რუთენიუმი

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

რუთენიუმის ზოდი

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 შუა წლებიდან 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 წყალში გახსნის შემდეგ მიღებული ნალექი. ჯ. ბერცელიუსმა ვერ იპოვნა ვერცერთი ახალი მეტალი, მაგრამ ოსანი ფიქრობდა, რომ აღმოაჩინა სამი ახალი მეტალი. ეს აღმოჩენა (ნალექის შედგენილობა) გახდა ბერცელიუსსა და ოსანს შორის ხანგრძლივი უთანხმოების საბაბი.

1844 წელს 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 იგი 6 გ ოდენობით.

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.

გავრცელება

რუთენიუმი ძალიან იშვიათი ელემენტია, იგი დედამიწაზე გავრცელებით 74-ე ელემენტს წარმოადგენს. რუთენიუმი დედამიწის ქერქში გვხვდება 5×10^-7 წონითი პროცენტის ოდენობით. იგი ძირითადად მოიპოვება პლატინის ჯგუფის სხვა მეტალებთან ერთად ურალის (რუსეთი) მთების მდინარეების ქვიშაში და სამხრეთ ამერიკაში. მცირე, მაგრამ კომერციულად მნიშვნელოვანი რაოდენობით იგი აგრეთვე ნაპოვნია პენტლანდიტში (კანადა) და პიროტექნიკში - სამხრეთ აფრიკა. ბუნებრივი რუთენიუმის მინერალები იშვიათია.

იზოტოპები

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

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

ფიზიკური თვისებები

ელემენტთა პერიოდულობის ცხრილის მერვე ჯგუფის (რკინის ქვეჯგუფის) წევრი რუთენიუმი წარმოადგენს პოლივალენტურ, მტიკე, თეთრი ფერის, ძნელად ლღობად მეტალს.

რუთენიუმს  გააჩნია არატიპიური ელექტრონული კონფიგურაცია. მე-8 ჯგუფის სხვა ელემენტებისგან განსხვავებით  გარე შრეზე ორის ნაცლად აქვს ერთი ელექტრონი.

რუთენიუმს აქვს კრისტალური აღნაგობა. იგი ნორმალურ ტემპერატურაზე არ იცვლის ფერს (არ შავდება).

ქიმიური თვისებები

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.

 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 პრეკურსორია რუთენიუმის ტრიქლორიდი - წითელი ფერის მყარი ნივთიერება, რომელიც ქიმიურად ძნელად დასადგენია, მაგრამ მისი სინთეზურად მიღების ბევრი მეთოდებია ცნობილი.

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) და კალიუმპერრუთენატი (KRuO₄).

რუთენიუმი წარმოქმნის მრავალ კოორდინაციულ კომპლექსს,როგირაცაა მაგალითად Ru(II) და Ru(III) შემცველ  პენტამინწარმოებულები [Ru(NH₃)₅L]_n⁺

რუთენიუმი წარმოქმნის ნაერთებს ნახშირბად-რუთენიუმის ბმით.

რუთეროცენი ფეროცენის სტრუქტურულ ანალოგს წარმოადგენს, მაგრამ ამჟღავნებს დამახასიათებელ 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 სპირტში გაცხელებით ტრიფენილფოსფინის თანაობისას, მიიღება ტრის(ტრიფენილფოსფინ)რუთენიუმ დიქლორიდი (RuCl₂(PPh₃)₃), რომელიც გადადის ჰიდრიდკომპლექსში  - ქლორჰიდროტრის(ტრიფენილფოსფინ)რუთენიუმ(II)-ში (RuHCl(PPh₃)₃.

წარმოება

რუთენიუმის წლიური მოპოვება დაახლოებით 12 ტონაა, მაშინ როცა მისი მსოფლიო მარაგი შეადგენს 5000 ტონას. პლატინის ჯგუფის მეტალების ნარევის შემცველი საბადოების შედგენილობა დამოკიდებულია გეოქიმიურ პროცესებზე. მაგალითად, პლატინის ჯგუფის მეტალების საბადო სამხრეთ აფრიკაში შეიცავს 11%, ხოლო რუსეთში - მხოლოდ 2% რუთენიუმს (1992 წლის მონაცემებით).

სპილენძისა და ნიკელის ელექტრორაფინირების დროს, კეთილშობილი მეტალები - ვერცხლი, ოქრო და პლატინის ჯგუფის მეტალები, აგრეთვე სელენი და ტელური ილექებიან ჭურჭლის ფსკერზე ანოდის ჭუჭყის სახით, საიდანაც  საბოლოოდ წარმოებს რუთენიუმის გამოყოფა ნატრიუმის ზეჟანგთან შელღობითა და შემდგომი სამეფო წყალში გახსნით ან ნარევის გახსნით ქლორში ქლორწყალბადის თანაობისას.

ოსმიუმი, რუთენიუმი, როდიუმი და ირიდიუმი პლატინისა და  ოქროსადან შეიძლება გამოვყოთ მათი სამეფო წყალში გახსნით, რომლებიც გადადიან 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. იგი  გამოილექება (NH₄)₃RuCl₆-ია სახით. ან შესაძლებელია აქროლადი ოსმიუმის ტეტრაქლორიდის ორგანული გამხსნელებით ექსტრაქცია, ან მისი გამოხდა.

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

ტრის(ბიპირიდინ)რუთენიუმ(II) ქლორიდი

გამოყენება

რადგანაც რუთენიუმი პლატინასა და პალადიუმზე მტკიცე მეტალია,  იგი გამოიყენება 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 მისი მთავარი გამოყენების არეალს.

ზოგადად, მცირე რაოდენობით შენადნობებია ცნობილი პლატინის ჯგუფის მეტალებთან. რუთენიუმი ყოველთვის მცირე რაოდენობით გამოიყენება ასეთ შენადნობებში, სადაც იგი აუმჯობესებს შენადნობების თვისებებს. მაგალითად, რუთენიუმის მცირე რაოდენობა ზრდის ოქროსა და ძვირფასი სამკაულების მდგრადობას. ტიტანის შენადნობში კოროზიამედეგობის გასაუმჯობესებლად 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.

რუთენიუმი უნივერსალური კატალიზატორია. რუთენიუმშემცველი კატალიზატორები გამოიყენება გრძელჯაჭვიანი ნახშირწყალბადების სინთეზში. პლატინის კატალიზატორი 5% რუთენიუმთან (დაფენილი Al₂O₃-ზე) რეკომენდირებულია ჰიდრირების რეაქციებში. ნაჩვენებია, 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[RuBr_6,] უფრო ნაკლებად ჰიდროლიზდება, ვიდრე K₂[RuCl₆].

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 შემთხვევაში). პლატინის ტრადიციული კომპლექსებისაგან განსხვავებით რუთენიუმი უფრო ეფექტურად მოქმედებს სიმსივნეებზე.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით