой! Весьма перспективным представляется использование рутениевой краски в качестве …солнечной батареи. В будущем человек сможет утилизировать солнечную энергию при помощи преобразователя, носимого в виде баллончика с краской и двух проводков – причем стоить такая система обещает сущие копейки.

Проблемный рутений

С проблемой рутения столкнулись ядерщики, а вместе с ними и экологи. Для них радиоактивный рутений, возникающий в реакторах в процессе распада урана и плутония, является серьезной и трудноразрешимой проблемой. До трети шлаковой массы в реакторе приходится на опасный радиорутений. Удалить чрезвычайно «прилипчивый» металл крайне сложно.

Зато при консервации отходов атомной энергетики рутений первым находит выход из хранилищ! Миграция активного рутения происходит всеми возможными путями. Поставить надежный заслон на пути слишком «подвижного» элемента, а равно и дезактивировать металл удается не всегда.

Бобовые растения, излюбленная пища человека и животных, концентрируют почвенный рутений в своих корнях..

Все камни

Источник: https://finesell.ru/platinoid/rutenij.html

Рутений: стоимость грамма металла и сферы его применения

РУТЕНИЙ

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.

За год во всем мире добывают 17-21 т. рутения. Общие запасы металла на Земле, по подсчетам ученых, составляют всего 5000 т.

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.

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.

При нагревании 272,53 С этот материал становится сверхпроводником, что очень востребовано в электротехнике.

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.)
Осмий729
Родий1697
Золото2308
Платина1738
Иридий1724
Рутений118
Палладий1412
Серебро31

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

Рутений — загадочный, как русская душа

РУТЕНИЙ

› Металлы

20.05.2020

В Средневековье европейцы Русь называли Рутенией. Для них эти земли были территорией «непокорных племён», «дикарей и язычников», непонятных и непредсказуемых народов.

Наш нынешний герой назван в честь Рутении очень «в точку». Металл до сих пор во многом загадочный, необъясненный и иногда взрывоопасный — как сама Россия. Так что К. Клаус, давший название платиноиду, попал «в яблочко».

Рутений – очень твердый и тугоплавкий, но очень хрупкий металл платиновой группы.

Карл Карлович Клаус, «папа» рутения

В истории изучения платиноидов выделяются несколько ученых. Среди них К. Клаус — химик, фармацевт, философ.

Карл Клаус, российский химик, фармацевт и ботаник, основоположник химии платины и ее спутников в России, учитель А.М. Бутлерова, член-корреспондент Петербургской (1861 г.) и Берлинской (1863 г.) Академии наук.

Совсем малышом он остался сиротой. Жил в нищете, даже гимназию не закончил, но отличался любознательностью и учился сам. Потому сумел сдать экзамен на фармацевта. Переехал в Казань, стал заведовать аптекой.

В 32 года, будучи женатым, имея трех детишек, решил продолжить учебу.

У талантливых людей широкий круг интересов. Клаус занялся ботаникой, исследовал растения заволжских степей. А когда учился (семью-то кормить надо было), работал лаборантом.

Закончил Дерптский университет, защитил диссертацию, и снова уехал в Казань. Тут возглавил химическую лабораторию в Казанском университете — и увлекся химией.

Хорошему игроку и карта идет. В 1840 году в университет прислали платиновую руду, и начались исследования.

Клаус писал о своем открытии:

«Более целого года трудился я над этим предметом, но наконец открыл легкий и верный способ добывания его в чистом состоянии. Этот новый металл, который мною был назван рутением в честь нашего Отечества».

Удивительные свойства

Характеристики рутения во многом парадоксальны. Часть химиков считает, что свойства металла зависит от … метода получения платиноида. Проблема в том, что действенного способа очистки рутения от примесей до сих пор нет. Ученые и исследователи облизываются при мысли о свойствах (теоретических) капризного платиноида. Но до сих пор получить химически чистый рутений не получилось.

Рекомендуем:  БАРИЙ – от китайского синего до рентгеноскопии

Свойства атомаНазвание, символ, номерАтомная масса(молярная масса)Электронная конфигурацияРадиус атомаХимические свойстваКовалентный радиусРадиус ионаЭлектроотрицательностьЭлектродный потенциалСтепени окисленияЭнергия ионизации(первый электрон)Термодинамические свойства простого веществаПлотность (при н. у.)Температура плавленияТемпература кипенияУд. теплота плавленияМолярная теплоёмкостьМолярный объёмКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткиПараметры решёткиОтношение c/aТемпература ДебаяПрочие характеристикиТеплопроводностьНомер CAS
Рутений / Ruthenium (Ru), 44
101,07(2)[1] а. е. м. (г/моль)
[Kr] 4d7 5s1
134 пм
125 пм
(+4e) 67 пм
2,2 (шкала Полинга)
+3, +4, +6, +8, 0
 710,3 (7,36) кДж/моль (эВ)
12,41 г/см³
2334 °C[2] (2607 K, 4233 °F)
4077 °C[2] (4350 K, 7371 °F)
(25,5) кДж/моль
24,0[2] Дж/(K·моль)
8,3 см³/моль
гексагональная
a=2,706 c=4,282 Å
1,582
600 K
(300 K) 117,0 Вт/(м·К)
7440-18-8

Газопоглощение у металла потрясающее. Один объем металла способен поглотить больше 1500 объемов водорода; с немного меньшим аппетитом он «съедает» азот, не откажется и от некоторых неметаллов.

Немного химии

Это не урок, и оценок ставить не будем (если понравится статья — поставьте оценку вы и поделитесь с друзьями, нам будет приятно).

Вспомним таблицу Менделеева. В ней представлены все химические элементы, существующие на Земле. Буквально все, что вас окружает и (уж простите) вы сами состоит из этих элементов, аккуратно собранных в таблице Менделеева.

Таблица не только расставляет в порядок элементы, она дает возможность обобщать элементы в группы по схожим признакам. Рутений относится к VIII группе таблицы и удобно устроился в семействе из шести металлов. Все они занимают свои места-клеточки в таблице Менделеева, у каждого есть порядковый номер.

Рекомендуем:  НИОБИЙ – мифы и реальность

Платиноиды (металлы платиновой группы) находятся в клеточках под номерами 44, 45, 46 и 76, 77, 78.

Какой он, рутений

Химические свойства мало отличаются от его платиновых «собратьев».

Рутений — элемент «высокомерный», с кем попало не связывается. Химики скажут, что металл отличается высокой химической стойкостью. Кислоты, щелочи, даже царскую водку рутений игнорирует. Единственный галоген, с которым платиноид реагирует, это фтор.

В соединениях проявляет степени окисления +3, +4, +6, +8, реже +1, + 2, +5, +7.

Рутений металл хрупкий, все попытки провести механическую обработку заканчиваются одинаково — разрушением слитка. Ученые обнадеживают — это потому, что металл недостаточно чистый; удалить из него примеси, и свойства рутения покажут себя в полной красе.

Металл неохотно открывает свои тайны; его температуры плавления (2334°С) и кипения (4077°С) были установлены недавно. А ведь металл открыт в 1844 году.

Кристаллическая решетка гексагональная.

Ау, рутений, где ты?

Распространенность металла в земле прискорбно мала. Среднее содержание рутения в земной коре 0,0000005% от массы Земли. Немного выше содержание металла в ультраосновных изверженных породах. Есть металл в сульфидных медно-никелевых рудах.

Обычная товарная форма рутения – порошок, поскольку именно в такой форме его получают после выделения. Кроме того порошок легче отвешивать при продаже, да и в реакции он вступает быстрее.

Известно два минерала, содержащих рутений. Это лаурит, сульфид рутения. Его химическая формула RuS2, и рутенарсенид (RuAs). В природе редки, промышленного интереса не представляют.

Добыча платиноида производится чаще всего из коренных или россыпных платиновых и из полиметаллических руд.

Страны, добывающие рутений (в порядке по количеству извлекаемого металла):

  • ЮАР;
  • США;
  • Россия;
  • Зимбабве;
  • Китай.

Разделим платиноиды

Рутений добывают из отходов производства платины. Малоотходное производство, милое дело.

Побочным плюсом использования атомной энергетики стала…добыча рутения.

Источником энергии на АЭС являются ТВЭЛы и ТВС (тепловыделяющие элементы, которые собирают в длинные «карандаши» — тепловыделяющие сборки).

Отработанные ТВС не только создают проблему хранения и утилизации. В продуктах деления «начинки» ТВЭЛов содержится рутений, причем в немалом количестве — более 200 грамм на тонну отработанного топлива.

Рекомендуем:  МАРГАНЕЦ – мечта сталелитейщиков

Хотя, честно говоря, это не стабильные, а радиоактивные изотопы металла.

Отработанные тепловыделяющие сборки (ТВС) помещают в специальные хранилища. Вот оттуда радиоактивный рутений начинает рваться наружу. С этим борются, но процесс этот сложный, победа зачастую за беглецом. В этом случае изотоп попадает в атмосферу, оседает на землю.

Применение: от химической промышленности до криминалистики

Сразу скажем, что в ювелирном деле платиноид бесполезен.

Хорошо видна крупнокристаллическая структура рутения, образовавшаяся при застывании расплава.

Применение металла в электрохимической и химической промышленности необходимо и оправдано.

  • Рутениевые катализаторы используют в системах очистки космических аппаратов.
  • Металл применяются в металлургии как легирующая добавка. Такие сплавы необходимы в изготовлении турбин реактивных аппаратов, деталей ракет, работающих в условиях высоких температур.
  • Газопоглотительные способности рутения дали возможность изобрести технологии получения графена. Он может использоваться как сверхчувствительный сенсор в обнаружении отдельных молекул веществ. Перспективная область — применение графенов в суперконденсаторах (ионисторах). Фотодетекторы и светодиоды новых типов ждут графенов.
  • Поможет рутений криминалистам. Из его соединений получают пудру, способную обнаружить очень слабые следы отпечатков.
  • Добавление металла в краску позволит окрашенной поверхности поглощать солнечную энергию — это еще одна отрасль применения металла, солнечная энергетика.
  • Покрытие рутением изделий и материалов удлиняет срок их службы.

В общем, на рутений ученые возлагают много надежд.

Купить металл недорого

Самая высокая цена за грамм металла держалась в 2007 году (около 28 $).

Нынешний рост цен спровоцирован спросом на металл в Китае и других азиатских странах.

Рутений — загадочный, как русская душа Ссылка на основную публикацию

Источник: https://TheMineral.ru/metally/rutenij

Рутений – химический элемент: описание, история и состав

РУТЕНИЙ

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.

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=ckrS27VoGq8

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.

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: https://FB.ru/article/356482/ruteniy---himicheskiy-element-opisanie-istoriya-i-sostav

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: