Rutênio é o mais leve e menos "nobre" de todos os metais do grupo da platina. É talvez o elemento mais "multivalente" (são conhecidos nove estados de valência). Apesar de mais de meio século de história de pesquisa, ainda apresenta muitas questões e problemas para os químicos modernos hoje. Então, o que é o rutênio como elemento químico? Para começar, uma pequena digressão na história.
Misterioso e rico
O nome e a história da descoberta do rutênio estão inextricavelmente ligados à Rússia. No início do século 20, a comunidade mundial estava animada e preocupada com a notícia de que as mais ricas jazidas de platina haviam sido descobertas no Império Russo. Havia rumores de que nos Urais a extração desse metal precioso poderia ser realizada com uma pá comum. O fato da descoberta de depósitos ricos foi logo confirmado pelo fato de que o Ministro das Finanças da Rússia, E. F. Kankrin, enviou o mais alto decreto sobre cunhagem de moedas de platina para a Casa da Moeda de São Petersburgo. Nos anos seguintes, cerca de um milhão e meio de moedas (3, 6 e 12 rublos) foram colocadas em circulação, para a produção das quais foram gastas 20 toneladas de metais preciosos.
"Descoberta" Ozanne
Professor da Universidade Derpt-Yuryevsky (agora Tartu) Gottfried Ozann começou a estudar a composição do minério precioso dos Urais. Ele chegou à conclusão de que a platina é acompanhada por três metais desconhecidos - polinômio, polinômio e rutênio - cujos nomes foram dados pelo próprio Ozann. A propósito, ele nomeou o terceiro em homenagem à Rússia (do latim Rutênia).
Os colegas de Ozanne em toda a Europa, liderados pelo mais respeitado químico sueco Jens Berzelius, criticaram muito o relatório do professor. Na tentativa de se justificar, o cientista repetiu uma série de seus experimentos, mas não conseguiu obter os mesmos resultados.
Duas décadas depois, o professor de química Karl Karlovich Klauss (Universidade de Kazan) se interessou pelo trabalho de Ozanne. Ele garantiu a permissão do Secretário do Tesouro para levar vários quilos de moedas restantes do laboratório da Casa da Moeda para novos testes.
Kazan elemento químico rutênio
O acadêmico russo A. E. Arbuzov observou em seus escritos que, para descobrir um novo elemento naqueles dias, um químico precisava de extrema diligência e perseverança, observação e insight e, mais importante, um sutil toque experimental. Todas as qualidades acima eram inerentes ao jovem Karl Clauss ao mais alto grau.
A pesquisa do cientista também teve significado prático - extração adicional de platina pura de resíduos de minério. Tendo desenvolvido seu próprio plano para o experimento, Klauss fundiu o material do minério com salitre e extraiu elementos solúveis: ósmio, irídio,paládio. A parte insolúvel foi exposta a uma mistura de ácidos concentrados ("aqua regia") e destilação. No precipitado de hidróxido de ferro, ele descobriu a presença de um metal desconhecido e o isolou primeiro na forma de sulfeto e depois na forma pura (cerca de 6 gramas). O professor manteve o nome proposto por Ozann para o elemento - rutênio.
Abra e prove
Mas como se viu, a história da descoberta do elemento químico rutênio estava apenas começando. Após a publicação dos resultados do estudo em 1844, uma chuva de críticas caiu sobre Clauss. As conclusões do desconhecido cientista Kazan foram recebidas com ceticismo pelos maiores químicos do mundo. Mesmo o envio de uma amostra do novo elemento para Berzelius não salvou a situação. Segundo o mestre sueco, o rutênio de Clauss era apenas "uma amostra de irídio impuro".
Somente as excelentes qualidades de Karl Karlovich como químico analítico e experimentador e uma série de estudos adicionais permitiram ao cientista provar seu caso. Em 1846, a descoberta recebeu reconhecimento e confirmação oficial. Por seu trabalho, Klauss recebeu o Prêmio Demidov da Academia Russa de Ciências no valor de 10 mil rublos. Graças ao talento e perseverança do professor de Kazan, o rutênio, o primeiro elemento descoberto na Rússia, foi adicionado às fileiras dos platinóides.
Mais pesquisas
O principal problema no estudo das propriedades químicas e físicas do rutênio é o conteúdo extremamente limitadoeste metal na crosta terrestre. Por exemplo, no resíduo da produção de platina (o material de trabalho de Clauss), seu teor é de cerca de 1%. A maioria dos cientistas químicos reconhece o rutênio como uma substância extremamente desfavorável para estudo. A abundância de impasses muitas vezes faz com que os pesquisadores reduzam ou suspendam seus trabalhos.
O cientista soviético SM Starostin dedicou toda a sua vida a estudar as propriedades de um metal "desconfortável" e seus compostos. O principal resultado da atividade do químico são as conclusões sobre as propriedades dos complexos nitroso de rutênio e as dificuldades associadas a eles em separar o metal puro do urânio e plutônio que o acompanham. O que é o rutênio como elemento químico?
Propriedades físicas
O rutênio é um metal cuja cor, dependendo do método de obtenção, varia do cinza-azulado ao branco-prateado. Algumas características físicas do elemento químico rutênio nos permitem considerá-lo uma substância única. Juntamente com a alta fragilidade (os cristais são facilmente moídos em pó à mão), o rutênio tem uma dureza extrema - 6,5 em uma escala de dureza mineralógica de dez pontos (escala de Mohs). Talvez o mais leve dos metais do grupo da platina. A densidade é 12,45g/cm3. É muito refratário - a temperatura de transição para o estado líquido é de 2334 ° C. Durante a fusão em arco elétrico, observa-se a evaporação simultânea do metal. Durante a calcinação a alta temperatura ao ar livre, o elemento "volatiliza" na formatetróxidos.
Ruthenium é classificado como um supercondutor. O metal apresenta resistência zero quando resfriado a 0,47 K. Esta propriedade é de grande importância do ponto de vista científico e prático. Como platinoide, o rutênio é um metal precioso muito interessante.
Elemento Ru
As propriedades do metal "Kazan" são em muitos aspectos típicas para representantes do grupo VΙΙΙ (platina). O rutênio é um elemento químico da tabela periódica com número atômico 44, caracterizado por alta inércia. Possui 7 isótopos naturais estáveis e 20 isótopos artificiais com números de massa de 92 a 113.
Em temperatura normal, não está sujeito a oxidação e corrosão, ácidos e álcalis. Quando aquecido acima de 400 ° C, reage com cloro, a 930 ° C - com oxigênio. Com alguns metais, o elemento químico rutênio forma ligas estáveis chamadas compostos intermetálicos.
Em vários compostos, exibe uma valência de zero a oito. Os mais importantes incluem dióxido de rutênio e tetróxido, sulfeto RuS2 e fluoreto RuF5.
Na sua forma metálica pura, possui as propriedades de um catalisador de alta seletividade, o que permite que seja utilizado para a síntese de uma ampla variedade de substâncias orgânicas e inorgânicas. Serve como o melhor sorvente para hidrogênio.
Espalhado na natureza
O elemento químico rutênio é caracterizado porraros e dispersos na natureza. Em seu ambiente natural, forma o único mineral conhecido, a laurite. É um sólido na forma de pequenos octaedros pretos de ferro. O depósito mais rico e famoso está localizado nos placers de platina da ilha de Bornéu (Kalimantan). Na Rússia, os desenvolvimentos estão em andamento nos Urais Médio e Meridional, na Península de Kola, nos territórios de Krasnoyarsk e Khabarovsk.
Em todos os outros compostos naturais, a quantidade de rutênio não excede 0,1%. Traços de metal foram encontrados em alguns minérios de cobre-níquel e rochas ígneas ácidas. Algumas plantas têm a capacidade de concentrar e acumular rutênio, dentre as quais se destacam representantes da família das leguminosas.
