Rutenijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Rutenijum
Opšta svojstva
Ime, simbolrutenijum, Ru
Izgledsrebrnasto beo metaličan
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Fe
↑
Ru
↓
Os
tehnicijum ← rutenijum → rodijum ‍
Atomski broj (Z)44
Grupa, periodagrupa 8, perioda 5
Blokd-blok
Kategorija  prelazni metal
Rel. at. masa (Ar)101,07(2)[1]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 15, 1
Fizička svojstva
Tačka topljenja2607 K ​(2334 °‍C, ​4233 °F)
Tačka ključanja4423 K ​(4150 °‍C, ​7502 °F)
Gustina pri s.t.12,45 g/cm3
tečno st., na t.t.10,65 g/cm3
Toplota fuzije38,59 kJ/mol
Toplota isparavanja619 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet24,06 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 2588 2811 3087
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 3424 3845 4388
Atomska svojstva
Elektronegativnost2,2
Energije jonizacije1: 710,2 kJ/mol
2: 1620 kJ/mol
3: 2747 kJ/mol
Atomski radijus134 pm
Kovalentni radijus146±7 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​zbijena heksagonalna (HCP)
Zbijena heksagonalna (HCP) kristalna struktura za rutenijum
Brzina zvuka tanak štap5970 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje6,4 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost117 W/(m·K)
Električna otpornost71 nΩ·m (na 0 °‍C)
Magnetni rasporedparamagnetic[2]
Magnetna susceptibilnost (χmol)+39·10−6 cm3/mol (298 K)[2]
Jangov modul447 GPa
Modul smicanja173 GPa
Modul stišljivosti220 GPa
Poasonov koeficijent0,30
Mosova tvrdoća6,5
Brinelova tvrdoća2160 MPa
CAS broj7440-18-8
Istorija
Imenovanjepo Ruteniji, latinskom imenu korištenom tokom 19. veka za Rusiju[a]
Otkriće i prva izolacijaKarl Karlovič Klaus (1844)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
96Ru 5,54% stabilni
97Ru syn 2,9 d ε 97Tc
γ –
98Ru 1,87% stabilni
99Ru 12,76% stabilni
100Ru 12,60% stabilni
101Ru 17,06% stabilni
102Ru 31,55% stabilni
103Ru syn 39,26 d β− 103Rh
γ –
104Ru 18,62% stabilni
106Ru syn 373,59 d β− 106Rh
reference • Vikipodaci

Rutenijum (Ru, lat. ruthenia) metal je VIIIB grupe sa atomskim brojem 44.[5] Ime je dobio po latinskom starom lazivu za Rusiju. Rutenijum je srebreno-beli, tvrdi i krhki platinasti metal. Ovaj element ne poseduje bitnije minerale i obično se javlja u rudama platine.[6]

Ovaj metal je 1844. otkrio Karl Karlovič Klaus ruski hemičar nemačko-estonskog porekla, u rudi platine iz Sibira. Rutenijum je izuzetno redak i koristi se u veoma malim količinama. Glavna oblast upotrebe metala je elektronska industrija, naročito tehnologija zapisivanja podataka na računarske tvrde diskove te kao katalizator u različitim hemijskim procesima poput hidriranja, metanizovanja ili sinteze amonijaka. Neka jedinjenja rutenijuma, na primer Grabsovi katalizatori igraju važne uloge u hemijskim sintezama.

Za rutenijum nije poznato da ima neku biološku funkciju. Međutim istražuju se neki kompleksi metala zbog njihovog mogućeg delovanja kao sredstvo protiv raka.

Istorija[uredi | uredi izvor]

K. K. Klaus, ruski hemičar i botaničar

Nakon što su između 1803. i 1804. Vilijam Hajd Volaston i Smitson Tenant u rudama platine u vrlo kratkom vremenskom intervalu otkrili četiri platinska metala: paladijum, rodijum, iridijum i osmijum, drugi hemičari su takođe pokušavali da izoluju nepoznate elemente iz sličnih ruda.

Najpre je poljski hemičar Jendžej Sniadecki 1808. objavio, da je godinu ranije otkrio novi element u jednoj retkoj južnoameričkoj platinskoj rudi. Nazvao ga je vestijum po, tada novootkrivenom, asteroidu Vesta. Nakon što to otkriće nisu potvrdili drugi hemičari, ono je odbačeno kao pogrešno.[7]

Nakon otkrića velikih nalazišta ruda platine na Uralu 1819. hemičari Jakob Bercelijus u Stokholmu i Gotfrid Osan u Tartu počeli su da ih istražuju. Osan je 1828. prvi dobio nepoznati beli oksid, čije osobine nisu odgovarale ni jednom do tada poznatom oksidu, a nakon redukcije iz njega je dobio nepoznati zlatnožuti metal. Nazvao ga je rutenijum po zemlji porekla te rude, Rusiji.[8] Nakon što Bercelijus nije uspeo da dođe do istih rezultata kako bi potvrdio pronalazak, Osan je ponovio svoj rad, ali nakon toga nije uspeo da ponovi izdvajanje rutenijuma, te je svoje otkriće poništio.[9][10]

Hemičar nemačko-estonskog porekla Karl Karlovič Klaus je na Univerzitetu Kazan od 1841. pokušavao da ponovi Osanove eksperimente o izdvajanju nepoznatog elementa iz rude platine. To mu je napokon uspelo 1844. godine kada je dobio šest grama jednog nepoznatog svetlo-sivog metala. Novi element nazvao je isto kao i Osan, rutenijum. Takođe poput Osana, Klaus je zamolio Bercelijusa da proveri rezultate eksperimenta i potvrdi otkriće. Pošto je Bercelijus 1845. to i potvrdio, od tada Klaus se smatra otkrivačem rutenijuma.[11]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Rutenijum je srebrno-beli, tvrdi i krhki metal. Sa gustinom od 12,37 g/cm3 je, nakon paladijuma, drugi najlakši platinski metal. Topi se pri 2606 K, dok ključa pri oko 4592 K. Samo iridijum i osmijum, među platinskim metalima, imaju više tačke topljenja i ključanja.[12] Pri temperaturi ispod 0,49 K, ovaj element postaje superprovodnik.[13]

Poput osmijuma, rutenijum se takođe kristalizuje u heksagonalnom, gusto pakovanom kristalnom sistemu u prostornoj grupi P63/mmc (prostorna grupa 194) sa parametrima rešetke a = 270,6 pm i c = 428,1 pm kao i dve formulske jedinice po elementarnoj ćeliji.[14] Osim toga, poznata su četiri različita polimorfna oblika rutenijuma u koja on prelazi zagrejavanjem na temperature 1308, 1473 i 1770 K. Međutim, ovi podaci se zasnivaju na kalorimetrijskim merenjima iz 1931. a nakon tog vremena još nisu potvrđeni. Stoga je vrlo moguće da rutenijum do tačke topljenja ne poseduje ni jednu modifikaciju.[15]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Unutar grupe željeza, rutenijum ima slične osobine kao i osmijum, dok se istovremeno njegove osobine znatno razlikuju od osobina željeza. Rutenijum je sličan ostalim platinskim metalima, a za razliku od željeza on je relativno inertni plemeniti metal. Sa kiseonikom iz vazduha reaguje tek pri temperaturama iznad 700 °C a pri tome nastaje rutenijum(VIII) oksid. Time se razlikuje i od osmijuma, koji već pri sobnoj temperaturi pri kontaktu sa kiseonikom već u tragovima gradi odgovarajući oksid (osmijum(VIII) oksid). Rutenijum također reaguje s hlorom i fluorom tek pri zagrejavanju čime nastaju rutenijum(III) hlorid i rutenijum(VI) fluorid, respektivno.

Metal se ne rastvara u kiselinama kao npr. fluorovodoničnoj, sumpornoj, azotnoj, ali ni u carskoj vodi.[16] Međutim, polako ga napadaju vodeni rastvori hlora i broma, a vrlo brzo cijanidni rastvori i živa(II) hlorid. Snažna oksidaciona sredstva poput kalijum hidroksida i kalijum nitrata ili rastopljene smeše natrijum hidroksida i peroksida vrlo brzo mogu oksidirati rutenijum.[15]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Postoji ukupno 33 izotopa i šest nuklearnih izomera rutenijuma između 87Ru i 120Ru. Među njima je sedam stabilno i javljaju se u prirodi. Od stabilnih izotopa najčešći je 102Ru sa udelom od 31,6% u prirodnoj izotopskoj smeši. Četiri izotopa 104Ru, 101Ru, 100Ru i 99Ru sa udelom između 12 i 19% su približno jednako česti. Najređi stabilni izotopi su 96Ru i 98Ru sa udelima od 5,52 odnosno 1,88%. Među nestabilnim izotopima izotopi 97Ru, 103Ru i 106Ru imaju vremena poluraspada od nekoliko dana, dok kod drugih izotopa to vreme iznosi od nekoliko milisekundi do nekoliko sati.[17]

Izotopi rutenijuma, uglavnom 101Ru, 102Ru i 104Ru nastaju raspadanjem težih atomskih jezgara te se rutenijum može naći u potrošenim gorivim nuklearnim elementima. Na primer u jednoj toni uranijumskog goriva raspadnutog nuklearnom fisijom nalazi se oko 1,9 kilograma rutenijuma kao proizvod raspada. On se može ponovno preraditi (reciklirati) putem oksidacije do isparljivog rutenijum(VIII) oksida te se iz smese sa azotnom kiselinom može lako izdvojiti. Međutim, ovako dobijeni rutenijum ima i određeni sadržaj radioaktivnog i relativno dugovečnog (vreme poluraspada 373 dana) radioizotopa 106Ru, te se ne može direktno koristiti u druge svrhe.[18][19]

Rasprostranjenost[uredi | uredi izvor]

Rutenijum se ubraja među najređe neradioaktivne elemente na Zemlji. Njegov udeo u Zemljinoj kori iznosi približno 0,000002%, što je približno udelima elemenata poput rodijuma, iridijuma i renijuma.[20] On se uglavnom nalazi u paragenezi sa drugim platinskim metalima. Tako na primer udeo rutenijuma u najvažnijem ležištu platinskih metala, južnoafričkom kompleksu Bušveld, iznosi između osam i 12%.[21]

Poput drugih platinskih metala, on se takođe može naći u prirodi u elementarnom obliku. Stoga ga Međunarodna mineraloška organizacija ubraja u minerale u grupu 1.AF.05 (sistematika po Strancu, klasa elementi, odjeljak: metali i međumetalna jedinjenja, pododeljak: elementi platinske grupe).[22]

Njegov tipski lokalitet, u kojem su mineral prvi put otkrili naučnici Urašima, Vakabajaši, Masaki i Terasaki 1974. godine, nalazi se u dolini reke Urju na japanskom ostrvu Hokaido. Osim ovog, poznato je još 21 nalazište elementarnog rutenijuma. To su između ostalih reke Nižnji Tagil i Mias u Rusiji, reka Juba u Kaliforniji i kompleks Bušveld u Južnoafričkoj Republici.[23]

Osim elementarnog rutenijuma, poznati su i razni minerali koji ga sadrže. Do danas (stanje 2016), poznato je 14[24] minerala koji sadrže rutenijum u vidu legure sa drugim platinskim metalima, poput ruteniridosmina, sulfida poput laurita (RuS2) ili arsenida poput rutenarsenita (Ru,Ni)As.

Napomene[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Bilo je uobičajeno da se novootkrivenim elementima daju latinska imena (na primer, lutecijum i hafnijum, oba su otkrivena početkom 20. veka i nazvani su po latinskim imenima za Pariz i Kopenhagen). Klaus je izabrao da element imenuje „u čast moje domovine“,[3] a Klaus je bio ruski podanik; kao takav, za osnovu imena izabrao je latinsko ime za Rusiju koje se koristilo u to vreme, Ruthenia.[4]
    Na savremenom latinskom (kao i na savremenom engleskom), Rusija se obično naziva Russia, a naziv Ruthenia označava region oko Zakarpatske oblasti na zapadu Ukrajine.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ a b Haynes, p. 4.130
  3. ^ Matthey, Johnson. „The Discovery of Ruthenium”. Johnson Matthey Technology Review (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2020-08-25. 
  4. ^ Pitchkov, V. N. (1996). „The Discovery of Ruthenium”. Platinum Metals Review. 40 (4): 181—188. Arhivirano iz originala 09. 06. 2011. g. Pristupljeno 14. 01. 2021. 
  5. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  6. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  7. ^ John Emsley (2001). Nature’s Building Blocks. An A–Z Guide to the Elements. Oxford: Oxford University Press. str. 368—369. ISBN 978-0-19-850341-5. 
  8. ^ G. Osann: Fortsetzung der Untersuchung des Platins vom Ural. u: Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. 14, 1828, str. 329–257 (cijeli tekst na projektu "Gallica").
  9. ^ G. Osann: Berichtigung, meine Untersuchung des uralschen Platins betreffend. u: Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. 15, 1829, str. 158 (cijeli tekst na projektu "Gallica").
  10. ^ Helvi Hödrejärv (2004). „Gottfried Wilhelm Osann and ruthenium”. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, Chemistry. 53 (3): 125—144. 
  11. ^ V. N. Pitchkov (1996). „The Discovery of Ruthenium” (PDF). Platinum Metals Review. 40 (4): 181—188. Arhivirano iz originala (pdf) 24. 09. 2015. g. Pristupljeno 14. 01. 2021. 
  12. ^ J. W. Arblaster (2007). „Vapour Pressure Equations for the Platinum Group Elements” (PDF). Platinum Metals Review. 51 (3): 130—135. doi:10.1595/147106707X213830. Arhivirano iz originala (pdf) 31. 01. 2012. g. Pristupljeno 14. 01. 2021. 
  13. ^ Mark Winter: Ruthenium: physical properties. u: Webelements.com. pristupljeno 9. juna 2016.
  14. ^ K. Schubert (1974). „Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente”. Acta Crystallographica. 30: 193—204. doi:10.1107/S0567740874002469. 
  15. ^ a b Joseph A. Rard (1985). „Chemistry and thermodynamics of ruthenium and some of its inorganic compounds and aqueous species”. Chemical Reviews. 85 (1): 1—39. doi:10.1021/cr00065a001. 
  16. ^ J. A. Vaccari (2002). Materials Handbook. McGraw Hill. ISBN 978-0-07-136076-0. 
  17. ^ G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics. A729: 3—128. Arhivirano iz originala 15. 12. 2013. g. Pristupljeno 14. 01. 2021. 
  18. ^ R .P. Bush (1991). „Recovery of Platinum Group Metals from High Level Radioactive Waste” (PDF). Platinum Metals Review. 35 (4): 202—208. Arhivirano iz originala (pdf) 24. 09. 2015. g. Pristupljeno 14. 01. 2021. 
  19. ^ Martin Volkmer (1996). Basiswissen Kernenergie. Bonn: Informationskreis Kernenergie. str. 80. ISBN 3-925986-09-X. 
  20. ^ Weast, Robert C., ur. (1999). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton: CRC (Chemical Rubber Publishing Company). str. E—129 do E—145. ISBN 0-8493-0470-9. 
  21. ^ Hermann Renner; et al. (2001). „Platinum Group Metals and Compounds”. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a21_075. 
  22. ^ „IMA/CNMNC List of Mineral Names - Ruthenium” (PDF) (na jeziku: engleski). str. 247. Arhivirano iz originala (pdf) 11. 9. 2012. g. Pristupljeno 20. 1. 2018. 
  23. ^ Jolyon Ralph; Ida Chau. „Ruthenium”. mindat.org (na jeziku: engleski). Pristupljeno 8. 6. 2016. 
  24. ^ Webmineral - Mineral Species sorted by the element Ru (Ruthenium) (jezik: engleski).

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Rutenijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Рутенијум&oldid=27548689”