რუთენიუმი

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
რუთენიუმი / Ruthenium (Ru) Ru-TableImage.png
ელემენტის რიგითი ნომერი 44
მარტივი ნივთიერების გამოსახულება
Ruthenium crystals.jpg
მოვერცხლისფრო ლითონი
ატომის თვისებები
ატომური მასა
(მოლური მასა)
101,07 მ. ა. ე. (/მოლი)
ატომის რადიუსი 134 პმ
იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი)
1): 710,3 (7,36) 2): 3): კჯ/მოლი (ევ)
ელექტრონული კონფიგურაცია [Kr] 4d7 5s1
ქიმიური თვისებები
კოვალენტური რადიუსი 125 პმ
იონური რადიუსი (+4e) 67 პმ
ელექტროუარყოფითობა
(პოლინგის თანახმად)
2,3
ელექტროდული პოტენციალი 0
ჟანგვის ხარისხი +3, +4, +6, +8, 0
მარტივი ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებები
ნივთიერების სიმკვრივე 12.45 /სმ³
ხვედრითი თბოტევადობა 24[1] /(·მოლი)
თბოგამტარობა 117,0 ვტ/(·კ)
დნობის ტემპერატურა 2334
დნობის სითბო (25,5) კჯ/მოლი
დუღილის ტემპერატურა 4077
აორთქლების სითბო 591.6 კჯ/მოლი
მოლური მოცულობა 8,3 სმ³/მოლი
მარტივი ნივთიერების კრისტალური მესერი
მესრის სტრუქტურა ჰექსაგონალური
მესრის პერიოდი Å
შეფარდება 1,582n/
დებაის ტემპერატურა 600



რუთენიუმის ატომის სქემა
Ru 44
101,07
[Kr] 4d7 5s1
რუთენიუმი
რუთენიუმის ზოდი

რუთენიუმიდიმიტრი მენდელეევის პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდის მერვე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერია 44. აღინიშნება სიმბოლოთი Ru (ლათ. Ruthenium). მარტივი ნივთიერება რუთენიუმი (CAS-ნომერი: 7440-18-8) — გარდამავალი მოვერცხლისფრო ფერის ლითონი. მიეკუთვნება პლატინის ჯგუფის ლითონებს.

ისტორია[რედაქტირება]

რუთენიუმი აღმოაჩინა ყაზანის უნივერსიტეტის პროფესორმა კარლ კლაუსმა 1844 წელს. კლაუსმა ის გამოყო სუფთა სახით ურალის პლატინის მადნებისაგან და მიანიშნა ტრიადების რუთენიუმი — როდიუმიპალადიუმი და ოსმიუმიირიდიუმიპლატინა მსგავსებაზე.

სახელწოდების წარმომავლობა[რედაქტირება]

ელემენტის პირველაღმომჩენმა კარლ კლაუსმა ამ ელემენტს რუსეთის პატივსაცემად დაარქვა რუთენიუმი[2] (Ruthenia — არის რუსეთის ლათინური სახელწოდება[3]).

მიღება[რედაქტირება]

ყოველ წელიწადს რუთენიუმი მოიპოვება დაახლოებით 12 ტონა, მაშინ როცა მისი მსოფლიო მარაგი შეადგენს 5000 ტონას. პლატინის ჯგუფის მეტალების (PGM) ნარევის შემცველი საბადოების შედგენილობა დამოკიდებულია გეოქიმიურ პროცესებზე. მაგალითად, PGM-ის საბადო სამხრეთ აფრიკაში შეიცავს 11%, ხოლო PGM-ს საბადო ყოფილ სსრკ-ში შეიცავს მხოლოდ 2% რუთენიუმს (1992 წლის მონაცემებით).

რუთენიუმს ღებულობენ პლატინისა და პლატინის ჯგუფის ლითონების «ნარჩენებისაგან» მათი აფინაჟის დროს.

რუთენიუმის მიღების მნიშვნელოვან წყაროს წარმოადგენს მისი გამოყოფა ბირთვული მასალების (პლუტონი, ურანი, თორიუმი) დაშლის ფრაგმენტებისაგან სადაც სითბოგამომყოფი ელემენტის გამომუშავების შემდეგ რუთენიუმის შემცველობა შეადგენს 250 გრამს 1 ტონა «დამწვარ» ბირთვულ საწვავზე.

ასევე შემუშავებულია ტექნეციუმ-99-ის ნეიტრონული დასხივების შედეგად რუთენიუმის მიღების ტექნოლოგია.[4].

რუთენიუმი პლატინის ჯგუფის სხვა მეტალების მსგავსად, კომერციულად მიიღება, როგორც ათამდე პროდუქტი სპილენძისა და ნიკელის კატალიზატორების დამუშავების დროს. სპილენძისა და ნიკელის ელექტრორაფინირების დროს, კეთილშობილი ლითონები - ვერცხლი, ოქრო და პლატინის ჯგუფის ლითონები, აგრეთვე სელენი და ტელური ილექებიან ჭურჭლის ფსკერზე ანოდის ჭუჭყის სახით. მათგან შეიძლება გამოვიყენოთ ორი მეთოდი - ეს არის შელღობა ნატრიუმის ზეჟანგთან და შემდგომ სამეფო წყალში გახსნა და ნარევის გახსნა ქლორში ქლორწყალბადის თანაობისას.

ოსმიუმი, რუთენიუმი, როდიუმი და ირიდიუმი პლატინის, ოქროსა და ფუძე ლითონებისაგან შეიძლება გამოვყოთ მათი სამეფო წყალში გახსნით, რომლებიც გადადიან მყარ ნალექში (არ იხსნებიან სამეფო წყალში). როდიუმი ნალექიდან შეიძლება გამოვყოთ ნატრიუმის ბისულფატით დამუშავებით. უხსნად ნალექს, რომელიც შეიცავს Ru, Os და Ir ამუშავებენ ნატრიუმის ოქსიდით, რომელშიც ირიდიუმი არ იხსნება. მიიღება წყალში ხსნადი Ru-ისა და Os-ის მარილები. მათი აქროლად ოქსიდებად დაჟანგვის შემდეგ RuO4 გამოიყოფა OsO4-ისაგან, ამონიუმის ქლორიდის მოქმედებით, გამოილექება (NH4)3RuCl6-ია სახით, ან მათ აცილებენ აქროლადი ოსმიუმის ტეტრაქლორიდის ორგანული გამხსნელებით ექსტრაქციით, ან მისი გამოხდით.ამონიუმის ქლორიდს აღადგენენ წყალბადით და ამ დროს მიიღება Ru - ფხვნილის სახით.

გავრცელება[რედაქტირება]

რუთენიუმი ძალიან იშვიათი ელემენტია, იგი დედამიწაზე გავრცელებით 74-ე ლითონს წარმოადგენს. რუთენიუმი დედამიწის ქერქში გვხვდება მასის მიხედვით 5 × 10-7 %. იგი ძირითადად ნაპოვნია პლატინის ჯგუფის სხვა ლითონებთან ერთად ურალის მთების მდინარეების ქვიშაში და სამხრეთ ამერიკაში. მცირე, მაგრამ კომერციულად მნიშვნელოვანი რაოდენობით იგი აგრეთვე ნაპოვნია პენტლანდიტში (კანადა) და პიროტექნიკში - სამხრეთ აფრიკა. ბუნებრივი რუთენიუმის მინერალები იშვიათია (ირიდიუმი ანაცვლებს რუთენიუმის ნაწილს მის სტრუქტურაში).

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება]

პერიოდული სისტემის მერვე ჯგუფის, რკინის ჯგუფის წევრი რუთენიუმი წარმოადგენს მრავალვალენტიან, მაგარ, თეთრი ფერის, ძნელად ლღობად მეტალს.

Z
ელემენტი
შრეებზე ელექტრონების რაოდენობა
26 რკინა 2, 8, 14, 2
44 რუთენიუმი 2, 8, 18, 15, 1
76 ოსმიუმი 2, 8, 18, 32, 14, 2
108 ჰასიუმი 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2

ამგვარად, მას გააჩნია არატიპიური ელექტრონული კონფიგურაცია შრეებზე, მაშინ როცა მე-8 ჯგუფის სხვა ელემენტებს გარე შრეზე აქვთ ორი ელექტრონი (ეს ეფექტი ასევე შეინიშნება მის მეზობელ ელემენტებში: ნობელიუმში (41), რუთენიუმი (44), როდიუმში (45) და პალადიუმში (46)).

ძნელადლღვობაში რუთენიუმი (Тდნ 2334 °C) ჩამორჩება მხოლოდ რამდენიმე ელემენტს - რენიუმს, ოსმიუმს, ვოლფრამს და ტანტალს. რუთენიუმს აქვს კრისტალური მოდიფიკაცია. იგი ნორმალურ ტემპერატურაზე არ იცვლის ფერს (არ შავდება).

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება]

რუთენიუმის ქლორიდი

რუთენიუმი საკმაოდ ინერტული ლითონია ქიმიურად. რუთენიუმისათვის ყველაზე გავრცელებულია +2, +3 და +4 ჟანგვითი რიცხვი. ყველაზე გავრცელებული პერკურსორია რუთენიუმის ტრიქლორიდი - წითელი ფერის მყარი ნივთიერება, რომელიც ქიმიურად ძნელად დასადგენია, მაგრამ მისი სინთეზურად მიღების ბევრი მეთოდებია ცნობილი.

არაორგანული ნაერთები[რედაქტირება]

რუთენიუმი არ იხსნება მჟავა და სამეფო წყალში (HCl და HNO3-ის ნარევი). ამსთან ერთად 400 °C-ზე ზევით რუთენიუმი რეაგირებს ქლორთან (წარმოიქმნება RuCl3) ასევე ტუტისა და ნიტრატის შედნობილ ნარევთან (წარმოიქმნება რუთენატები, მაგალითად Na2RuO4).

რუთენიუმს შეუძლია სხვადასხვა დაჟანგვის ხარისხის მქონე ნაერთების მოცემა:

8 RuO4; RuO4 · PCl3
7 M[RuO4]
6 M2[RuO4]; M2[RuF8]; RuF6
5 M[RuF6]; RuF5
4 RuCl4; RuO2; M2[RuCl6]
3 RuCl3; М3[RuCl6]
2 M2[RuCl4]; M4[Ru(CN)6]
1 Ru(CO)nBr
0 Ru(CO)n

რუთენიუმის ნაერთები წარმოდგენილია ასევე ნიტროზონაერთების ფართო სპექტრით - რომლებიც შეიცავენ დაჯგუფებას RuNO. მოცემული კომპლექსური ნაერთები, განსაკუთრებით, ნიტროზამინები (მაგალითად, [RuNO(NO2)2(NH3)2OH]) და ნიტროზონიტროკომპლექსები (განსაკუთრებით ანიონ [RuNO(NO2)4OH]2− კომპლექსები) განსხვავდებიან მაღალი მდგრადობით და კინეტიკური ინერტულობით.

ოქსიდები[რედაქტირება]

რუთენიუმი იჟანგება რუთენიუმტეტრაოქსიდად - RuO4, იგი ძლიერი დამჟანგველი აგენტია, აქვს ოსმოუმის ტეტრაოქსიდის ანალოგიური სტრუქტურა. გარდა ამისა არსებობს რუთენიუმ(IV) ოქსიდი (RuO2, ჟანგვითი რიცხვით +4). ცნობილია აგრეთვე დიკალიუმრუთენატი ((K2RuO4, +6) და კალიუმპერსუთენატი (KRuO4, +7).

კოორდინაციული კომპლექსები[რედაქტირება]

რუთენიუმი წარმოქმნის მრავალ კოორდინაციულ კომპლექსს, მაგალითად, პენტამინწარმოებულები [Ru(NH3)5L]n+, რომელიც შეიცავს როგორც Ru(II) ასევე Ru(III).

რუთენიუმის ტეტრაოქსიდი (Ru+VIIIO4) თვისებებით გავს ოსმიუმის ტეტრაოქსიდს.

რუთენიუმის ორგანული ქიმია[რედაქტირება]

რუთენიუმი წარმოქმნის მთელ რიგ მეტალოორგანულ ნაერთებს და წარმოადგენს აქტიურ კატალიზატორს.

რუთენიუმი წარმოქმნის ნაერთებს კარბონ-რუთენიუმის ბმით. რუთეროცენი ფეროცენის სტრუქტურულ ანალოგს წარმოადგენს, მაგრამ ამჟღავნებს დამახასიატებელ ჟანგვა-აღდგენით თვისებებს. ნახშირბადის მონოქსიდის კომპლექსები დიდი რაოდენობითაა ცნობილი, რომელთა საწყისია ტრირუთენიუმდოდეკაკარბონილი. რკინის პენტაკარბონილის ანალოგი - რუთენიუმის პენტაკარბონილი არამდგრადია ჩვეულებრივ პირობებში. რუთენიუმტრიქლორიდ კარბონილატი (ურთიერთქმედებს ნახშირბადის მონოქსიდთან) იძლევა მონო და დირუთენიუმ(II)კარბონილს, რომლისგანაც მიიღება ბევრი წარმოებული, მაგალითად RuHCl(CO)(PPh3)3 და Ru(CO)2(PPh3)3 (როპერის კომპლექსი).

რუთენიუმის ტრიქლორიდის ალკოჰოლში გაცხელებით ტრიფენილფოსფინის თანაობისას, მიიღება ტრის(ტრიფენილფოსფინ) რუთენიუმ დიქლორიდი (RuCl2(PPh3)3), რომელიც გადადის ჰიდრიდკომპლექსში ჰიდრიდ კომპლექსში - ქლორჰიდროტრის(ტრიფენილფოსფინ)რუთენიუმ(II)-ში (RuHCl(PPh3)3.


იზოტოპები[რედაქტირება]

ბუნებაში გავრცელებული იზოტოპი შედგება შვიდი სტაბილური იზოტოპისაგან. დამატებით აღმოჩენილია 34 რადიოაქტიური იზოტოპი, რომელთაგან ყველაზე სტაბილურია 106Ru ნახევარდაშლის პერიოდი 373.59 დღე, 103Ru ნახევარდაშლის პერიოდი - 39.26 დღე და 97Ru ნახევარდაშლის პერიოდი -2.9 დღე.

თხუთმეტი სხვა რადიოიზოტოპს გააჩნია ატომური წონა 89.93 u (90Ru) -დან 114.928 u (115Ru)-მდე. მათგან უმეტესობის ნახევარდაშლის პერიოდია ხუთ წუთზე ნაკლები, გამონაკლისია 95Ru ნახევარდაშლის პერიოდი - 1.643 საათი და 105Ru ნახევარდაშლის პერიოდი - 4.44 საათი.

102Ru წარმოადგენს ელექტრონების მშთანთქმელს და შემდგომ იგი ასხივებს ბეტა ნაწილაკებს. 102Ru-ის დაშლის პროდუქტია, მისი წინა ელემენტი - ტექნეციუმი, ხოლო მისი შემდგომი პროდუქტია როდიუმი.

გამოყენება[რედაქტირება]

  • რუთენიუმის მცირე დამატება (0,1 %) ზრდის ტიტანის კოროზიამედეგობას.
  • მისი პლატინასთან შენადნობი გამოიყენება განსაკუთრებულად ცვეთამედეგი ელექტრო კონტაქტების დასამზადებლად.
  • გამოიყენება როგორც კატალიზატორი ბევრი ქიმიური რეაქციისათვის. ძალიან მნიშვნელოვანი ადგილი უჭირავს ორბიტალური სადგურების წყლის გამწმენდ სისტემებში როგორც კატალიაზატორს.
  • რუთენიუმის უმეტესი ნაწილი გამოიყენება ელექტრული კონტაქტების დასაფარად და რეოსტატის თხელი ფირების მისაღებად.
  • უნიკალურია ასევე რუთენიუმის თვისება ჰაერის აზოტის კატალიტიკური დაკავშირებისა ოთახის ტემპერატურის პირობებში.

რუთენიუმი და მისი შენადნობები გამოიყენებიან როგორც ცეცხლგამძლე კონსტრუქციული მასალები აეროკოსმოსურ ტექნიკაში, და 1500 °C-მდე აქვს უპირატესობა მოლიბდენის და ვოლფრამის საუკეთესო შენადნობებთან შედარებით (ამავე დროს აქვს უპირატესობა მაღალი მდგრადობისა დაჟანგვის მიმართ).

რუთენიუმის ოქსიდი შეისწავლებოდა[5] როგორც მასალა ელექტროენერგიის სუპერკონდენსატორების დასამზადებლად რომელთა კუთრი ელექტროტევადობა 700 ფარადა/გრამზე მეტია.

ფიზიოლოგიური ზემოქმედება[რედაქტირება]

რუთენიუმი წარმოადგენს ერთადერთ პლატინოიდ ლითონს, რომელიც აღმოჩენილია ცოცხალ ორგანიზმებში (ზოგიერთი მონაცემებით — კიდევ პლატინა). ონცენტრირდება ძირითადად კუნთოვან ქსოვილებში. რუთენიუმის უმაღლესი ოქსიდი ძალიან მომწამლელია და, როგორც ძლიერი მჟანგავი, შეუძლია გამოიწვიოს ცეცხლსაშიში ნივთიერებების აალება.

იხილეთ აგრეთვე[რედაქტირება]

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება]

Commons-logo.svg
ვიკისაწყობში? არის გვერდი თემაზე:

სქოლიო[რედაქტირება]

  1. რედკოლ.:კნუნიანცი (მთ. რედ.) ქიმიური ენციკლოპედია: 5 ტომად. — მოსკოვი: დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია, 1995. — ტომი: 4. — გვ. 639. — 50 000 ეგზ. — ISBN 5—85270—039—8
  2. ქიმიური ელემენტების პოპულარული ბიბლიოთეკა. რუთენიუმი
  3. Ruthenia - Wiktionary
  4. http://www.phyche.ac.ru/wp-content/uploads/int_2009_11_12.pdf
  5. А. И. Беляков. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ: ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ //ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2006. Т. 6, № 3. С.146-149