Ruthenium ndiyo "nyepesi" na duni kabisa kati ya metali zote za kundi la platinamu. Labda ni kipengele cha "multivalent" zaidi (majimbo tisa ya valence yanajulikana). Licha ya zaidi ya nusu karne ya historia ya utafiti, bado inaleta maswali na matatizo mengi kwa wanakemia wa kisasa leo. Kwa hivyo ruthenium ni nini kama kipengele cha kemikali? Kwa kuanzia, mchepuko mfupi wa historia.
Ajabu na tajiri
Jina na historia ya ugunduzi wa ruthenium ina uhusiano usioweza kutenganishwa na Urusi. Mwanzoni mwa karne ya 20, jumuiya ya ulimwengu ilifurahishwa na wasiwasi na habari kwamba amana tajiri zaidi ya platinamu imegunduliwa katika Milki ya Urusi. Kulikuwa na uvumi kwamba katika Urals uchimbaji wa chuma hiki cha thamani unaweza kufanywa na koleo la kawaida. Ukweli wa ugunduzi wa amana tajiri ulithibitishwa hivi karibuni na ukweli kwamba Waziri wa Fedha wa Urusi, E. F. Kankrin, alituma amri ya juu juu ya sarafu za madini kutoka kwa platinamu hadi Mint ya St. Katika miaka iliyofuata, karibu sarafu milioni moja na nusu (rubles 3, 6 na 12) ziliwekwa kwenye mzunguko, kwa ajili ya uzalishaji ambao tani 20 za chuma cha thamani zilitumika.
"Discovery" Ozanne
Profesa wa Chuo Kikuu cha Derpt-Yuryevsky (sasa Tartu) Gottfried Ozann alianza kuchunguza muundo wa madini ya thamani ya Ural. Alifikia hitimisho kwamba platinamu inaambatana na metali tatu zisizojulikana - polynomial, polynomial na ruthenium - majina ambayo yalitolewa na Ozann mwenyewe. Kwa njia, aliita ya tatu baada ya Urusi (kutoka Kilatini Ruthenia).
Wenzake Ozanne kote Ulaya, wakiongozwa na mwanakemia mwenye mamlaka zaidi wa Uswidi Jens Berzelius, walikosoa sana ripoti ya profesa. Katika kujaribu kujiridhisha, mwanasayansi alirudia mfululizo wa majaribio yake, lakini akashindwa kufikia matokeo sawa.
Miongo miwili baadaye, Profesa wa Kemia Karl Karlovich Klauss (Chuo Kikuu cha Kazan) alipendezwa na kazi ya Ozanne. Alipata ruhusa ya Katibu wa Hazina ya kuchukua pauni kadhaa za sarafu iliyobaki kutoka kwa maabara ya Mint ili kufanyiwa majaribio tena.
kipengee cha kemikali cha Kazan ruthenium
Msomi wa Kirusi A. E. Arbuzov alibainisha katika maandishi yake kwamba ili kugundua kipengele kipya katika siku hizo, mwanakemia alihitaji bidii na ustahimilivu uliokithiri, uchunguzi na ufahamu, na muhimu zaidi, ustadi wa majaribio wa hila. Sifa zote zilizo hapo juu zilitokana na Karl Clauss mchanga kwa kiwango cha juu zaidi.
Utafiti wa mwanasayansi pia ulikuwa na umuhimu wa kiutendaji - uchimbaji wa ziada wa platinamu safi kutoka kwa mabaki ya madini. Baada ya kuunda mpango wake mwenyewe wa jaribio, Klauss alichanganya nyenzo za ore na chumvi na kutoa vitu vyenye mumunyifu: osmium, iridium,paladiamu. Sehemu isiyo na maji ilifunuliwa na mchanganyiko wa asidi iliyojilimbikizia ("aqua regia") na kunereka. Katika precipitate ya hidroksidi ya chuma, aligundua kuwepo kwa chuma haijulikani na kuitenga kwanza kwa namna ya sulfidi, na kisha kwa fomu safi (kuhusu gramu 6). Profesa alibakisha jina lililopendekezwa na Ozann kwa kipengele - ruthenium.
Fungua na uthibitishe
Lakini kama ilivyotokea, hadithi ya ugunduzi wa kipengele cha kemikali ya ruthenium ilikuwa inaanza tu. Baada ya kuchapishwa kwa matokeo ya utafiti katika 1844, mvua ya mawe ya ukosoaji ilimwangukia Clauss. Hitimisho la mwanasayansi asiyejulikana wa Kazan lilipokelewa kwa mashaka na wanakemia wakubwa zaidi ulimwenguni. Hata kutuma sampuli ya kipengele kipya kwa Berzelius hakuokoa hali hiyo. Kulingana na bwana huyo wa Uswidi, ruthenium ya Clauss ilikuwa tu "sampuli ya iridium chafu".
Ni sifa bora tu za Karl Karlovich kama mwanakemia mchanganuzi na mjaribio na mfululizo wa tafiti za ziada zilizomruhusu mwanasayansi kuthibitisha kesi yake. Mnamo 1846, ugunduzi huo ulipokea kutambuliwa rasmi na uthibitisho. Kwa kazi yake, Klauss alipewa Tuzo la Demidov la Chuo cha Sayansi cha Urusi kwa kiasi cha rubles elfu 10. Shukrani kwa talanta na uvumilivu wa profesa wa Kazan, ruthenium, kipengele cha kwanza kilichogunduliwa nchini Urusi, kiliongezwa kwenye safu ya platinoids.
Utafiti zaidi
Tatizo kuu katika kusoma kemikali na sifa halisi za ruthenium ni maudhui machache sana.chuma hiki kwenye ukoko wa dunia. Kwa mfano, katika upotevu wa uzalishaji wa platinamu (nyenzo za kazi za Clauss), maudhui yake ni karibu 1%. Wanasayansi wengi wa kemikali hutambua ruthenium kama dutu isiyofaa sana kwa utafiti. Wingi wa migogoro mara nyingi husababisha watafiti kupunguza au kusimamisha kazi yao.
Mwanasayansi wa Kisovieti SM Starostin alitumia maisha yake yote kusoma sifa za metali "isiyopendeza" na misombo yake. Matokeo kuu ya shughuli za kemia ni hitimisho kuhusu mali ya tata ya nitroso ya ruthenium na matatizo yanayohusiana nao katika kutenganisha chuma safi kutoka kwa uranium na plutonium kuandamana. Ruthenium ni nini kama kipengele cha kemikali?
Tabia za kimwili
Ruthenium ni chuma ambacho rangi yake, kulingana na mbinu ya kuipata, huanzia kijivu-bluu hadi nyeupe-fedha. Baadhi ya sifa za kimwili za kipengele cha kemikali ruthenium huturuhusu kuiona kuwa dutu ya kipekee. Pamoja na brittleness ya juu (fuwele husagwa kwa urahisi na kuwa poda kwa mkono), ruthenium ina ugumu uliokithiri - 6.5 kwenye mizani ya ugumu wa madini ya pointi kumi (Mizani ya Mohs). Labda nyepesi zaidi ya metali za kundi la platinamu. Msongamano ni 12.45g/cm3. Ni kinzani sana - joto la mpito hadi hali ya kioevu ni 2334 ° C. Wakati wa kuyeyuka katika arc ya umeme, uvukizi wa wakati huo huo wa chuma huzingatiwa. Wakati wa calcination ya juu ya joto katika hewa ya wazi, kipengele "kinabadilika" kwa fomutetroksidi.
Ruthenium imeainishwa kama kondakta mkuu. Chuma kinaonyesha upinzani wa sifuri wakati kilichopozwa hadi 0.47 K. Mali hii ni ya umuhimu mkubwa kutoka kwa mtazamo wa kisayansi na wa vitendo. Kama platinoid, ruthenium ni metali ya thamani ya kuvutia sana.
Kipengele Ru
Sifa za chuma cha "Kazan" ni za kawaida kwa wawakilishi wa kikundi cha VΙΙΙ (platinamu). Ruthenium ni kipengele cha kemikali cha jedwali la upimaji na nambari ya atomiki 44, inayojulikana na hali ya juu ya inertness. Ina isotopu 7 thabiti za asili na 20 bandia zenye nambari za wingi kutoka 92 hadi 113.
Chini ya halijoto ya kawaida, haiwezi kuathiriwa na oxidation na kutu, asidi na alkali. Inapokanzwa zaidi ya 400 ° C, humenyuka na klorini, saa 930 ° C - na oksijeni. Pamoja na baadhi ya metali, kipengele cha kemikali cha ruthenium huunda aloi thabiti zinazoitwa misombo ya intermetallic.
Katika misombo mingi, inaonyesha valence kutoka sifuri hadi nane. Muhimu zaidi ni pamoja na ruthenium dioxide na tetroksidi, sulfidi RuS2 na floridi RuF5.
..
Katika umbo lake safi la metali, ina sifa za kichocheo chenye uchaguzi wa hali ya juu, ambayo huiruhusu kutumika kwa usanisi wa aina mbalimbali za dutu za kikaboni na isokaboni. Hutumika kama kiyoyozi bora zaidi cha hidrojeni.
Enea kwa asili
Kipengee cha kemikali cha ruthenium kina sifa ya kupita kiasinadra na kutawanyika katika asili. Katika mazingira yake ya asili, huunda madini pekee inayojulikana, laurite. Ni imara katika mfumo wa octahedra ndogo ya chuma-nyeusi. Amana tajiri zaidi na maarufu zaidi iko kwenye placers ya platinamu ya kisiwa cha Borneo (Kalimantan). Nchini Urusi, maendeleo yanaendelea katika Urals ya Kati na Kusini, kwenye Peninsula ya Kola, katika Wilaya za Krasnoyarsk na Khabarovsk.
Katika misombo mingine yote ya asili, kiasi cha ruthenium haizidi 0.1%. Mabaki ya chuma yamepatikana katika madini ya shaba-nikeli na miamba ya asidi. Mimea mingine ina uwezo wa kulimbikiza na kukusanya ruthenium, kati ya ambayo wawakilishi wa familia ya mikunde hujitokeza.
Jumla ya maudhui ya elementi kwenye ukoko wa dunia, kulingana na wataalamu, haizidi tani 5,000.
Uzalishaji wa viwanda
Kipengele cha ruthenium kinachukuliwa kuwa bora, na chanzo kikuu cha chuma ni mawe taka kutoka kwa uzalishaji wa platinamu. Kiongozi asiye na shaka katika uchimbaji wa ruthenium (pamoja na platinamu) ni Jamhuri ya Afrika Kusini. Uendelezaji na uzalishaji wa chuma hiki pia unafanywa na Urusi, Kanada na Zimbabwe. Kwa njia, nchi ya mwisho inashika nafasi ya pili duniani kwa akiba iliyogunduliwa ya platinoidi.
Kiasi cha ruthenium kinachotolewa kwa soko ni kati ya tani 17 hadi 20 kwa mwaka. Mzunguko wa uzalishaji wa kupata kipengele huchukua takriban wiki 6 na ni msururu endelevu wa athari za thermokemia zinazofuata moja baada ya nyingine.
Teknolojia ya kupataruthenium kwa mionzi ya neutroni ya isotopu ya teknolojia ya mionzi. Lakini ni lazima ieleweke kwamba kutengwa kwa chuma safi na imara, kutokana na mali yake ya kemikali, kutotabirika na ujuzi wa kutosha, bado ni ndoto.
Maombi
Ingawa sifa zote za chuma adhimu katika ruthenium zipo kikamilifu, kipengele hiki hakijasambazwa kwa upana katika tasnia ya vito. Inatumika tu kuimarisha aloi na kufanya vito vya gharama kubwa kudumu zaidi.
Kulingana na kiasi cha ruthenium inayotumiwa, sekta za viwanda ziko katika mpangilio ufuatao:
- Elektroniki.
- Electrochemical.
- Kemikali.
Sifa za kichochezi za kipengele zinahitajika sana. Inatumika katika awali ya asidi ya hydrocyanic na nitriki, katika uzalishaji wa hidrokaboni iliyojaa, glycerini na upolimishaji wa ethilini. Katika sekta ya metallurgiska, viongeza vya ruthenium hutumiwa kuongeza mali ya kupambana na kutu, kutoa nguvu kwa aloi, kemikali na upinzani wa mitambo. Isotopu zenye mionzi za ruthenium mara nyingi huwasaidia wanasayansi katika utafiti wao.
Michanganyiko mingi ya kipengele pia imetumika kama vioksidishaji na dyes nzuri. Hasa, kloridi hutumika kuimarisha mwangaza.
Umuhimu wa kibayolojia
Ruthenium ina uwezo wa kujilimbikiza katika seli za tishu hai, hasa misuli (chuma pekee cha kundi la platinamu). Inaweza kuchocheamaendeleo ya athari za mzio, kuwa na athari mbaya kwenye membrane ya mucous ya macho na njia ya juu ya upumuaji.
Katika dawa, chuma cha hali ya juu hutumika kama njia ya kutambua tishu zilizoathirika. Dawa kulingana na hiyo hutumiwa kutibu kifua kikuu na maambukizi mbalimbali yanayoathiri ngozi ya binadamu. Kwa sababu hii, inaonekana kuahidi sana kutumia uwezo wa ruthenium kuunda tata za nitroso katika mapambano dhidi ya magonjwa yanayohusiana na mkusanyiko mkubwa wa nitrati katika mwili wa binadamu (shinikizo la damu, ugonjwa wa arthritis, mshtuko wa septic na kifafa)
Nani wa kulaumiwa?
Hivi majuzi, wanasayansi wa Ulaya Magharibi wamesumbua umma pakubwa kwa ujumbe kwamba maudhui ya isotopu ya mionzi ya ruthenium Ru106 yanaongezeka katika bara hili. Wataalam hutenga kabisa elimu yake ya kibinafsi katika anga. Pamoja na kutolewa kwa bahati mbaya kutoka kwa mmea wa nyuklia, tangu wakati huo radionuclides ya cesium na iodini ingekuwa lazima iwepo hewani, ambayo haijathibitishwa na data ya majaribio. Athari za isotopu hii kwenye mwili wa binadamu, kama kipengele chochote cha mionzi, husababisha mionzi ya tishu na viungo, maendeleo ya saratani. Vyanzo vinavyowezekana vya uchafuzi wa mazingira, kulingana na vyombo vya habari vya Magharibi, viko katika eneo la Urusi, Ukraine au Kazakhstan.
Kujibu, mwakilishi wa Idara ya Mawasiliano ya Rosatom alisema kuwa biashara zote za shirika la serikali zilifanya kazi na zinafanya kazi kama kawaida. Wakala wa Kimataifa wa Nishati ya Atomiki (IAEA), kwa maoni yake, kulingana na data yake ya ufuatiliaji,alitaja mashtaka yote dhidi ya Shirikisho la Urusi kuwa hayana msingi.
