რუთენიუმი

რუთენიუმი ქიმიური ელემენტია ატომური ნომრით 44. მისი სიმბოლოა Ru. იგი იშვიათი, გარდამავალი მეტალია და ამ ჯგუფის მეტალების მსგავსად სხვა ნაერთებთან ამჟღავნებს ინრტუოლობას. 1844 წელს რუსმა მეცნიერმა კარლ კლაუსმა აღმოაჩინა ეს ელემენტი და დაარქვა რუთენიუმი, ლათინური სიტყვიდან - Rus (რუსეთი). იგი გვხვდება პლატინის საბადოებში, იგი საკმაოდ მცირე რაოდენობითაა საბადოში, ამის გამოც იგი წამოადგენს იშვიათ ელემენტს. რუთენიუმის უმეტესი ნაწილი გამოიყენება ელექტრული კონტაქტების დასაფარად და რეოსტატის თხელი ფირების მისაღებად. მცირე რაოდენობით რუთენიუმი გამოიყენება პლატინასთან შენადნობის სახით.

დახასიათება

ფიზიკური თვისებები

პერიოდული სისტემის მერვე ჯგუფის, რკინის ჯგუფის წევრი რუთენიუმი წარმოადგენს მრავალვალენტიან, მაგარ, თეთრი ფერის, ძნელად ლღობად მეტალს.

    ამგვარად, მას გააჩნია არატიპიური ელექტრონული კონფიგურაცია შრეებზე, მაშინ როცა მე-8 ჯგუფის სხვა ელემენტებს გარე შრეზე აქვთ ორი ელექტრონი (ეს ეფექტი ასევე შეინიშნება მის მეზობელ ელემენტებში: ნობელიუმში (41), რუთენიუმი (44), როდიუმში (45) და პალადიუმში (46)).

რუთენიუმს აქვს კრისტალური მოდიფიკაცია. იგი ნორმალურ ტემპერატურაზე არ იცვლის ფერს (არ შავდება). რუთენიუმი იხსნება გამლღვალ ტუტეებში, მაგრამ არ ურთიერთქმედებს მჟავებთან. იგი ურთიერთქმედებს ჰალოგენებთან მაღალ ტემპერატურაზე. რუთენიუმის მცირე რაოდენობა ზრდის პლატინისა და პალადიუმის სიმაგრეს. რუთენიუმ-მოლიბდენის შენადნობი ცნობილია, როგორც საუკეთესო გამტარი 10.6K ტემპერატურაზე ქვემოთ.

იზოტოპები

ბუნებაში გავრცელებული იზოტოპი შედგება შვიდი სტაბილური იზოტოპისაგან. დამატებით აღმოჩენილია 34 რადიოაქტიური იზოტოპი, რომელთაგან ყველაზე სტაბილურია ¹⁰⁶Ru ნახევარდაშლის პერიოდი 373.59 დღე, ¹⁰³Ru ნახევარდაშლის პერიოდი - 39.26 დღე და ⁹⁷Ru ნახევარდაშლის პერიოდი -2.9 დღე.

თხუთმეტი სხვა რადიოიზოტოპს გააჩნია ატომური წონა 89.93 u (⁹⁰Ru) -დან 114.928 u (¹¹⁵Ru)-მდე. მათგან უმეტესობის ნახევარდაშლის პერიოდია ხუთ წუთზე ნაკლები, გამონაკლისია ⁹⁵Ru ნახევარდაშლის პერიოდი - 1.643 საათი და ¹⁰⁵Ru ნახევარდაშლის პერიოდი - 4.44 საათი.

¹⁰²Ru წარმოადგენს ელექტრონების მშთანთქმელს და შემდგომ იგი ასხივებს ბეტა ნაწილაკებს. ¹⁰²Ru-ის დაშლის პროდუქტია, მისი წინა ელემენტი - ტექნეტიუმი, ხოლო მისი შემდგომი პროდუქტია როდიუმი.

გავრცელება

რუთენიუმი ძალიან იშვიათი ელემენტია, იგი დედამიწაზე გავრცელებით 74-ე მეტალს წარმოადგენს. რუთენიუმი დედამიწის ქერქსი გვხვდება 5 × 10^-7 წონითი პროცენტი. იგი ძირითადად ნაპოვნია პლატინის ჯგუფის სხვა მეტალებთან ერტად ურალის მთების მდინარეების ქვიშაში და სამხრეთ ამერიკაში. მცირე, მაგრამ კომერციულად მნიშვნელოვანი რაოდენობით იგი აგრეთვე ნაპოვნია პენტლანდიტში (კანადა) და პიროტექნიკში - სამხრეთ აფრიკა. ბუნებრივი რუთენიუმის მინერალები იშვიათია (ირიდიუმი ანაცვლებს რუთენიუმის ნაწილს მის სტრუქტურაში).

წარმოება

ყოველ წელიწადს რუთენიუმი მოიპოვება დაახლოებით 12 ტონა, მაშინ როცა მისი მსოფლიო მარაგი შეადგენს 5000ტონას. პლატინის ჯგუფის მეტალების (PGM) ნარევის შემცველი საბადოების შედგენილობა დამოკიდებულია გეოქიმიურ პროცესებზე. მაგალითად, PGM-ის საბადო სამხრეთ აფრიკაში შეიცავს 11%, ხოლო PGM-ს საბადო სსრკ-ში შეიცავს მხოლოდ 2% რუთენიუმს (1992 წლის მონაცემებით).

რუთენიუმი პლატინის ჯგუფის სხვა მეტალების მსგავსად, კომერციულად მიიღება, როგორც ათამდე პროდუქტი სპილენძისა და ნიკელის კატალიზატორების დამუშავების დროს. სპილენძისა და ნიკელის ელექტრორაფინირების დროს, კეთილშობილი მეტალები - ვერცხლი, ოქრო და პლატინის ჯგუფის მეტალები, აგრეთვე სელენი და ტელური ილექებიან ჭურჭლის ფსკერზე ანოდის ჭუჭყის სახით. მათგან შეიძლება გამოვიყენოთ ორი მეთოდი - ეს არის შელღობა ნატრიუმის ზეჟანგთან და შემდგომ სამეფო წყალში გახსნა და ნარევის გახსნა ქლორში ქლორწყალბადის თანაობისას.

ოსმიუმი, რუთენიუმი, როდიუმი და ირიდიუმი პლატინის, ოქროსა და ფუძე მეტალებისგან შეიძლება გამოვყოთ მათი სამეფო წყალში გახსნით, რომლებიც გადადიან მყარ ნალექში (არ იხსნებიან სამეფო წყალში). როდიუმი ნალექიდან შეიძლება გამოვყოთ ნატრიუმის ბისულფატით დამუშავებით. უხსნად ნალექს, რომელიც შეიცავს Ru, Os და Ir ამუშავებენ ნატრიუმის ოქსიდით, რომელშიც ირიდიუმი არ იხსნება. მიიღება წყალში ხსნადი Ru-ისა და Os-ის მარილები. მათი აქროლად ოქსიდებად დაჟანგვის შემდეგ RuO₄ გამოიყოფა OsO₄-ისაგან, ამონიუმის ქლორიდის მოქმედებით, გამოილექება (NH₄)₃RuCl₆-ია სახით, ან მათ აცილებენ აქროლადი ოსმიუმის ტეტრაქლორიდის ორგანული გამხსნელებით ექსტრაქციით, ან მისი გამოხდით.ამონიუმის ქლორიდს აღადგენენ წყალბადით და ამ დროს მიიღება Ru - ფხვნილის სახით.

ბირთვული საწვავის გამოყენება

რუთენიუმი წარმოადგენს ურან-235-ის დაშლის პროდუქტს. ყოველი დაშლილი კილოგრამი მნიშვნელოვანი რაოდენობით შეიცავს პლატინის ჯგუფის მსუბუქ მეტალებს და აგრეთვე რუთენიუმსაც. ბირთვული საწვავის გამოყენება შესაძლებელია გახდეს რუთენიუმის მიღების წყარო. სრული ექსტრაქცია ძვირია და აგრეთვე რუთენიუმის რადიოაქტიური იზოტოპების არსებობა იწვევს ზოგიერთი დასაშლელი იზოტოპის დაგროვებას. ეს ამ მეთოდს ხდის არასასურველს და ექსტრაქცია ძნელდება.

ქიმიური ნაერთები

რუთენიუმის ჟანგვითი რიცხვებია 0-დან +8-მდე და -2. რუთენიუმის და ოსმიუმის ნაერთები ხშირად ჰგავს ერთმანეთს. რუთენიუმისათვის ყველაზე გავრცელებულია +2, +3 და +4 ჟანგვითი რიცხვი. ყველაზე გავრცელებული პერკურსორია რუთენიუმის ტრიქლორიდი - წითელი ფერის მყარი ნივთიერება, რომელიც ქიმიურად ძნელად დასადგენია, მაგრამ მისი სინთეზურად მიღების ბევრი მეთოდებია ცნობილი.

ოქსიდები

რუთენიუმი იჟანგება რუთენიუმტეტრაოქსიდად - RuO₄, იგი ძლიერი დამჟანგველი აგენტია, აქვს ოსმოუმის ტეტრაოქსიდის ანალოგიური სტრუქტურა. გარდა ამისა არსებობს რუთენიუმ(IV) ოქსიდი (RuO₂, ჟანგვითი რიცხვით +4). ცნობილია აგრეთვე დიკალიუმრუთენატი ((K₂RuO₄, +6) და კალიუმპერსუთენატი (KRuO₄, +7).

კოორდინაციული კომპლექსები

რუთენიუმი წარმოქმნის მრავალ კოორდინაციულ კომპლექსს, მაგალითად, პენტამინწარმოებულები [Ru(NH₃)₅L]n⁺, რომელიც შეიცავს როგორც Ru(II) ასევე Ru(III).

ორგანომეტალური ნაერთები

რუთენიუმი წარმოქმნის ნაერთებს კარბონ-რუთენიუმ ბმით. რუთეროცენი ფეროცენის სტრუქტურულ ანალოგს წარმოადგენს, მაგრამ ამჟღავნებს დამახასიატებელ ჟანგვა-აღდგენით თვისებებს. ნახშირბადის მონოქსიდის კომპლექსები დიდი რაოდენობითაა ცნობილი, რომელთა საწყისია ტრირუთენიუმდოდეკაკარბონილი. რკინის პენტაკარბონილის ანალოგი - რუთენიუმის პენტაკარბონილი არამდგრადია ჩვეულებრივ პირობებში. რუთენიუმტრიქლორიდ კარბონილატი (ურთიერთქმედებს ნახშირბადის მონოქსიდთან) იძლევა მონო და დირუთენიუმ(II)კარბონილს, რომლისგანაც მიიღება ბევრი წარმოებული, მაგალითად RuHCl(CO)(PPh₃)₃ და Ru(CO)₂(PPh₃)₃ (როპერის კომპლექსი).

რუთენიუმის ტრიქლორიდის ალკოჰოლში გაცხელებით ტრიფენილფოსფინის თანაობისას, მიიღება ტრის(ტრიფენილფოსფინ) რუთენიუმ დიქლორიდი (RuCl₂(PPh₃)₃), რომელიც გადადის ჰიდრიდკომპლექსში ჰიდრიდ კომპლექსში - ქლორჰიდროტრის(ტრიფენილფოსფინ)რუთენიუმ(II)-ში (RuHCl(PPh₃)₃.

ისტორია

ბუნებრივად გავრცელებული პლატინა, რომელიც შეიცავდა პლატინის ჯგუფის ექვსივე ელემენტს, ამერიკაში, პრეკოლუმბის წინა პერიოდში მოიხსენიებოდა როგორც ერთი ნაერთი, ასევე იყო იგი მიჩნეული ევროპელი მეცნიერებისათვის მე-16 საუკუნის შუაწლებიდან მე-18 საუკუნემდე, სანამ პლატინა არ იქნა იდენტიფიცირებული როგორც სუფთა ელემენტი. ბუნებრივი პლატინის აღმოჩენა, რომელიც შეიცავდა პალადიუმს, როდიუმს, ოსმიუმს და ირიდიუმს სათავეს იღებს მე-19 საუკუნიდან. პლატინა, მიღებული რუსეთის მთის მდინარეების ქვიშისაგან გამოიყენებოდა, როგორც ნედლი პროდუქტი მედლების და რუბლის მონეტების გრავიურებისათვის, რაც სათავეს იღებს 1828 წლიდან.

შესაძლოა, რომ პოლონელმა ქიმიკოსმა ჯ. სანადესკიმ პლატინის საბადოდან გამოყო ელემენტი-44 (რომელსაც უწოდა ”vestium”-ი), მაგრამ მისი ნაშრომი არ იქნა აღიარებული, თუმცა იგი მოგვიანებით ამ აღმოჩენას თვლიდა თავის მწვერვალად. ჯ. ბერცელიუსმა და გ.ოსანმა, 1827 წელს აღმოაჩინეს რუთენიუმი. მათ გამოსცადეს (შეისწავლეს) ურალის მთებიდან მიღებული ნედლი პლატის სამეფო წყალსი გახსნის შემდეგ მიღებული ნალექი. ჯ. ბერცელიუსმა ვერ იპოვნა ვერცერთი არაჩვეულებრივი მეტალი, მაგრამ ოსანი ფიქრობდა, რომ აღმოაჩინა სამი ახალი მეტალი. ეს აღმოჩენა (ნალექის შედგენილობა) გახდა ბერცელიუსსა და ოსანს შორის ხანგრძლივი უთანხმოების საბაბი.

