El rutenio es el más ligero y menos "noble" de todos los metales del grupo del platino. Es quizás el elemento más "multivalente" (se conocen nueve estados de valencia). A pesar de más de medio siglo de historia de la investigación, todavía plantea muchas preguntas y problemas a los químicos modernos de hoy. Entonces, ¿qué es el rutenio como elemento químico? Para empezar, una pequeña digresión en la historia.
Misteriosa y rica
El nombre y la historia del descubrimiento del rutenio están íntimamente ligados a Rusia. A principios del siglo XX, la comunidad mundial estaba emocionada y preocupada por la noticia de que se habían descubierto los depósitos más ricos de platino en el Imperio Ruso. Hubo rumores de que en los Urales la extracción de este metal precioso podría llevarse a cabo con una pala ordinaria. El hecho del descubrimiento de ricos depósitos pronto fue confirmado por el hecho de que el Ministro de Finanzas de Rusia, E. F. Kankrin, envió el más alto decreto sobre la acuñación de monedas de platino a la Casa de la Moneda de San Petersburgo. En los años siguientes, se pusieron en circulación alrededor de un millón y medio de monedas (3, 6 y 12 rublos), para cuya producción se gastaron 20 toneladas de metales preciosos.
"Descubrimiento" Ozanne
El profesor de la Universidad Derpt-Yuryevsky (ahora Tartu) Gottfried Ozann comenzó a estudiar la composición del mineral precioso de los Urales. Llegó a la conclusión de que el platino está acompañado por tres metales desconocidos: polinomio, polinomio y rutenio, cuyos nombres fueron dados por el propio Ozann. Por cierto, al tercero le puso el nombre de Rusia (del latín Ruthenia).
Los colegas de
Ozanne en toda Europa, encabezados por el químico sueco más autorizado, Jens Berzelius, fueron muy críticos con el informe del profesor. En un intento de justificarse, el científico repitió una serie de experimentos, pero no logró los mismos resultados.
Dos décadas después, el profesor de química Karl Karlovich Klauss (Universidad de Kazán) se interesó por el trabajo de Ozanne. Obtuvo el permiso del Secretario del Tesoro para tomar varias libras de monedas sobrantes del laboratorio de la Casa de la Moneda para volver a probarlas.
Kazan elemento químico rutenio
El académico ruso A. E. Arbuzov señaló en sus escritos que para descubrir un nuevo elemento en esos días, un químico necesitaba extrema diligencia y perseverancia, observación y perspicacia, y lo más importante, un sutil estilo experimental. Todas las cualidades anteriores eran inherentes al joven Karl Clauss en el más alto grado.
La investigación del científico también tuvo un significado práctico: extracción adicional de platino puro a partir de residuos minerales. Habiendo desarrollado su propio plan para el experimento, Klauss fusionó el material mineral con salitre y extrajo elementos solubles: osmio, iridio,paladio. La parte insoluble se expuso a una mezcla de ácidos concentrados ("aqua regia") y destilación. En el precipitado de hidróxido de hierro, descubrió la presencia de un metal desconocido y lo aisló primero en forma de sulfuro y luego en forma pura (unos 6 gramos). El profesor retuvo el nombre propuesto por Ozann para el elemento: rutenio.
Abrir y probar
Pero resultó que la historia del descubrimiento del elemento químico rutenio apenas comenzaba. Después de la publicación de los resultados del estudio en 1844, una lluvia de críticas cayó sobre Clauss. Las conclusiones del científico desconocido de Kazan fueron recibidas con escepticismo por los químicos más grandes del mundo. Incluso enviar una muestra del nuevo elemento a Berzelius no salvó la situación. Según el maestro sueco, el rutenio de Clauss era sólo "una muestra de iridio impuro".
Solo las cualidades sobresalientes de Karl Karlovich como químico analítico y experimentador y una serie de estudios adicionales permitieron al científico probar su caso. En 1846, el descubrimiento recibió reconocimiento y confirmación oficial. Por su trabajo, Klauss recibió el Premio Demidov de la Academia Rusa de Ciencias por un monto de 10 mil rublos. Gracias al talento y la perseverancia del profesor de Kazan, el rutenio, el primer elemento descubierto en Rusia, se sumó a las filas de los platinoides.
Más investigación
El principal problema al estudiar las propiedades químicas y físicas del rutenio es el contenido extremadamente limitadoeste metal en la corteza terrestre. Por ejemplo, en los desechos de la producción de platino (el material de trabajo de Clauss), su contenido es de alrededor del 1%. La mayoría de los científicos químicos reconocen al rutenio como una sustancia extremadamente desfavorable para el estudio. La abundancia de impasses a menudo hace que los investigadores reduzcan o suspendan su trabajo.
El científico soviético SM Starostin dedicó toda su vida a estudiar las propiedades de un metal "incómodo" y sus compuestos. El principal resultado de la actividad del químico son las conclusiones sobre las propiedades de los complejos de rutenio nitroso y las dificultades asociadas con ellos para separar el metal puro del uranio y el plutonio que lo acompañan. ¿Qué es el rutenio como elemento químico?
Propiedades físicas
El rutenio es un metal cuyo color, según el método de obtención, varía del gris azulado al blanco plateado. Algunas características físicas del elemento químico rutenio nos permiten considerarlo una sustancia única. Junto con una alta fragilidad (los cristales incluso se muelen fácilmente a mano), el rutenio tiene una dureza extrema: 6,5 en una escala de dureza mineralógica de diez puntos (escala de Mohs). Quizás el más ligero de los metales del grupo del platino. La densidad es de 12,45 g/cm3. Es muy refractario - la temperatura de transición al estado líquido es de 2334 °C. Durante la fusión en un arco eléctrico, se observa la evaporación simultánea del metal. Durante la calcinación a alta temperatura al aire libre, el elemento se "volatiliza" en formatetróxidos.
El rutenio está clasificado como superconductor. El metal demuestra resistencia cero cuando se enfría a 0,47 K. Esta propiedad es de gran importancia desde un punto de vista científico y práctico. Como platinoide, el rutenio es un metal precioso muy interesante.
Elemento Ru
Las propiedades del metal "Kazan" son, en muchos aspectos, típicas de los representantes del grupo VΙΙΙ (platino). El rutenio es un elemento químico de la tabla periódica con número atómico 44, caracterizado por una alta inercia. Tiene 7 isótopos naturales estables y 20 artificiales con números de masa de 92 a 113.
A temperatura normal, no está sujeto a oxidación y corrosión, ácidos y álcalis. Cuando se calienta por encima de 400 ° C, reacciona con cloro, a 930 ° C, con oxígeno. Con algunos metales, el elemento químico rutenio forma aleaciones estables llamadas compuestos intermetálicos.
En numerosos compuestos, exhibe una valencia de cero a ocho. Los más importantes incluyen dióxido y tetróxido de rutenio, sulfuro RuS2 y fluoruro RuF5.
En su forma metálica pura, tiene las propiedades de un catalizador con una alta selectividad, lo que le permite ser utilizado para la síntesis de una amplia variedad de sustancias orgánicas e inorgánicas. Sirve como el mejor sorbente para el hidrógeno.
Difundir en la naturaleza
El elemento químico rutenio se caracteriza por una extremararos y dispersos en la naturaleza. En su entorno natural forma el único mineral conocido, la laurita. Es un sólido en forma de pequeños octaedros de color negro hierro. El depósito más rico y famoso se encuentra en los placeres de platino de la isla de Borneo (Kalimantan). En Rusia, los desarrollos están en marcha en los Urales Medio y Meridional, en la Península de Kola, en los Territorios de Krasnoyarsk y Khabarovsk.
En todos los demás compuestos naturales, la cantidad de rutenio no supera el 0,1%. Se han encontrado rastros de metal en algunos minerales de cobre-níquel y rocas ígneas ácidas. Algunas plantas tienen la capacidad de concentrar y acumular rutenio, entre las que destacan las representantes de la familia de las leguminosas.
El contenido total del elemento en la corteza terrestre, según los expertos, no supera las 5.000 toneladas.
Producción industrial
El elemento rutenio se considera noble y la fuente principal del metal son los desechos de la producción de platino. El líder indiscutible en la extracción de rutenio (así como de platino) es la República de Sudáfrica. El desarrollo y producción de este metal también lo llevan a cabo Rusia, Canadá y Zimbabue. Por cierto, este último país ocupa el segundo lugar a nivel mundial en cuanto a reservas exploradas de platinoides.
La cantidad de rutenio suministrada al mercado oscila entre 17 y 20 toneladas por año. El ciclo de producción para la obtención de un elemento dura unas 6 semanas y es una cadena continua de reacciones termoquímicas que se suceden una tras otra.
Tecnología para la obtenciónrutenio por irradiación de neutrones de isótopos de tecnecio radiactivo. Pero cabe señalar que el aislamiento de un metal puro y estable, debido a sus propiedades químicas, imprevisibilidad e insuficiente conocimiento, sigue siendo un sueño imposible.
Aplicaciones
Aunque todas las propiedades del metal noble del rutenio están plenamente presentes, el elemento no ha recibido una amplia distribución en la industria de la joyería. Se usa solo para fortalecer las aleaciones y hacer que las joyas costosas sean más duraderas.
En términos de la cantidad de rutenio consumido, los sectores industriales están en el siguiente orden:
- Electrónico.
- Electroquímica.
- Químico.
Las propiedades catalíticas del elemento tienen una gran demanda. Se utiliza en la síntesis de ácidos cianhídrico y nítrico, en la producción de hidrocarburos saturados, glicerina y la polimerización de etileno. En la industria metalúrgica, los aditivos de rutenio se utilizan para aumentar las propiedades anticorrosivas, para impartir resistencia a las aleaciones, resistencia química y mecánica. Los isótopos radiactivos del rutenio a menudo ayudan a los científicos en sus investigaciones.
Muchos compuestos del elemento también se han utilizado como buenos oxidantes y tintes. En particular, los cloruros se utilizan para mejorar la luminiscencia.
Importancia biológica
El rutenio tiene la capacidad de acumularse en las células de los tejidos vivos, principalmente del músculo (único metal del grupo del platino). puede provocardesarrollo de reacciones alérgicas, tienen un impacto negativo en la membrana mucosa de los ojos y el tracto respiratorio superior.
En medicina, el metal noble se utiliza como medio para reconocer los tejidos afectados. Los medicamentos a base de él se usan para tratar la tuberculosis y diversas infecciones que afectan la piel humana. Por esta razón, parece muy prometedor utilizar la capacidad del rutenio para formar complejos nitrosos estables en la lucha contra enfermedades asociadas con una concentración excesiva de nitratos en el cuerpo humano (hipertensión, artritis, shock séptico y epilepsia).
¿Quién tiene la culpa?
Más recientemente, científicos de Europa Occidental han perturbado seriamente al público con el mensaje de que el contenido del isótopo radiactivo de rutenio Ru106 está creciendo en el continente. Los expertos excluyen por completo su autoeducación en la atmósfera. Además de una liberación accidental de una central nuclear, desde entonces los radionucleidos de cesio y yodo estarían necesariamente presentes en el aire, lo que no está confirmado por los datos experimentales. El impacto de este isótopo en el cuerpo humano, como cualquier elemento radiactivo, conduce a la irradiación de tejidos y órganos, al desarrollo de cáncer. Las posibles fuentes de contaminación, según los medios occidentales, se encuentran en el territorio de Rusia, Ucrania o Kazajistán.
En respuesta, un representante del Departamento de Comunicaciones de Rosatom dijo que todas las empresas de la corporación estatal trabajaron y están trabajando como de costumbre. El Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), en su opinión, basándose en sus propios datos de seguimiento,calificó de infundadas todas las acusaciones contra la Federación de Rusia.
