Ruteniumi është më i lehtë dhe më pak "fisnik" nga të gjithë metalet e grupit të platinit. Është ndoshta elementi më "multivalent" (janë të njohura nëntë gjendje valore). Pavarësisht historisë kërkimore prej më shumë se gjysmë shekulli, ajo ende paraqet shumë pyetje dhe probleme për kimistët modernë sot. Pra, çfarë është rutenium si një element kimik? Për të filluar, një digresion i shkurtër në histori.
Misteriozë dhe e pasur
Emri dhe historia e zbulimit të ruteniumit janë të lidhura pazgjidhshmërisht me Rusinë. Në fillim të shekullit të 20-të, komuniteti botëror ishte i emocionuar dhe i shqetësuar nga lajmi se depozitat më të pasura të platinit ishin zbuluar në Perandorinë Ruse. Kishte zëra se në Urale nxjerrja e këtij metali të çmuar mund të bëhej me një lopatë të zakonshme. Fakti i zbulimit të depozitave të pasura u vërtetua shpejt nga fakti se Ministri i Financave i Rusisë, E. F. Kankrin, dërgoi dekretin më të lartë për prerjen e monedhave nga platini në Mint e Shën Petersburgut. Në vitet në vijim, u hodhën në qarkullim rreth një milion e gjysmë monedha (3, 6 dhe 12 rubla), për prodhimin e të cilave u shpenzuan 20 ton metal të çmuar.
"Zbulimi" Ozanne
Profesor i Universitetit Derpt-Yuryevsky (tani Tartu) Gottfried Ozann filloi të studionte përbërjen e mineralit të çmuar Ural. Ai arriti në përfundimin se platini shoqërohet nga tre metale të panjohura - polinom, polinom dhe rutenium - emrat e të cilëve u dhanë nga vetë Ozann. Meqë ra fjala, ai e quajti të tretën pas Rusisë (nga latinishtja Ruthenia).
Kolegët e Ozanne në të gjithë Evropën, të udhëhequr nga kimisti më autoritar suedez Jens Berzelius, ishin shumë kritikë ndaj raportit të profesorit. Në përpjekje për të justifikuar veten, shkencëtari përsëriti një sërë eksperimentesh të tij, por nuk arriti të arrinte të njëjtat rezultate.
Dy dekada më vonë, profesori i kimisë Karl Karlovich Klauss (Universiteti i Kazanit) u interesua për punën e Ozanne. Ai siguroi lejen e Sekretarit të Thesarit për të marrë disa paund monedha të mbetura nga laboratori i Mint për ritestim.
Elementi kimik i Kazanit rutenium
Akademik rus A. E. Arbuzov vuri në dukje në shkrimet e tij se për të zbuluar një element të ri në ato ditë, një kimist kishte nevojë për zell dhe këmbëngulje ekstreme, vëzhgim dhe depërtim, dhe më e rëndësishmja, një dhunti delikate eksperimentale. Të gjitha cilësitë e mësipërme ishin të natyrshme në të riun Karl Clauss në shkallën më të lartë.
Kërkimi i shkencëtarit kishte gjithashtu një rëndësi praktike - nxjerrja shtesë e platinit të pastër nga mbetjet e xehes. Pasi zhvilloi planin e tij për eksperimentin, Klauss shkriu materialin xeheror me kripë dhe nxori elementë të tretshëm: osmium, iridium,palladiumi. Pjesa e patretshme u ekspozua ndaj një përzierjeje të acideve të koncentruara ("aqua regia") dhe distilimit. Në precipitatin e hidroksidit të hekurit, ai zbuloi praninë e një metali të panjohur dhe e izoloi atë fillimisht në formën e sulfurit, dhe më pas në formë të pastër (rreth 6 gram). Profesori ruajti emrin e propozuar nga Ozann për elementin - rutenium.
Hape dhe provo
Por siç doli, historia e zbulimit të elementit kimik rutenium sapo kishte filluar. Pas publikimit të rezultateve të studimit në 1844, një breshër kritikash ra mbi Clauss. Përfundimet e shkencëtarit të panjohur të Kazanit u pritën në mënyrë skeptike nga kimistët më të mëdhenj në botë. Edhe dërgimi i një kampioni të elementit të ri te Berzelius nuk e shpëtoi situatën. Sipas mjeshtrit suedez, ruteniumi i Clauss ishte vetëm "një mostër e iridiumit të papastër".
Vetëm cilësitë e jashtëzakonshme të Karl Karlovich si kimist analitik dhe eksperimentues dhe një sërë studimesh shtesë e lejuan shkencëtarin të provonte rastin e tij. Në 1846, zbulimi mori njohjen dhe konfirmimin zyrtar. Për punën e tij, Klauss iu dha Çmimi Demidov i Akademisë Ruse të Shkencave në shumën prej 10 mijë rubla. Falë talentit dhe këmbënguljes së profesorit të Kazanit, ruteniumi, elementi i parë i zbuluar në Rusi, u shtua në radhët e platinoideve.
Kërkim i mëtejshëm
Problemi kryesor në studimin e vetive kimike dhe fizike të ruteniumit është përmbajtja jashtëzakonisht e kufizuarky metal në koren e tokës. Për shembull, në mbetjet e prodhimit të platinit (materiali i punës i Clauss), përmbajtja e tij është rreth 1%. Shumica e shkencëtarëve kimikë e njohin rutenin si një substancë jashtëzakonisht të pafavorshme për studim. Bollëku i ngërçeve shpesh i bën studiuesit të kufizojnë ose pezullojnë punën e tyre.
Shkencëtari sovjetik SM Starostin ia kushtoi tërë jetën studimit të vetive të një metali "të pakëndshëm" dhe përbërjeve të tij. Rezultati kryesor i veprimtarisë së kimistit janë përfundimet në lidhje me vetitë e komplekseve të nitrozos së rutenit dhe vështirësitë që lidhen me to në ndarjen e metalit të pastër nga uraniumit dhe plutoniumit shoqërues. Çfarë është rutenium si një element kimik?
Vetitë fizike
Ruteniumi është një metal, ngjyra e të cilit, në varësi të mënyrës së marrjes, varion nga gri-k altërosh në të bardhë argjendi. Disa karakteristika fizike të elementit kimik rutenium na lejojnë ta konsiderojmë atë një substancë unike. Së bashku me brishtësinë e lartë (kristalet bluhen edhe lehtësisht në pluhur me dorë), ruteniumi ka një fortësi ekstreme - 6.5 në një shkallë fortësie mineralogjike me dhjetë pikë (shkalla Mohs). Ndoshta metali më i lehtë i grupit të platinit. Dendësia është 12,45 g/cm3. Është shumë refraktar - temperatura e kalimit në gjendje të lëngshme është 2334 ° C. Gjatë shkrirjes në një hark elektrik, vërehet avullimi i njëkohshëm i metalit. Gjatë kalcinimit në temperaturë të lartë në ajër të hapur, elementi "avullon" në formëtetroksidet.
Rutheniumi klasifikohet si superpërçues. Metali tregon rezistencë zero kur ftohet në 0,47 K. Kjo veti ka një rëndësi të madhe nga pikëpamja shkencore dhe praktike. Si një platinoid, ruteniumi është një metal i çmuar shumë interesant.
Element Ru
Vetitë e metalit "Kazan" janë në shumë aspekte tipike për përfaqësuesit e grupit VΙΙΙ (platin). Ruteniumi është një element kimik i tabelës periodike me numër atomik 44, i karakterizuar nga inertiteti i lartë. Ka 7 izotope të qëndrueshme natyrore dhe 20 artificiale me numra masiv nga 92 në 113.
Nën temperaturë normale, nuk i nënshtrohet oksidimit dhe korrozionit, acideve dhe alkaleve. Kur nxehet mbi 400 ° C, ai reagon me klorin, në 930 ° C - me oksigjen. Me disa metale, elementi kimik rutenium formon lidhje të qëndrueshme të quajtura komponime ndërmetalike.
Në përbërje të shumta, ajo shfaq një valencë nga zero në tetë. Më të rëndësishmet përfshijnë dioksidin dhe tetrooksidin e rutenit, sulfidin RuS2 dhe fluorin RuF5.
Në formën e tij të pastër metalike, ka vetitë e një katalizatori me një selektivitet të lartë, i cili e lejon atë të përdoret për sintezën e një shumëllojshmërie të gjerë të substancave organike dhe inorganike. Shërben si sorbent më i mirë për hidrogjenin.
Përhapur në natyrë
Elementi kimik rutenium karakterizohet nga ekstremee rrallë dhe e shpërndarë në natyrë. Në mjedisin e tij natyror, ai formon mineralin e vetëm të njohur, lauritin. Është një trup i ngurtë në formën e oktaedrës së vogël hekur-e zezë. Depozita më e pasur dhe më e famshme ndodhet në vendpushimet e platinit të ishullit Borneo (Kalimantan). Në Rusi, zhvillimet janë duke u zhvilluar në Uralet e Mesme dhe Jugore, në Gadishullin Kola, në Territoret Krasnoyarsk dhe Khabarovsk.
Në të gjitha përbërjet e tjera natyrore, sasia e ruteniumit nuk kalon 0,1%. Gjurmë metali janë gjetur në disa xehe bakri-nikel dhe shkëmbinj magmatikë acidë. Disa bimë kanë aftësinë për të përqendruar dhe grumbulluar rutenium, ndër të cilët veçohen përfaqësuesit e familjes së bishtajoreve.
Përmbajtja totale e elementit në koren e tokës, sipas ekspertëve, nuk i kalon 5000 tonë.
Prodhimi industrial
Elementi rutenium konsiderohet fisnik, dhe burimi kryesor i metalit është shkëmbi i mbeturinave nga prodhimi i platinit. Lider i padiskutueshëm në nxjerrjen e ruteniumit (si dhe platinit) është Republika e Afrikës së Jugut. Zhvillimi dhe prodhimi i këtij metali kryhet gjithashtu nga Rusia, Kanadaja dhe Zimbabve. Meqë ra fjala, ky i fundit renditet i dyti në botë për sa i përket rezervave të eksploruara të platinoideve.
Sasia e ruteniumit që furnizohet në treg varion nga 17 në 20 ton në vit. Cikli i prodhimit për marrjen e një elementi zgjat rreth 6 javë dhe është një zinxhir i vazhdueshëm reaksionesh termokimike që ndjekin njëri pas tjetrit.
Teknologji për marrjenrutenium nga rrezatimi neutron i izotopeve të teknetiumit radioaktiv. Por duhet theksuar se izolimi i një metali të pastër dhe të qëndrueshëm, për shkak të vetive të tij kimike, paparashikueshmërisë dhe njohurive të pamjaftueshme, mbetet ende një ëndërr.
Aplikacione
Megjithëse të gjitha vetitë e metalit fisnik në rutenium janë plotësisht të pranishme, elementi nuk ka marrë shpërndarje të gjerë në industrinë e bizhuterive. Përdoret vetëm për të forcuar lidhjet dhe për t'i bërë bizhuteritë e shtrenjta më të qëndrueshme.
Për sa i përket sasisë së rutenit të konsumuar, sektorët industrialë janë në rendin e mëposhtëm:
- Elektronike.
- Elektrokimike.
- Kimike.
Vetitë katalitike të elementit janë shumë të kërkuara. Përdoret në sintezën e acideve hidrocianik dhe nitrik, në prodhimin e hidrokarbureve të ngopura, glicerinës dhe polimerizimin e etilenit. Në industrinë metalurgjike, aditivët e rutenit përdoren për të rritur vetitë kundër korrozionit, për t'i dhënë forcë lidhjeve, rezistencë kimike dhe mekanike. Izotopet radioaktive të rutenit shpesh i ndihmojnë shkencëtarët në kërkimin e tyre.
Shumë komponime të elementit janë përdorur gjithashtu si oksidues dhe ngjyra të mira. Në veçanti, kloruret përdoren për të rritur ndriçimin.
Rëndësia biologjike
Ruteniumi ka aftësinë të grumbullohet në qelizat e indeve të gjalla, kryesisht në muskuj (i vetmi metal i grupit të platinit). Mund të provokojëzhvillimi i reaksioneve alergjike, kanë një ndikim negativ në mukozën e syve dhe traktin e sipërm respirator.
Në mjekësi, metali fisnik përdoret si mjet për të njohur indet e prekura. Ilaçet e bazuara në të përdoren për trajtimin e tuberkulozit dhe infeksioneve të ndryshme që prekin lëkurën e njeriut. Për këtë arsye, duket shumë premtuese përdorimi i aftësisë së ruteniumit për të formuar komplekse të qëndrueshme nitrozo në luftën kundër sëmundjeve që lidhen me përqendrimin e tepërt të nitrateve në trupin e njeriut (hipertensioni, artriti, shoku septik dhe epilepsia).
Kush e ka fajin?
Kohët e fundit, shkencëtarët e Evropës Perëndimore kanë shqetësuar seriozisht publikun me një mesazh se përmbajtja e izotopit radioaktiv të ruteniumit Ru106 po rritet në kontinent. Ekspertët e përjashtojnë plotësisht vetë-edukimin e tij në atmosferë. Si dhe një lëshim aksidental nga një termocentral bërthamor, që atëherë radionuklidet e ceziumit dhe jodit do të ishin domosdoshmërisht të pranishme në ajër, gjë që nuk konfirmohet nga të dhënat eksperimentale. Ndikimi i këtij izotopi në trupin e njeriut, si çdo element radioaktiv, çon në rrezatim të indeve dhe organeve, zhvillimin e kancerit. Burimet e mundshme të ndotjes, sipas mediave perëndimore, ndodhen në territorin e Rusisë, Ukrainës apo Kazakistanit.
Në përgjigje, një përfaqësues i Departamentit të Komunikimeve të Rosatom tha se të gjitha ndërmarrjet e korporatës shtetërore kanë punuar dhe po punojnë si zakonisht. Agjencia Ndërkombëtare e Energjisë Atomike (IAEA), sipas mendimit të saj, bazuar në të dhënat e veta të monitorimit,i quajti të pabaza të gjitha akuzat kundër Federatës Ruse.
