Рутений - платина тобындағы барлық металдардың ішіндегі ең жеңілі және ең «асыл». Бұл ең «көпвалентті» элемент болуы мүмкін (тоғыз валенттік күй белгілі). Зерттеу тарихының жарты ғасырдан астам уақытына қарамастан, ол қазіргі заманғы химиктердің алдында әлі де көптеген сұрақтар мен проблемаларды тудырады. Сонымен, химиялық элемент ретінде рутений дегеніміз не? Алдымен тарихқа қысқаша шолу.
Жұмбақ және бай
Рутенийдің аты мен ашылу тарихы Ресеймен тығыз байланысты. 20-ғасырдың басында Ресей империясында платинаның ең бай кен орындары табылды деген хабар әлем жұртшылығын қатты толқытып, алаңдатты. Оралда бұл асыл металды кәдімгі күрекпен өндіруге болады деген қауесет тараған. Бай кен орындарының табылу фактісі көп ұзамай Ресейдің қаржы министрі Е. Ф. Канкриннің Петербург монета сарайына платинадан монета соғу туралы ең жоғары жарлық жіберуімен расталды. Одан кейінгі жылдары бір жарым миллионға жуық монета (3, 6 және 12 рубль) айналымға шығарылды, оны өндіруге 20 тонна асыл метал жұмсалды.
"Ашу" Озанна
Дерпт-Юрьевский (қазіргі Тарту) университетінің профессоры Готфрид Озанн Орал асыл рудасының құрамын зерттей бастады. Ол платинаға үш белгісіз металдар – көпмүшелік, көпмүшелік және рутений – есімдерін Озанның өзі берген деген қорытындыға келді. Айтпақшы, ол үшіншісін Ресейден кейін (Латын Рутениясынан) қойды.
Ең беделді швед химигі Йенс Берцелиус бастаған Озаннаның Еуропадағы әріптестері профессордың баяндамасын қатты сынға алды. Өзін ақтау үшін ғалым бірнеше тәжірибелерін қайталады, бірақ бірдей нәтижеге жете алмады.
Озаннаның жұмысына екі онжылдық өткен соң химия профессоры Карл Карлович Клаус (Қазан университеті) қызығушылық танытты. Ол Қазынашылық хатшысынан Монета сарайының зертханасынан бірнеше фунт қалдық тиындарды қайта сынау үшін алуға рұқсат берді.
Қазан химиялық элементі рутений
Орыс академигі А. Е. Арбузов өз еңбектерінде ол заманда жаңа элементті ашу үшін химикке асқан ыждағаттылық пен табандылық, байқампаздық пен көрегендік, ең бастысы, нәзік эксперименттік қабілет қажет екенін атап көрсеткен. Жоғарыда аталған қасиеттердің барлығы жас Карл Клаусқа ең жоғары дәрежеде тән болатын.
Ғалымның зерттеулерінің де практикалық маңызы болды – кен қалдықтарынан таза платинаны қосымша алу. Тәжірибенің жеке жоспарын жасап, Клаус кен материалын селитрамен балқытып, ерігіш элементтерді: осмий, иридий,палладий. Ерімейтін бөлікке концентрлі қышқылдар қоспасы («aqua regia») және дистилляция әсер етті. Темір гидроксидінің тұнбасында ол белгісіз металдың бар екенін тауып, оны алдымен сульфид түрінде, содан кейін таза күйінде (шамамен 6 грамм) бөліп алды. Профессор рутений элементі үшін Озанн ұсынған атауды сақтап қалды.
Ашыңыз және дәлелдеңіз
Бірақ белгілі болғандай, рутений химиялық элементінің ашылуы туралы әңгіме енді ғана басталды. 1844 жылы зерттеу нәтижелері жарияланғаннан кейін Клаустың үстінен сын жауды. Белгісіз Қазан ғалымының тұжырымдарын әлемдегі ең ірі химик ғалымдар күмәнмен қабылдады. Тіпті жаңа элементтің үлгісін Берцелиусқа жіберу де жағдайды сақтай алмады. Швед шеберінің айтуынша, Клаус рутенийі тек "таза емес иридийдің үлгісі" болған.
Карл Карловичтің аналитикалық химик және экспериментатор ретіндегі көрнекті қасиеттері және бірқатар қосымша зерттеулер ғана ғалымға өз пікірін дәлелдеуге мүмкіндік берді. 1846 жылы ашылу ресми түрде мойындалып, расталды. Оның жұмысы үшін Клаусқа Ресей ғылым академиясының Демидов атындағы 10 мың рубль көлеміндегі сыйлығы берілді. Қазандық профессордың таланты мен табандылығының арқасында Ресейде алғаш ашылған элемент рутений платиноидтар қатарына қосылды.
Қосымша зерттеулер
Рутенийдің химиялық және физикалық қасиеттерін зерттеудегі басты мәселе - өте шектеулі мазмұныжер қыртысындағы бұл металл. Мысалы, платина өндірісінің қалдықтарында (Клаустың жұмыс материалы) оның мөлшері шамамен 1% құрайды. Көптеген химик ғалымдар рутенийді зерттеуге өте қолайсыз зат ретінде таниды. Тұйықтардың көптігі зерттеушілердің жұмысын қысқартуға немесе тоқтата тұруға жиі әкеледі.
Кеңес ғалымы С. М. Старостин бүкіл өмірін «ыңғайсыз» металдың және оның қосылыстарының қасиеттерін зерттеуге арнады. Химик қызметінің негізгі нәтижесі - рутений нитрозо кешендерінің қасиеттері және олармен байланысты уран мен плутонийден таза металды бөлудегі қиындықтар туралы қорытындылар. Химиялық элемент ретінде рутений дегеніміз не?
Физикалық қасиеттері
Рутений – алу әдісіне байланысты түсі сұр-көкшілден күміс-ақ түске дейін өзгеретін металл. Рутений химиялық элементінің кейбір физикалық сипаттамалары оны бірегей зат деп санауға мүмкіндік береді. Жоғары морттылықпен қатар (кристалдар қолмен ұнтаққа оңай ұнтақталған), рутений өте қаттылыққа ие - он балдық минералогиялық қаттылық шкаласы бойынша 6,5 (Mohs шкаласы). Мүмкін платина тобындағы металдардың ең жеңілі. Тығыздығы 12,45 г/см3. Бұл өте отқа төзімді - сұйық күйге өту температурасы 2334 ° C. Электр доғасында балқыту кезінде металдың бір мезгілде булануы байқалады. Ашық ауада жоғары температурада күйдіру кезінде элемент пішінде «ұшады».тетроксидтер.
Рутений асқын өткізгіш ретінде жіктеледі. Металл 0,47 К дейін салқындатқанда нөлдік қарсылық көрсетеді. Бұл қасиет ғылыми және практикалық тұрғыдан өте маңызды. Платиноид ретінде рутений өте қызықты бағалы металл.
Element Ru
«Қазан» металының қасиеттері көп жағынан VΙΙΙ (платина) тобының өкілдеріне тән. Рутений - периодтық жүйенің атомдық нөмірі 44, жоғары инерттілігімен сипатталатын химиялық элементі. Оның массалық сандары 92-ден 113-ке дейінгі 7 тұрақты табиғи және 20 жасанды изотоптары бар.
Қалыпты температурада ол тотығуға және коррозияға, қышқылдар мен сілтілерге ұшырамайды. 400°С-тан жоғары қыздырғанда хлормен, 930°С-та оттегімен әрекеттеседі. Кейбір металдармен рутений химиялық элементі интерметалдық қосылыстар деп аталатын тұрақты қорытпалар түзеді.
Көптеген қосылыстарда ол нөлден сегізге дейінгі валенттілікті көрсетеді. Ең маңыздыларына рутений диоксиді мен тетроксиді, сульфиді RuS2 және фторид RuF5.
. жатады.
Таза металл түрінде ол жоғары селективті катализатор қасиеттеріне ие, бұл оны органикалық және бейорганикалық заттардың алуан түрлілігін синтездеу үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Сутегі үшін ең жақсы сорбент ретінде қызмет етеді.
Табиғатта таралған
Рутений химиялық элементі экстремалды сипаттасирек және табиғатта шашыранды. Табиғи ортада ол жалғыз белгілі минералды, лауритті құрайды. Бұл ұсақ темір-қара октаэдр түріндегі қатты дене. Ең бай және ең атақты кен орны Борнео (Калимантан) аралының платина қабаттарында орналасқан. Ресейде Орта және Оңтүстік Оралда, Кола түбегінде, Красноярск және Хабаровск өлкелерінде даму жүріп жатыр.
Барлық басқа табиғи қосылыстарда рутений мөлшері 0,1% аспайды. Кейбір мыс-никель рудаларында және қышқыл магмалық тау жыныстарында металдың іздері табылған. Кейбір өсімдіктер рутенийді шоғырландыру және жинақтау қабілетіне ие, олардың арасында бұршақ тұқымдасының өкілдері ерекше көзге түседі.
Жер қыртысындағы элементтің жалпы мөлшері, мамандардың пікірінше, 5000 тоннадан аспайды.
Өнеркәсіптік өндіріс
Рутений элементі асыл болып саналады және металдың негізгі көзі - платина өндірісінің бос жыныстары. Рутений (сонымен қатар платина) өндіру бойынша сөзсіз көшбасшы Оңтүстік Африка Республикасы болып табылады. Бұл металды әзірлеу және өндірумен де Ресей, Канада және Зимбабве айналысады. Айтпақшы, соңғы ел платиноидтардың барланған қоры бойынша әлемде екінші орында.
Нарыққа жеткізілетін рутений мөлшері жылына 17 тоннадан 20 тоннаға дейін жетеді. Элемент алу үшін өндірістік цикл шамамен 6 аптаға созылады және бірінен соң бірі жүретін термохимиялық реакциялардың үздіксіз тізбегі болып табылады.
Алу технологиясырадиоактивті технеций изотоптарының нейтрондық сәулеленуі арқылы рутений. Бірақ оның химиялық қасиеттеріне, болжауға болмайтындығына және жеткіліксіз біліміне байланысты таза және тұрақты металды оқшаулау әлі күнге дейін арман болып қала беретінін атап өткен жөн.
Қолданбалар
Рутенийдегі асыл металдың барлық қасиеттері толық болғанымен, элемент зергерлік өнеркәсібінде кең тараған жоқ. Ол тек қорытпаларды нығайту және қымбат зергерлік бұйымдарды берік ету үшін қолданылады.
Тұтынылатын рутений мөлшері бойынша өнеркәсіп секторлары келесі тәртіпте:
- Электрондық.
- Электрохимиялық.
- Химиялық.
Элементтің каталитикалық қасиеттері жоғары сұранысқа ие. Ол циандық және азот қышқылдарын синтездеуде, қаныққан көмірсутектерді, глицерин алуда және этиленді полимерлеуде қолданылады. Металлургия өнеркәсібінде рутений қоспалары коррозияға қарсы қасиеттерін арттыру, қорытпаларға беріктік, химиялық және механикалық төзімділік беру үшін қолданылады. Рутенийдің радиоактивті изотоптары ғалымдарға өз зерттеулерінде жиі көмектеседі.
Элементтің көптеген қосылыстары жақсы тотықтырғыштар мен бояғыштар ретінде де қолданылған. Атап айтқанда, хлоридтер люминесценцияны күшейту үшін қолданылады.
Биологиялық маңызы
Рутений тірі ұлпалардың жасушаларында, негізінен бұлшықеттерде (платина тобындағы жалғыз металл) жинақтау қабілетіне ие. Арандатуы мүмкіналлергиялық реакциялардың дамуы, көздің және жоғарғы тыныс жолдарының шырышты қабығына теріс әсер етеді.
Медицинада асыл металды зақымдалған тіндерді тану құралы ретінде пайдаланады. Оның негізіндегі дәрілер адам терісіне әсер ететін туберкулезді және әртүрлі инфекцияларды емдеу үшін қолданылады. Осы себепті адам ағзасындағы нитраттардың шамадан тыс концентрациясымен байланысты аурулармен (гипертония, артрит, септикалық шок және эпилепсия) күресуде рутенийдің тұрақты нитрозокешендер түзу қабілетін пайдалану өте перспективалы болып көрінеді.
Кім кінәлі?
Жақында Батыс Еуропа ғалымдары рутений Ru106 радиоактивті изотопының мазмұны континентте өсуде деген хабармен жұртшылықты қатты алаңдатты. Сарапшылар оның атмосферада өзін-өзі тәрбиелеуін мүлдем жоққа шығарады. Атом электр станциясынан кездейсоқ бөліну сияқты, содан бері цезий мен йодтың радионуклидтері ауада міндетті түрде болатын еді, бұл эксперименттік деректермен расталмаған. Бұл изотоптың адам ағзасына әсері кез келген радиоактивті элемент сияқты тіндер мен мүшелердің сәулеленуіне, қатерлі ісіктің дамуына әкеледі. Ықтимал ластану көздері, Батыс БАҚ-тары бойынша, Ресей, Украина немесе Қазақстан аумағында орналасқан.
Жауап ретінде «Росатом» байланыс департаментінің өкілі мемлекеттік корпорацияның барлық кәсіпорындары әдеттегідей жұмыс істеп, жұмыс істеп жатқанын айтты. Атом энергиясы жөніндегі халықаралық агенттік (МАГАТЭ) өзінің жеке мониторинг деректеріне сүйене отырып,Ресей Федерациясына тағылған айыптардың барлығын негізсіз деп атады.