1844 წელს რუსმა მეცნიერმა, ყაზანის უნივერსიტეტის პროფესორმა კარლ კლაუსმა აჩვენა, რომ ის ნაერთები, რომელიც მიიღო ოსანმა, შეიცავდნენ მცირე რაოდენობით რუთენიუმს, რომელიც კლაუსმა აღმოაჩინა იმავე წელს. მან გამოყო რუთენიუმი პლატინის ნალექიდან. კლაუსმა უჩვენა, რომ რუთენიუმის ოქსიდი შეიცავდა ახალ მეტალს და მიიღო 6გრ. რუთენიუმი, რომელიც არ იხსნებოდა სამეფო წყალში. რუთენიუმის სახელი წარმოდგა ლათინური სიტყვისაგან Rus (რუსეთი). იმ დროისათვის ისტორიული არეალი მოიცავდა დასავლეთ რუსეთს, უკრაინას, ბელორუსს, სლოვეკეთის და პოლონეთის ნაწილს. კარლ კლაუსმა გამოიყენა გ. ოსანის მიერ 1828 წელს შემოთავაზებული სახელი, მისი - სამშობლოს სახელი, რადგანაც იგი დაბადებული იყო ესტონეთში, ტარტუში, რომელიც იმ დროს წარმოადგენდა რუსეთის იმპერიის ნაწილს.

გამოყენება

რადგანაც რუთენიუმი პლატინასა და პალადიუმზე მაგარია, იგი გამოიყენრბა პლატინასა და პალადიუმთან შენადნობის სახით, რომელიც ელექტრულ კონტაქტს ანიჭებს გამძლეობას. მისი დაბალი ღირებულების გამო და აგრეთვე როდიუმთან მისი თვისებების მსგავსების გამო მისი გამოყენება ელექტრული კონტაქტის შესაფუთ მასალად, წარმოადგენს მის მტავარ გამოყენებას.

სიმაგრე და მდგრადობა

ზოგადად, მცირე რაოდენობით შენადნობებია ცნობილი პლატინის ჯგუფის მეტალებთან. რუთენიუმი ყოველთვის მცირე რაოდენობით გამოიყენება ასეთ შენადნობებში, სადაც იგი აუმჯობესებსშენადნობების თვისებებს. მაგალითად, რუთენიუმის მცირე რაოდენობა ზრდის ოქროსა და ძვირფასი სამკაულების მდგრადობას. ტიტანის სენადნობში კოროზიამედეგობის გასაუმჯობესებლად შენადნობში ურევენ 0.1% რუთენიუმს. რუთენიუმის ოსმიუმთან შენადნობისაგან ამზადებენ ავტოკალმების წვეროებს და ხელსაწყოებისათვის არამაგნიტურ დეტალებს. პლატინის ჯგუფის მეტალებტან და აგრეთვე Ni, Co, Mo, W, B, Ag-თან შენადნობებისაგან ამზადებენ ელექტროდებს, ძაფებს ნათურებისათვის, იუველირულ ნაკეთობებს, ლაბორატორიულ ჭურჭელს.

ლაბორატორია

რუთენიუმი უნივერსალური კატალიზატორია. რუთენიუმშემცველი კატალიზატორები გამოიყენება გრძელჯაჭვიანი ნახშირწყალბადების სინთეზში. პლატინის კატალიზატორი 5% რუთენიუმთან (დაფენილი Al₂O₃-ზე) რეკომენდირებულია ჰიდროგენიზაციის რეაქციებში. ნაცვენებია, რომ ამ დროს რეაქციაში არ შედის ორმაგი ბმა და ხდება მხოლოდ კარბონილის ჯგუფის აღდგენა ალიფატურ ალდეჰიდად და კეტონად. რუთენიუმი გამოიყენება საღებრების მისაღებად, რომელსაც იყენებენ ფაიფურში, როგორც დანამატს, რომელიც ააქტიურებს ლუმინოფორებს. Me₂[RuCl₆] ტიპის მარილები ზრდიან ფოტოგრაფიული ემულსიების მგრძნობელობას და იწვევენ AgNO₃-ის ხსნარის სტაბილიზაციას ტროპიკულ პირობებში. პლატინის კომპლექსებთან შედარებით რუთენიუმის იმავე ტიპის მარილები უფრო ადვილად განიცდიან ჰიდროლიზს ხსნარებში. რუთენიუმ() ბრომნაერთი, მაგალითად K₂[RuBr₆] უფრო ნაკლებად ჰიდროლიზდება, ვიდრე K₂[RuCl₆].

ასევე ცნობილია რუთენიუმის წითელი -

[(NH₃)₅Ru-O-Ru(NH₃)₄-O-Ru(NH₃)₅]⁶⁺, რომელიც წარმოადგენს ბიოლოგიურ საღებარს პოლიანიონური მოლეკულების (მაგალიტად, პექტინი და ნუკლეინმჟავები) შესაღებად.

რუთენიუმის b-დაშლის იზოტოპი - 106, გამოიყენება რადიოთერაპიაში, ავთვისებიანი სიმსივნეების საწინააღმდეგოდ (ძირითადად თვალის სიმსივნის საწინააღმდეგოდ). პლატინის ტრადიციული კომპლექსებისაგან განსხვავებით რუთენიუმი უფრო ეფექტურად მოქმედებს სიმსივნეებზე.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით