У дома » Мебели » Кой е открил рутения. Какво трябва да знаем за рутения. Физични и химични свойства

Кой е открил рутения. Какво трябва да знаем за рутения. Физични и химични свойства

Рутеният е най-лекият и най-малко "благороден" от всички метали от платиновата група. Това е може би най-„многовалентният“ елемент (известни са девет валентни състояния). Въпреки повече от половин век изследователска история, той все още поставя много въпроси и проблеми пред съвременните химици днес. И така, какво е рутений като химичен елемент? Като начало, кратко отклонение в историята.

Мистериозен и богат

Името и историята на откриването на рутений са неразривно свързани с Русия. В самото начало на XΙX век световната общественост е развълнувана и разтревожена от новината, че в Руската империя са открити най-богатите находища на платина. Имаше слухове, че в Урал добивът на този благороден метал може да се извърши с обикновена лопата. Фактът за откриването на богати находища скоро беше потвърден от факта, че министърът на финансите на Русия Е. Ф. Канкрин изпрати най-високия указ за сечене на монети от платина в монетния двор на Санкт Петербург. През следващите години бяха пуснати в обращение около милион и половина монети (3,6 и 12 рубли), за производството на които бяха изразходвани 20 тона благороден метал.

"Откритие" Озана

Професор Готфрид Озан от университета Дерпт-Юриевски (сега Тарту) се заема с изучаването на състава на ценната уралска руда. Той стигна до извода, че платината е придружена от три неизвестни метала - полином, полином и рутений - имената на които са дадени от самия Озан. Между другото, той нарече третия в чест на Русия (от лат. Ruthenia).

Колегите на Озан в цяла Европа, водени от най-авторитетния шведски химик Йенс Берцелиус, бяха много критични към доклада на професора. В опит да се оправдае, ученият повтори серия от експериментите си, но предишните резултати не можаха да бъдат постигнати.

Две десетилетия по-късно професорът по химия Карл Карлович Клаус (Казанският университет) се заинтересува от работата на Озан. Той получи разрешение от министъра на финансите да вземе няколко паунда остатъци от производство на монети от лабораторията на монетния двор за повторна проверка.

Руският академик А. Е. Арбузов отбелязва в своите трудове, че за да открие нов елемент в онези дни, химикът се нуждаеше от изключително усърдие и постоянство, наблюдателност и проницателност и най-важното - тънък експериментален усет. Всички горепосочени качества бяха присъщи на младия Карл Клаус в най-висока степен.

Изследванията на учения имаха и практическо значение - допълнително извличане на чиста платина от рудни остатъци. След като разработи свой собствен план за експеримента, Клаус сля рудния материал със селитра и извлече разтворими елементи: осмий, иридий, паладий. Неразтворимата част се подлага на смес от концентрирани киселини („царска водка“) и се дестилира. В утайката от железен хидроксид той откри наличието на неизвестен метал и го изолира първо под формата на сулфид, а след това в чиста форма (около 6 грама). Професорът запазва името, предложено от Озан за елемента - рутений.

Открийте и докажете

Но както се оказа, историята за откриването на химическия елемент рутений едва започваше. След публикуването на резултатите от изследването през 1844 г., градушка от критики пада върху Клаус. Заключенията на неизвестния казански учен бяха скептично приети от най-големите химици в света. Дори изпращането на проба от новия елемент на Берцелиус не спаси ситуацията. Според шведския майстор рутеният на Клаус е само „проба от нечист иридий“.

Само изключителните качества на Карл Карлович като химик-аналитик и експериментатор и редица допълнителни изследвания позволиха на учения да докаже своята теза. През 1846 г. откритието получава официално признание и потвърждение. За работата си Клаус е удостоен с наградата Демидов на Руската академия на науките в размер на 10 хиляди рубли. Благодарение на таланта и упоритостта на казанския професор, рутеният се присъедини към платиноидите - първият елемент, открит в Русия (и днес, за съжаление, единственият от руската химическа школа).

Допълнителни изследвания

Области на използване

Въпреки че всички свойства на благородния метал в рутения са напълно налице, елементът не е получил широко разпространение в бижутерийната индустрия. Използва се само за укрепване на сплави и за по-голяма издръжливост на скъпите бижута.

По отношение на потребеното количество рутений промишлените сектори са подредени в следния ред:

Електронен.
Електрохимия.
химически.

Каталитичните свойства на елемента са много търсени. Използва се при синтеза на циановодородна и азотна киселини, при производството на наситени въглеводороди, глицерин и полимеризацията на етилен. В металургичната промишленост рутениевите добавки се използват за повишаване на антикорозионните свойства, за придаване на здравина на сплавите, химическа и механична устойчивост. Радиоактивните изотопи на рутения често помагат на учените в техните изследвания.

Много съединения на елемента са намерили приложение и като добри окислители и багрила. По-специално, хлоридите се използват за подобряване на луминесценцията.

биологично значение

Рутеният има способността да се натрупва в клетките на живите тъкани, главно в мускулната тъкан (единственият метал от групата на платината). Може да провокира развитието на алергични реакции, да има отрицателен ефект върху лигавицата на очите и горните дихателни пътища.

В медицината благородният метал се използва като средство за разпознаване на засегнатите тъкани. Лекарства, базирани на него, се използват за лечение на туберкулоза и различни инфекции, които засягат човешката кожа. Поради тази причина изглежда много обещаващо да се използва способността на рутения да образува стабилни нитрозокомплекси в борбата срещу заболявания, свързани с прекомерна концентрация на нитрати в човешкото тяло (хипертония, артрит, септичен шок и епилепсия).

Кой е виновен

Съвсем наскоро западноевропейски учени сериозно разтревожиха обществеността със съобщение, че над континента расте съдържанието на радиоактивния изотоп рутений Ru 106. Експертите напълно изключват неговото самообразуване в атмосферата. Освен случайно изпускане от атомна електроцентрала, оттогава радионуклидите на цезия и йода задължително ще присъстват във въздуха, което не се потвърждава от експериментални данни. Въздействието на този изотоп върху човешкото тяло, както всеки радиоактивен елемент, води до облъчване на тъкани и органи, развитие на рак. Възможни източници на замърсяване, според западни медии, се намират на територията на Русия, Украйна или Казахстан.

В отговор представител на Департамента по комуникациите на Росатом каза, че всички предприятия на държавната корпорация са работили и работят в нормален режим. Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) в заключението си въз основа на собствени данни от мониторинг нарече всички обвинения срещу Руската федерация неоснователни.

Рутеният е елемент от странична подгрупа на осмата група от петия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев, атомен номер 44. Означава се със символа Ru (лат. Рутений).

Историята на откриването на рутений

Историята на откриването на този елемент започва в Русия, когато през 20-те години на 19 век в Урал са открити находища на платина. Новината за това откритие бързо се разпространи по света и предизвика много безпокойство и безпокойство на международния пазар. Сред чуждестранните спекуланти имаше слухове за чудовищни самородки, за платинен пясък, който миньорите на платина изгребват директно с лопати. Депозитите на платина наистина се оказаха богати и граф Канкрин, който по това време беше министър на финансите на Русия, нареди сеченето на платинени монети. Монетите започнаха да се секат в деноминации от 3,6 и 12 рубли. Емитирани са 1 400 000 платинени монети, за които са използвани повече от 20 тона самородна платина.

В годината на заповедта на Канкрин да сече монети, Озан, професор в Юриевския университет, изследвайки проби от уралска платина, стигна до заключението, че платината е придружена от три нови метала. Озан нарече един от тях полу-ран, вторият - полином, а третият в чест на латинското име. Русия - Рутеният даде име - рутений. Химиците посрещнаха "откритието" на Озан с недоверие. Особено протестира шведският химик Берцелиус, чийто авторитет по това време е наистина световен. Спорът, възникнал между Озан и Берцелиус, се ангажира да разреши професорът по химия в Казанския университет К. К. Клаус. След като получи на свое разположение малко количество останки от сеченето на платинена монета, Клаус откри в тях нов метал, зад който запази името рутений, предложено от Озан. На 13 септември 1844 г. Клаус прави доклад в Академията на науките за нов елемент и неговите свойства. През 1845 г. докладът на Клаус, озаглавен „Химически изследвания на остатъците от уралската платинова руда и металния рутений“, е публикуван като отделна книга. „... Малкото количество изследван материал – не повече от шест грама напълно чист метал – не ми позволи да продължа изследванията си“, пише Клаус в книгата си. Въпреки това, получените данни за свойствата на новия метал позволиха на Клаус твърдо да обяви откриването на нов химичен елемент.

В желанието си да запознае чуждестранни учени с откритието на нов елемент, Клаус изпрати проба от метала на Берцелиус. Отговорът на Берцелиус беше меко казано странен. С нов елемент в ръка с подробно описание на имотите той не беше съгласен с мнението на Клаус. Берцелиус заявява, че металът, получен от Клаус, е "проба от нечист иридий", отдавна известен елемент. По-късно Берцелиус е принуден да признае грешката си.

Получаване на рутений

Отделянето на платиновите метали и получаването им в чист вид (рафиниране) е много трудна задача, която изисква много труд, време, скъпи реактиви и високо умение. Родната платина, платиненият "скрап" и други материали първо се обработват с "кралска водка" при ниска топлина. В този случай платината и паладият напълно преминават в разтвора под формата на H2 и H2, мед, желязо и никел - под формата на хлориди CuCl2, FeCl3, NiCl2. Родий и иридий са частично разтворени под формата на Н3 и Н2. Остатъкът, неразтворим в царска вода, се състои от съединение на осмий с иридий, както и свързани минерали (кварц SiO2, хромова желязна руда FeCr2O4, магнитна желязна руда Fe3O4 и др.) След филтриране на разтвора платината се утаява от него с амоний хлорид. Въпреки това, за да може утайката от амониев хексахлороплатинат да не съдържа иридий, който също образува слабо разтворимия амониев хексахлороиридит (IV) (NH4) 2, е необходимо да се редуцира Ir (IV) до Ir (III). Това става чрез добавяне например на тръстикова захар C12H22O14 (метод на I.I. Chernyaev). Амониевият хексахлороиридит (III) е разтворим във вода и амониевият хлорид не се утаява. Утайката от амониев хексахлороплатинат се филтрува, промива се, суши се и се калцинира. Получената платинена гъба се пресова и след това се стопява в кислородно-водороден пламък или в електрическа високочестотна пещ. Паладий, родий и иридий се извличат от филтъра от амониев хексахлороплатинат; От иридиевата сплав се изолират иридий, осмий и рутений. Необходимите за това химични операции са много сложни. В момента основният източник на платинени метали са медно-никелови сулфидни руди. В резултат на сложната им обработка се претопяват т. нар. "груби" метали - замърсени никел и мед. При електролитното им рафиниране благородните метали се натрупват под формата на анодна утайка, която се изпраща за рафиниране.

Значителен източник на рутений за извличането му е изолирането му от делящи се фрагменти на ядрени материали (плутоний, уран, торий), където съдържанието му в отработените горивни пръти достига 250 грама на тон "изгоряло" ядрено гориво.

Физични свойства на рутения

По отношение на огнеупорността (Tmelt 2250 ° C) рутеният е по-нисък само от няколко елемента - рений, осмий, волфрам.

Най-ценните свойства на рутения са огнеупорност, твърдост, химическа устойчивост и способността да ускорява определени химични реакции. Най-характерни са съединенията с валентност 3+, 4+ и 8+. Склонен да образува комплексни съединения. Използва се като катализатор, в сплави с платинени метали, като материал за остри върхове, за контакти, електроди и в бижутерията.

Химични свойства на рутения

Рутеният и осмият са крехки и много твърди. Под действието на кислород и силни окислители те образуват RuO4 и OsO4 оксиди. Това са нискотопими жълти кристали. Парите и на двете съединения имат остра, неприятна миризма и са силно токсични. И двете съединения лесно отделят кислород, като се редуцират до RuO2 и OsO2 или до метали. С алкали RuO4 дава соли (рутенати): 2Ru04 + 4KOH = 2K2RuO4 + 2H2O + O2

Приложение на рутений

Малко добавяне на рутений (0,1%) повишава корозионната устойчивост на титана.
В сплав с платина се използва за направата на изключително устойчиви на износване електрически контакти.
Катализатор за много химични реакции. Много важно място на рутения като катализатор в системите за пречистване на водата на орбиталните станции.

Също така уникална е способността на рутения да свързва каталитично атмосферния азот при стайна температура.

Рутеният и неговите сплави намират приложение като високотемпературни структурни материали в космическото инженерство и до 1500 °C превъзхождат най-добрите сплави на молибден и волфрам по сила (като имат предимството и на висока устойчивост на окисление).

През последните години рутениевият оксид е широко изследван като материал за производството на суперкондензатори за електричество със специфичен електрически капацитет над 700 Farad/gram.

Приложение на рутений за отглеждане на графен

Синтезът се основава на факта, че разтворимостта на въглерода в рутений силно зависи от температурата. При 1150°C рутеният се насища с въглерод и когато температурата падне до 825°C, въглеродът излиза на повърхността, което води до образуването на графенови острови, по-големи от 100 µm. Островите растат и се обединяват, след което започва растежът на втория слой.

Сергеева Екатерина

Историята на откриването на рутения и неговите свойства.

Изтегли:

Преглед:

"Казан химичен елемент (рутений)"

Сергеева Екатерина Юриевна

Държавна автономна образователна институция "Чистополски политехнически колеж"

Ръководител Йоничева А.Л.

АНОТАЦИЯ

В тази работа се интересувах от историята на откриването, свойствата и възможните приложения на химичния елемент рутений, който беше открит от Карл Карлович Клаус в химическата лаборатория на Казанския университет и с право може да се нарече казански химичен елемент. 2011 г. беше обявена от ЮНЕСКО за година на химията, студентите от Казан и Република Татарстан трябва да помнят това изключително изключително събитие в повече от 1000-годишната история на град КазанИ единственият човек в Русия, К. К. Клаус, открил естествен химичен елемент, особено след като той с право се смята за един от основателите на казанската химическа школа.

Тази тема ни се стори интересна и актуална и защото

Рутеният е един от представителите на платиновите метали, но е открит последен. Откриването на рутения представлява големи трудности.

За да се открие по времето на Клаус нов елемент от групата на платината - Рутений, трябва да има изключителна наблюдателност, проницателност, усърдие, постоянство и фино експериментално изкуство. Всички тези качества е притежавал във висока степен Клаус, един от първите блестящи представители на химическата наука в младия тогава Казански университет.

Изучавайки проблема, ние използвахме материалите на интернет ресурса: уебсайта World of Chemistry, Wiktionary, Popular Library of Chemical Elements, Publishing House Nauka, 2011.

По време на седмицата на природните науки проведохме (наред с други събития) научно-практическа конференция: „Великите химици и техните открития“, на която бяха представени научни доклади и редица презентации, които се превърнаха в добра помощ в работата на учителите и интереса на учениците към изучаването на химия и други природни дисциплини.

Казански химичен елемент (рутений)

„За да се открие по времето на Клаус нов елемент от групата на платината – рутений, човек трябваше да има изключителна наблюдателност, проницателност, усърдие, постоянство и фино експериментално изкуство. Всички тези качества бяха изключително притежавани от Клаус, един от първите блестящи представители на химическата наука на младия тогава Казански университет.

Академик А.Е. Арбузов

Историята на откриването на рутений

Рутеният е първият химичен елемент, открит от руския химик Карл Карлович Клаус. Рутеният, представител на платиновите метали, е открит последен сред тях.

А. Снядецки, поляк по националност, и руският учен К.К. Клаус. Ученият беше много подпомогнат от E.F. Канкрин, който по това време е министър на финансите

К.К. Клаус

След това той предоставя на Клаус останките от необработена платина, от която ученият изолира платина, както и други метали: родий, паладий, иридий и осмий. Освен тези метали той изолира и смес от други, в която според Клаус трябва да има ново, все още неизвестно вещество. Химикът повтори експериментите на G.V. Озан, а след това, след като разработи свой собствен план за експеримента, получи нов химичен елемент, рутений. И отново той изпрати писмо до И. Берцелиус, но той, както и първия път, не се съгласи с аргументите на Клаус. Но руският химик не обърна внимание на аргументите на Берцелиус и доказа, че е открил нов химичен елемент от платиновата група. И през 1845 г. Берцелиус признава откритието на рутения.

Химичен елемент е кръстен на Русия (латинското име на Русия е Ruthenia)

По искане на Министерството на финансите професорът от Казанския университет Карл Карлович Клаус през 1841 г. започва да търси начин за обработка на останките от платинени руди, натрупани в монетния двор в Санкт Петербург, за по-пълно извличане на платина. Година по-рано, благодарение на усилията на ректора Лобачевски, за химическата лаборатория е построена отделна двуетажна сграда с огромен сутерен, оборудван с най-модерно оборудване.

Клаус установява състава на останките от платинова руда и разработва методи за отделяне и получаване на чисти платинени метали. Клаус трябваше да преодолее изключителни експериментални трудности, като се има предвид нивото на знания от онези времена. Освен това работата беше опасна за здравето, тъй като по време на обработката на рудите се образуваха изключително токсични вещества.

Сред изолираните компоненти Клаус открива неизвестен досега метал. Той изучава свойствата както на самия метал, така и на неговите съединения, определя с голямо внимание атомното му тегло, разработва метод за неговото изолиране и пречистване. През 1844 г. Клаус публикува своите резултати, като наименува новия химически елемент рутений на името на Русия. Първоначално световната научна общност прие това откритие със съмнение, тъй като след това много елементи бяха погрешно „открити“.

Едва през 1846 г., когато Клаус публикува нова работа за по-нататъшното изследване на рутения, откритието му е универсално признато. Скоро казанският професор получава наградата Демидов от Руската академия на науките за изследвания в областта на платиновите метали. Стойността му от 10 000 рубли тогава беше много по-голяма от сегашната Нобелова награда.

Химическа лаборатория на Казанския университет, където Клаус работи през 1842 г. Сто години по-късно в тази зала започва работа бъдещият Курчатовски институт.

Получаване на рутений

Отделянето на платиновите метали и получаването им в чист вид (рафиниране) е много трудна задача, която изисква много труд, време, скъпи реактиви и високо умение.В момента медно-никеловите сулфидни руди са основният източник за получаване на платинени метали. В резултат на сложната им обработка се претопяват т. нар. "груби" метали - замърсени никел и мед. При електролитното им рафиниране благородните метали се натрупват под формата на анодна утайка, която се изпраща за рафиниране.

Значителен източник на рутений за извличането му е изолирането му от делящи се фрагменти на ядрени материали (плутоний, уран, торий), където съдържанието му достига 250 грама на тон "изгоряло" ядрено гориво.

Физични свойства на рутения.

По отношение на огнеупорността (Tmelt 2250 ° C) рутеният е по-нисък само от няколко елемента - рений, осмий, волфрам.

Химични свойства на рутения.

Задача номер 1: Как да се отървем от рутений?

Рутеният има много ценни и интересни свойства. По много механични, електрически и химични характеристики той може да се конкурира с много метали и дори с платина и злато. Въпреки това, за разлика от тези метали, рутеният е много крехък и затова все още не е възможно да се направят никакви продукти от него. Задача №1 поставят пред учените ядрените технологии.

Радиоактивни изотопи на рутений не съществуват в природата, но те се образуват в резултат на деленето на уранови и плутониеви ядра в реакторите на атомни електроцентрали, подводници, кораби, по време на експлозии на атомни бомби. От теоретична гледна точка този факт определено е интересен. Той дори има специална „жар“: мечтата на алхимиците се сбъдна - основният метал се превърна в благороден. Наистина, съоръженията за производство на плутоний днес изхвърлят десетки килограми от благородния метал рутений. Но практическата вреда, причинена от този процес на ядрената технология, не би се отплатила, дори ако целият рутений, произведен в ядрените реактори, можеше да се използва добре.

Защо рутеният е толкова вреден?

Едно от основните предимства на ядреното гориво е неговата възпроизводимост. Както е известно, при "изгаряне" на уранови блокове в ядрени реактори се образува ново ядрено гориво - плутоний. В същото време се образува и "пепел" - фрагменти от деленето на уранови ядра, включително изотопи на рутений. Пепелта, разбира се, трябва да се отстрани.

Рутеният започва постепенно да мигрира в почвата, създавайки опасност от радиоактивно замърсяване на големи разстояния от резервоара. Същото се случва, когато фрагменти са заровени в мини на голяма дълбочина. Радиоактивният рутений, който (под формата на водоразтворими нитрозо съединения) е изключително подвижен или по-точно мигриращ, може да стигне много далеч с подпочвените води.

Физиците, химиците, технолозите и особено радиохимиците в много страни обръщат голямо внимание на борбата с радиоактивния рутений. Няколко доклада бяха посветени на този проблем на I и II международни конференции за мирно използване на атомната енергия в Женева. Все още обаче няма основания борбата с рутения да се счита за успешно завършена и, очевидно, химиците ще трябва да работят още много, за да може този проблем да бъде прехвърлен в категорията на окончателно решен.

Задача номер 2: по-нататъшно изучаване на химията на рутения и неговите съединения.

Изключителната спешност на проблем №1 кара изследователите да навлизат все по-дълбоко в химията на рутения и неговите съединения.

Рутеният е рядък и много микроелемент. Единственият известен минерал, който образува в естествени условия. Това е laurite RuS 2 - много твърдо, тежко черно вещество, което се среща изключително рядко в природата. В някои други природни съединения рутеният е просто изоморфен примес, чието количество по правило не надвишава десети от процента. Малки примеси на рутениеви съединения са открити в медно-никелови руди на канадското находище Седбъри, а след това и в други мини.

Едно от най-забележителните химични свойства на рутения са неговите много валентни състояния. Лесният преход на рутения от едно валентно състояние в друго и изобилието от тези състояния водят до изключителната сложност и оригиналност на химията на рутения, която все още изобилства от много бели петна.

Съветският учен Сергей Михайлович Старостин посвещава целия си живот на изучаване на химията на рутения и неговите съединения. Именно той установи, че огромните трудности, които възникват при отделянето на рутений от плутоний и уран, са свързани с образуването и свойствата на рутениеви нитрозокомплекси.

Някои учени предполагат, че ще бъде възможно също така да се изолират неорганични полимери на базата на рутениеви нитрозо комплекси.

Преди няколко десетилетия рутениевите комплекси послужиха важна услуга на теорията на химията, превръщайки се в отличен модел, с който Вернер създаде своята известна теория за координация. Вероятно полимерните съединения на рутения ще послужат и като модел за създаване на теорията за неорганичните полимери.

Предизвикателство #3: Използване на рутений

Къде се използва рутеният и какви са перспективите за неговото използване?

Рутеният, подобно на платината и паладия, има каталитични свойства, но често се различава от тях с по-голяма селективност и селективност. Металният рутений и неговите сплави се използват в хетерогенната катализа. Най-ефективните катализатори се получават чрез отлагане на рутений върху различни носители със силно развити повърхности. В много случаи се използва заедно с платина, за да се увеличи нейната каталитична активност. Сплав от родий, рутений и платина ускорява окисляването на амоняка при производството на азотна киселина. Рутеният се използва за синтеза на циановодородна киселина от амоняк и метан, за производството на наситени въглеводороди от водород и въглероден оксид. В чужбина е патентован метод за полимеризация на етилен върху рутениев катализатор.

Рутениевите катализатори са станали важни за реакцията на получаване на глицерол и други многовалентни алкохоли от целулоза чрез нейното хидрогениране.

Рутениеви органометални съединения се използват в хомогенна катализа за различни реакции на хидрогениране и по селективност и каталитична активност не са по-ниски от признатите катализатори на базата на родий.

Основното предимство на рутениевия катализатор е неговата висока селективност. Именно тя позволява на химиците да използват рутений за синтеза на голямо разнообразие от органични и неорганични продукти. Рутений-катализатор започва сериозно да се конкурира с платина, иридий и родий.

Възможността за елемент № 44 в металургията е малко по-малка, но се използва и в тази индустрия. Малки добавки на рутений обикновено повишават устойчивостта на корозия, здравината и твърдостта на сплавта. Най-често се въвежда в метали, от които се правят контакти за електротехника и радио оборудване. Сплав от рутений и платина е намерила приложение в горивните клетки на някои американски изкуствени спътници на Земята. Сплавите на рутений с лантан, церий, скандий, итрий притежават свръхпроводимост. Термодвойките, изработени от сплав от иридий и рутений, ви позволяват да измервате най-високите температури.

Много може да се очаква и от използването на рутениеви покрития, нанесени под формата на тънък слой (филм) върху различни материали и продукти. Такова фолио значително променя свойствата и качеството на продуктите, повишава тяхната химическа и механична устойчивост, прави ги устойчиви на корозия, значително подобрява техните електрически свойства и др. Тънките покрития от благородни метали, включително рутений, стават все по-важни в различни области на електрониката, радио- и електротехниката, химическата промишленост, а също и в бижутерията през последните години.

Едно интересно свойство на металния рутений - да абсорбира и пропуска водород - може успешно да се използва за извличане на водород от смес от газове и получаване на свръхчист водород.

Много рутениеви съединения имат полезни свойства. Някои от тях се използват като добавки в стъкло и емайл като трайни багрила; рутениевите хлориди, например, повишават луминесценцията на луминола, рутениевите полиамини имат флуоресцентни свойства, солта Na2 · 2H2O е пиезоелектрик, RuO4 е най-силният окислител. Много рутениеви съединения са биологично активни.

"Вечна" химикалка

Пърховете на химикалките непрекъснато се търкат в хартията и следователно се стържат. За да бъде писалката наистина "вечна", запояването се извършва на върха. Някои сплави за запояване на "вечни" пера включват рутений. В допълнение към него, тези сплави съдържат волфрам, кобалт, бор.

Рутеният се използва и при производството на сплави за носещи игли на компас. Тези сплави трябва да бъдат твърди, здрави и еластични. От естествените минерали такива свойства има много рядко срещаният осмиев иридий. Изкуствените материали за стрелките на компаса, наред с осмий и иридий, а понякога и други метали, включват елемент No 44 - рутений.

Има контакт!

Медта се използва за контакти в електротехниката от дълго време. Той е идеален материал за пренос на големи токове. Ами ако след известно време контактите се покрият с меден оксид? Могат да се избършат с шкурка и отново ще заблестят, като нови. Друго нещо е в технологията с нисък ток. Тук всеки оксиден филм върху контакта може да наруши работата на цялата система. Следователно контактите за ниски токове са направени от паладий или сребърно-паладиева сплав. Но тези материали нямат достатъчна механична якост. Добавянето на малки количества рутений (1 ... 5%) към сплавите придава на контактите твърдост и здравина. Същото важи и за плъзгащите се контакти, които трябва да издържат добре на абразия.

Рутениево червено.

Това е името на неорганично багрило, което е сложен амониев хлорид на рутений. Червеният рутений се използва в изследвания в анатомията и хистологията (науката за живите тъкани). Разтвор на това багрило, когато се разрежда 1: 5000, боядисва пектинови вещества и някои тъкани в розови и червени тонове. Благодарение на това изследователят може да различи тези вещества от другите и да анализира по-добре разреза, гледан под микроскоп.

Приложение на рутений за отглеждане на графен.

Изследователи от Националната лаборатория Брукхейвън (САЩ) показаха, че по време на епитаксиалния растеж на графен върху повърхността на Ru(0001) се образуват макроскопични области на графен. В този случай растежът протича слой по слой и въпреки че първият слой е силно свързан със субстрата, вторият слой практически не взаимодейства с него и запазва всички уникални свойства на графена.
Синтезът се основава на факта, че разтворимостта на въглерода в рутений силно зависи от температурата. При 1150°C рутеният се насища с въглерод и когато температурата падне до 825°C, въглеродът излиза на повърхността, което води до образуването на графенови острови, по-големи от 100 µm. Островите растат и се обединяват, след което започва растежът на втория слой.

Преглед:

За да използвате визуализацията на презентации, създайте акаунт в Google (акаунт) и влезте: https://accounts.google.com

Надписи на слайдове:

Казански химичен елемент - Рутений.

Целта на работата: Да се изследва историята на откриването на Рутений Да се проучат свойствата и основните области на приложение на елемента

Рутеният е първият химичен елемент, открит от руския химик Карл Карлович Клаус. Рутеният, представител на платиновите метали, е открит последен сред тях. К.К. Клаус

Химическа лаборатория на Казанския университет, където Клаус работи през 1842 г. Сто години по-късно в тази зала започва работата си бъдещият Курчатовски институт.

Рутений (лат. Ruthenium), Ru, химичен елемент от VIII група на периодичната система на Менделеев, атомен номер 44, атомна маса 101.07; един от платинените метали. Химичен елемент е кръстен на Русия (латинското име на Русия е Ruthenia)

Мисля, че сте чували нашумялата история, че радиоактивният елемент рутений-106 е бил открит над Европа в края на септември. Редица източници, включително германски (Германия е една от първите, които обявиха наличието на радиоизотоп във въздуха) твърдят, че Южен Урал е станал източник на рутений-106. Това е доста вероятна версия, тъй като на тези места все още работи специалното предприятие Маяк, където през 1957 г. се случи ядрена авария - една от най-големите в историята на човечеството.

И така, в днешната публикация ще разберем какво е рутений-106, ще си спомним аварията в Маяк през 1957 г. и ще помислим какво може да се случи там тази есен. Отидете под разреза, там е интересно)

Какво е рутений-106.

Първо, малко за рутения, чийто изотоп (рутений-106) беше открит във въздуха.

Рутеният е елемент от осмата група от петия период на периодичната система на химичните елементи, атомният номер е 44. Открит е от професора от Казанския университет Карл Клаус през 1844 г., който през същата година публикува голяма статия за нов елемент наречен "Химически изследвания на останките от уралската платинова руда и металния рутений". Клаус изолира чист рутений от уралската платинова руда и наименува елемента на Русия (лат. Ruthenia).

Радиоактивните изотопи на рутения не съществуват в природата, а се образуват в резултат на деленето на ядрата на уран и плутоний навсякъде, където протича верижна реакция - в реакторите на атомни електроцентрали, подводници, а също и при експлозия на ядрени бомби. Повечето от радиоизотопите на рутения са краткотрайни, но два от тях - рутений-103 и всъщност рутений-106, имат доста дълъг период на полуразпад - съответно 40 дни и 1 година.

Специален завод "Маяк" и затвореният град Озьорск.

Германските власти, едни от първите, които откриха рутений-106 във въздуха, посочиха Южен Урал като вероятно място за освобождаване на радиоизотопа. Ако погледнете картата, тогава точно в подножието на планината Урал можете да видите затворения град Озерск, който някога се е наричал Челябинск-65. В Озерск има специален завод "Маяк", където през септември 1957 г. имаше мащабна и ужасна авария, за която говорих подробно тук в този пост.

Накратко, през 1957 г. в Маяк се случи следното - до средата на 50-те години радиоактивните отпадъци просто се изливаха в река Теча, на която се намираше централата. След като хората започнаха да се разболяват и умират в околните села, само нискоактивните отпадъци започнаха да се изливат в реката, средноактивните отпадъци започнаха да се изливат в затвореното езеро Карачай, а високоактивните отпадъци започнаха да се съхраняват в "буркани" от неръждаема стомана в подземни хранилища.

Една от тези "консерви" избухна през 1957 г., разрушавайки бетонния периметър на хранилището - в резултат на което цялото съдържание се оказа извън хранилището, на ръба на счупването на плочата радиоактивният фон достигна 1000 r / h . Вятърът пренесе замърсяването на североизток, което доведе до образуването на радиоактивната следа на Източен Урал, която по-късно стана зона на изключване.

"Маяк" продължава да функционира успешно и до днес и се занимава приблизително със същото, което е правил през 50-те години - производство на пълнежи за ядрени оръжия, както и погребване и съхранение на ядрени отпадъци с високо съдържание на уран. Германските източници наричат този регион източник на радиоактивен рутений-106 и ако нещо се е случило в района на Урал, то се е случило точно в Озьорск при Маяк.

Какво може да се случи на « фар » ?

Поддръжниците на версията, че заводът Маяк е причината за изтичането на радиация, дават следната хронология на събитията. На 19 септември облъченото ядрено гориво от реактора ВВЕР-1000 на Балаковската АЕЦ беше откарано в Маяк. Снимки от това събитие се появиха по-късно в групата „Ние сме от Фара“в социалната мрежа "ВКонтакте":

На 22 септември отработеното ядрено гориво в контейнер ТУК-131О беше доставено директно в радиохимическия завод Маяк, където започнаха тестове на ново технологично оборудване. Тестовете са приключили около 1-2 октомври, за което е публикувана отделна публикация в същата група:

След това сутринта на 25 септември (т.е. по времето, когато тестването на новото оборудване най-вероятно беше в разгара си) в градските обекти на Озьорск започнаха да се появяват съобщенияче на 25 и 26 септември градът ще проведе планирана проверка на сирените и предаването на гласови съобщения по радиомрежата на промишленото излъчване. Следните инструкции бяха публикувани на уебсайта Ozersk.ru:

Сигнал „Внимание на всички“. Когато ги чуете, трябва:

1. Незабавно включете телевизора, радиото, високоговорителя за радиопредаване.
2. Изслушайте внимателно спешното съобщение за ситуацията и начина на действие.
3. Дръжте всички тези инструменти постоянно включени през целия период на ликвидиране на аварии, катастрофи или природни бедствия.

Разбира се, това можеше да бъде обикновено планирано учение на службите за гражданска защита, но точно предишния ден започнаха тестове на ново оборудване в Маяк, а на 29 септември беше регистрирано повишено радиационно фоново излъчване в Германия, Австрия и Италия поради наличие на радиоизотоп рутений-106 във въздуха.

Какво може да се случи в Маяк тези дни? По време на тестване на ново оборудване и работа с него може да възникне радиоизтичане - и това може да бъде или обикновено разхерметизиране, или нещо като експлозия, т.е. напълно ненормална ситуация. Властите на Озерск категорично отричат нещо да се е случило в Маяк, но въпреки това властите на Челябинска област решиха да извършат собствено разследванекакво се случи в Южен Урал.

Така стоят нещата.

Напишете в коментарите какво мислите за това.

От няколко дни темата за рутения се преувеличава в медиите. Няма да го преразказвам - мисля, че сте наясно.

И така, какво е това, беше ли и ако да, каква е опасността?

Какво е рутений и къде се използва?

Рутеният е платинен метал. Сега са известни седем стабилни и 27 радиоактивни изотопа на рутений.

Рутеният се използва в сплави за повишаване на устойчивостта на износване - например в титана делът на рутений е 0,1%, а при производството на електрически контакти рутеният се легира с платина. Рутениевите сплави са изключително устойчиви на високи температури, поради което се използват в космическата техника като структурни материали. Рутениевите съединения се използват в бижутерията, в електрониката - по-специално в тънкослойни резистори (това представлява 50% от всички приложения на рутений), както и в слънчеви клетки. В допълнение, този метал е важен катализатор за химични реакции: например, той се използва за пречистване на вода в орбитални станции.

Как е открит рутеният?

Всъщност този елемент е открит три пъти. Но официално откритието принадлежи на професора от Казанския университет Карл Клаус. През 1844 г. ученият изследва останките, които са получени след извличането на платина и платинени метали от руда. Тези останки Клаус се сля със селитра. Част от получената сплав, която не се разтваря във вода, той излага на царска вода - смес от азотна и солна киселина, която разтваря металите, а останалото дестилира до сухо. От полученото вещество химикът изолира железен хидроксид под формата на утайка и го разтваря в солна киселина. Тъмно лилаво-червеният цвят на разтвора му подсказа наличието на непознат елемент. Клаус успя да изолира този елемент - но не в чиста форма, а в комбинация със сяра.

Новият елемент е кръстен на Русия - рутений (от латински Ruthenia). Първоначално идеята за името принадлежи на друг учен, немския химик Готфрид Озан - той дава това име на един от трите платинени метала, които също получава при анализа на платинената руда на Урал през 1928 г. Откритието на Ozanne обаче не беше потвърдено по време на одита. Въпреки това Клаус вярва, че Осан е получил рутений и го споменава. Има и версия, че елементът е открит три десетилетия по-рано от полския професор Анджей Снядецки - той предложи металът да се нарече вестия в чест на астероида Веста, открит през 1807 г.

Какво се знае за рутений-106?

Това е радиоактивен изотоп с период на полуразпад малко повече от година - от всички нестабилни изотопи на рутения, този е най-дълготрайният. Той липсва в природата: появява се при деленето на уран и плутоний в ядрени реактори - всъщност той е страничен продукт от погребването на отработено ядрено гориво (ОЯГ).голям брой.

Основният проблем с рутений-106 е, че по време на преработката на ядрено гориво той влиза в стабилни съединения, които пречат на производството на нови продукти. Химиците трябва да пречистват компонентите от рутений на всеки етап от технологичния процес, за да получат ново от отработеното ядрено гориво.

Рутений-106 се използва при лъчева терапия при злокачествени тумори на окото. Може да се използва и в радиоизотопни термоелектрически генератори, които се използват по-специално за захранване на космически кораби, отдалечени от Слънцето. За тези цели обаче на практика се използва плутоний-238, докато изотопи на рутений не се използват.

Опасен ли е рутений-106 за здравето?

Рутений-106, както всеки друг източник на йонизиращо лъчение, влияе върху тялото. Включен е в група В - втора по радиотоксичност. Група А включва особено опасни радионуклиди: полоний-210, радий-226, плутоний-238 и други алфа излъчватели. Лесно е да се предпазите от потока алфа частици с лист хартия, тъй като те имат ниска проникваща способност - но ако попаднат в тялото, причиняват лъчева болест.

Рутений-106 е бета емитер - с други думи, той излъчва поток от електрони. По време на бета разпада първо се образува родий-106, който моментално се разпада до стабилен паладий-106. И двата етапа излъчват електрони, както и малък компонент гама лъчи. Ако в тялото попадне бета частица, вредата от нея е 20 пъти по-малка, отколкото от алфа частица - но нейната проникваща способност е по-висока.

И защо такъв шум около рутения?

На 12 октомври Росхидромет публикува бюлетин за радиационната обстановка в Русия за септември 2017 г., в който се посочват случаи на повишена бета активност във въздуха и по време на валежи. По-специално беше казано за повишената активност на рутений-106 - например в микрорайон Дема в Уфа на 26-27 септември имаше "рутениев дъжд". Още по-рано, през септември, европейските мониторингови станции регистрираха излишък на рутений-106 във въздуха. Федералната служба за радиационна защита на Германия и Федералното министерство на околната среда, опазването на природата и безопасността на реакторите предполагат, че източникът на рутений е в Южен Урал.

И наистина ли е опасно?

Дяволът не е толкова страшен, колкото го описват. Активността на рутений-106 е с няколко порядъка по-ниска от максимално допустимата норма и не причинява вреда на здравето - това първоначално подчерта Росхидромет в своето изявление.

„Много е трудно да се определи рутений в атмосферата, особено в такива ниски концентрации“, казва служител на катедрата по радиохимия в Държавния университет в Санкт Петербург.

Например за Аргаяш данните в бюлетина са 7,72 х 10 -5 Bq/m3, докато допустимата стойност на активност на рутений-106 според съвременните стандарти е 4,4 Bq/m3. Появата в доклада на данни за превишаването на съдържанието на рутений-106 в проби спрямо предходния период със „стотици“ пъти се обяснява от Росхидромет с факта, че този радионуклид отсъства в предишни проби. Борис Марцинкевич, главен редактор на портала Geoenergetika.ru, обяснява, че фактът, че станциите за радиологичен мониторинг са успели да открият толкова ниски концентрации на 106Ru, може да се счита за „тест, който убедително доказа, че станциите работят на добро техническо ниво. ” Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) прегледа предоставените данни и отхвърли обвиненията срещу Русия.

Освен това има много естествени алфа, бета и гама излъчватели.

„Ако отидете на насипа в Санкт Петербург, там радиационният фон ще бъде по-висок, отколкото в нашата лаборатория“, казва служител на катедрата по радиохимия в Държавния университет в Санкт Петербург. „Защото гранитът естествено има висок радиационен фон.

И защо активността на рутений-106 изведнъж се увеличи?

Не се знае точно. Както заяви Росатом, не е имало големи изхвърляния на радиоактивни вещества в руските предприятия. Производственото обединение "Маяк" от своя страна категорично отрича всякакво участие в възможното замърсяване на атмосферата с изотопа рутений-106. Мащабно замърсяване на въздуха с рутений може да възникне при повреда на обвивката на горивния елемент в реактора, както и при унищожаване на източници на йонизиращо лъчение на базата на изотопа. ПА Маяк твърди, че изолирането на изотопа от отработеното ядрено гориво, както и производството на източници на радиация от него, не са извършвани в предприятието от много години. Освен това първият вариант обикновено води до освобождаване на други, „фрагментиращи“ изотопи, което непременно би повлияло на работата на тези елементи.

Твърди се, че рутеният идва от космоса - вярно ли е?

Интерфакс публикува версия, че изпускането на рутений-106 може да се случи при унищожаването на спътника. Александър Железняков, академик от Руската академия по космонавтика "Циолковски", обаче казва, че рутений-106 не се използва в сателитни генератори на енергия - и ако такова устройство бъде деорбитирано, траекторията му ще бъде внимателно наблюдавана. Следователно тази версия е на ръба на фантазията.

Откъде тогава би могъл да дойде?

Предположението на ръководителя на катедрата по радиохимия на Химическия факултет на Московския държавен университет на името на Ломоносов, член-кореспондент на Руската академия на науките Степан Калмиков изглежда правдоподобно. Той смята, че разтвор с висока чистота на радионуклида може да е попаднал в атмосферата от лечебно заведение или предприятие, където се работят или произвеждат радиофармацевтици. Това може да се случи на етапа на техническия процес, когато рутеният се превръща в аерозол - благодарение на своята летливост той може да се разпространи в атмосферата. Въпреки че други експерти казват, че не изглежда като изтичане на рутений, който е предназначен за медицински цели (използва се в лъчева терапия): облакът е твърде голям. Но авария с ядрено гориво или отпадъци от него е практически невъзможна, казва експертът.

А вицегубернаторът на Челябинска област Олег Климов каза, че „На 25 септември, дори преди съобщенията за рутений в Европа, концентрациите на рутений бяха регистрирани на контролни пунктове в Южен Урал. Техният размер е 20 хиляди пъти по-малък от допустимата годишна доза. Проверката показа, че това е чист рутений, който е дошъл при нас от друго място“, отбеляза Олег Климов. Ситуацията е изкуствено напрегната и няма основание.

Може би уплашените европейци трябва да потърсят източник в друга държава? Но се оказва, че в Стария свят предприятията, които нямат нищо общо с работата с радиоактивни вещества, са строго класифицирани. Ние знаем всичко и жертви на тази прозрачност станаха руски метеоролози, които казаха, че да, съдържанието на изотопи на рутений в две събирателни точки надвишава фона от предходния месец стотици пъти. Що се отнася до радиоактивните вещества, всичко това изглежда страшно за любителите. И специалист, гледайки цифрите, разбира, че както в Русия, така и в Европа концентрацията на рутений-106 е била хиляди пъти по-ниска от поне някакво опасно ниво. И за да не плашим хората в бъдеще, решихме да продължим да правим сравнения точно с тези максимални концентрации в отчетните таблици.

Малко вероятно е случаят с рутения без собственик да бъде разрешен. Радиацията тук е само фон за шума. Наистина през февруари над Европа шета облак от изотопа на йода, много по-опасен от рутения, но някой чувал ли е за него?

източници

Тип