O conteúdo total do elemento na crosta terrestre, segundo especialistas, não ultrapassa 5.000 toneladas.
Produção industrial
O elemento rutênio é considerado nobre, e a principal fonte do metal é o estéril da produção de platina. O líder indiscutível na extração de rutênio (assim como platina) é a República da África do Sul. O desenvolvimento e produção deste metal também é realizado pela Rússia, Canadá e Zimbábue. Aliás, este último país ocupa o segundo lugar no mundo em termos de reservas exploradas de platinóides.
A quantidade de rutênio fornecida ao mercado varia de 17 a 20 toneladas por ano. O ciclo de produção para a obtenção de um elemento dura cerca de 6 semanas e é uma cadeia contínua de reações termoquímicas que se sucedem.
Tecnologia para obtençãorutênio por irradiação de nêutrons de isótopos de tecnécio radioativo. Mas deve-se notar que o isolamento de um metal puro e estável, devido às suas propriedades químicas, imprevisibilidade e conhecimento insuficiente, continua sendo um sonho.
Aplicativos
Embora todas as propriedades do metal nobre do rutênio estejam plenamente presentes, o elemento não tem recebido ampla distribuição na indústria joalheira. É usado apenas para fortalecer ligas e tornar as joias caras mais duráveis.
Em termos de quantidade de rutênio consumido, os setores industriais estão na seguinte ordem:
- Eletrônico.
- Eletroquímica.
- Química.
As propriedades catalíticas do elemento estão em alta demanda. É utilizado na síntese de ácidos cianídrico e nítrico, na produção de hidrocarbonetos saturados, glicerina e na polimerização de etileno. Na indústria metalúrgica, os aditivos de rutênio são utilizados para aumentar as propriedades anticorrosivas, conferir resistência às ligas, resistência química e mecânica. Os isótopos radioativos de rutênio geralmente ajudam os cientistas em suas pesquisas.
Muitos compostos do elemento também têm sido usados como bons oxidantes e corantes. Em particular, os cloretos são usados para aumentar a luminescência.
Significação biológica
O rutênio tem a capacidade de se acumular nas células dos tecidos vivos, principalmente no músculo (único metal do grupo da platina). Pode provocardesenvolvimento de reações alérgicas, têm um impacto negativo na membrana mucosa dos olhos e do trato respiratório superior.
Na medicina, o metal nobre é usado como meio de reconhecimento dos tecidos afetados. Medicamentos baseados nele são usados para tratar a tuberculose e várias infecções que afetam a pele humana. Por esta razão, parece muito promissor usar a capacidade do rutênio de formar complexos nitroso estáveis no combate a doenças associadas à concentração excessiva de nitratos no corpo humano (hipertensão, artrite, choque séptico e epilepsia).
Quem é o culpado?
Mais recentemente, cientistas da Europa Ocidental perturbaram seriamente o público com uma mensagem de que o conteúdo do isótopo radioativo do rutênio Ru106 está crescendo no continente. Especialistas excluem completamente sua auto-educação na atmosfera. Além de uma liberação acidental de uma usina nuclear, desde então radionuclídeos de césio e iodo estariam necessariamente presentes no ar, o que não é confirmado por dados experimentais. O impacto deste isótopo no corpo humano, como qualquer elemento radioativo, leva à irradiação de tecidos e órgãos, o desenvolvimento de câncer. Possíveis fontes de poluição, de acordo com a mídia ocidental, estão localizadas no território da Rússia, Ucrânia ou Cazaquistão.
Em resposta, um representante do Departamento de Comunicações de Rosatom disse que todas as empresas da estatal trabalharam e estão funcionando normalmente. A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA), em sua opinião, com base em seus próprios dados de monitoramento,considerou infundadas todas as acusações contra a Federação Russa.
