Rutenium

44 texnesium ← rutenium → rodium Fe ↑ Ru ↓ Os dövri cədvəl
Ümumi
Ad, İşarə, Nömrə	rutenium, Ru, 44
Qrup, Dövr, Blok	8, 5, d
Xarici görünüşü
Atom kütləsi	101.07 q/mol
Elektron formulu	[Kr] 4d7 5s1
Fiziki xassələr
Halı
Sıxlığı (0 °C, 101,325 kPa)	q/L
Ərimə temperaturu	2334 °C (2607 K, 4233 °F)
Qaynama temperaturu	4150 °C (4423 K, 7502 °F)
Elektromənfiliyi	2,2
Oksidləşmə dərəcəsi
Spektr =
İonlaşma enerjisi	kCmol-1

Rutenium (Ru) — D.İ. Mendeleyevin elementlərin dövri sistemində 44-cü element. 1844-cü ildə Kazan Universitetinin professoru Karl Karloviş Klaus (1796-1864) tərəfindən analiz üçün ona Peterburqdan göndərilmiş platinin emalı tullantılarını analiz edərkən kəşf olunmuşdur (1828-1845-ci illərdə Peterburq sikkəxanasında ural planetindən pul kəsilirdi). Klaus yeni elementi öz vətəninin şərəfinə adlandırıb (latın dilində Rusiyanın adı Ruthenia adlanır). Görünür aydınlaşdırmaq lazımdır ki, Klaus Derpt şəhərində anadan olmuşdur və bu şəhər 1704-cü ildən Rusiya imperiyasına daxil idi (1893-cü ildən Yurev, indi isə Estoniyada Tartu şəhəri). Lakin, ilk dəfə olaraq “ruten” adını Vilhelm Ozann (1797-1866) düşünmüşdür. O, xam platində kəşf etdiyi 3 elementdən birini belə adlandırmışdır. Lakin, Berselius Orannın aldığı nəticələri təsdiq etmişdir, o isə məşhur isveç kimyaçısı ilə mübahisədə özünün haqlı olduğunu sübut edə bilmədi. Berselius Klausun da nəticələrini təsdiq etmədi! Amma, o, Oranndan fərqli olaraq nüfuzlu Berselius qarşısında durmağı bacardı və nəhayətdə onu inandıra bildi ki, o, haqlıdır. Odur ki, ruteniumun kəşfi şərəfi Klausda qaldı. Platin və palladium elementlərinin sərtləşdirilməsində, göz müalicələrində, yumurta qabıqlarının qalınlıq ölçümlərində, qələmlərin uclarında və elektrik kontaklarının istehsalında istifadə edilir. Hava nəqliyyatlarında, 10% nisbətində rutenium ehtiva edən ərintilər istifadə edilir.

İstehsal, ehtiyatlar və qiymət

Dünyanın əsas rutenium istehsalçıları Cənubi Afrika (qlobal bazara metalın əsas tədarükçüsü, ümumi həcmin 95%-ə qədərini təşkil edir), Zimbabve, Rusiya, ABŞ və Çindir. 2009-cu ildə rutenium istehsalı 17,9 ton idisə, 2021-ci ildə 30 tona çatdı. Qlobal rutenium ehtiyatları 5000 ton olaraq qiymətləndirilir. 27 may 2016-cı il tarixində ruteniumun qiyməti troy unsiyası üçün 42 dollar (təxminən 1,35 dollar/q) idi. O vaxtdan bəri ruteniumun qiyməti çox dəyişkən olub: 2021-ci ilin iyul ayında troy unsiyası üçün 800 dollara yüksəldi, lakin 2021-ci ilin dekabr ayında 550 dollar və ya qramı üçün 18 dollar səviyyəsində sabitləşdi.

Fiziki və Kimyəvi Xüsusiyyətlər

İzotopik tərkibi

Təbii rutenium yeddi sabit izotopdan ibarətdir: ⁹⁶Ru (5,7 % по массе), ⁹⁸Ru (2,2 %), ⁹⁹Ru (12,8 %), ¹⁰⁰Ru (12,7 %), ¹⁰¹Ru (13 %), ¹⁰²Ru (31,3 %) и ¹⁰⁴Ru (18,3 %).

Fiziki xüsusiyyətlər

Rutenium atomunun tam elektron konfiqurasiyası: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d⁷5s¹.

İstehsal üsulundan asılı olaraq, rutenium müstəsna sərtliyə malik solğun boz və ya gümüşü-ağ rəngli parlaq metaldır. Həmçinin o qədər kövrəkdir ki, asanlıqla toz halına gətirilə bilər. Çox odadavamlıdır və platindən xeyli yüksək temperaturda əriyir. Elektrik qövsündə rutenium ərimə zamanı eyni zamanda buxarlanır. Havada intensiv tavlama zamanı qaz fazasına da çevrilir, lakin bu halda yayılan metal deyil, çox yüksək temperaturda sabit olan tetroksiddir.

Kimyəvi xüsusiyyətlər

Oksigen olmadığı təqdirdə, heç bir turşu, hətta aqua regia belə ruteniuma təsir göstərmir (istisna yalnız işığın iştirakı ilə reaksiya verən qatılaşdırılmış xlor turşusudur). Lakin, hava tərkibli xlorid turşusu onu otaq temperaturunda yavaş-yavaş və 125°C-də (möhürlənmiş boruda) olduqca sürətlə həll edir. Havada qızdırıldıqda, səth oksidləşməsi səbəbindən rutenium qaralır və RuO₂ əmələ gətirir. Reaksiya 700°C-dən yuxarı baş verərsə, RuO₂ və RuO₄ oksidlərinin qarışığı əmələ gəlir. Flüor qırmızı istiliyinin altında toz halında ruteniumla reaksiyaya girir və polimer flüorid olan RuF₅ əmələ gətirir. Rutenium 400°C-dən yuxarı temperaturda xlorla reaksiyaya girərək RuCl₃ əmələ gətirir. Toz halında rutenium kükürdlə yalnız xüsusi şəraitdə reaksiyaya girir. Fosforla RuP₂, RuP və Ru₂P birləşməsini əmələ gətirir. Arsenlə, platin kimi, rutenium da diarsenid RuAs₂ əmələ gətirir. Oksigen və ya asanlıqla oksigen buraxan maddələrin, məsələn, KOH-un KNO₃ və ya K₂CO₃-ün KCIO₃ ilə qarışığı, eləcə də Na₂O₂ və ya BaO₂ kimi peroksidlərin iştirakı ilə qələvilər yüksək temperaturda ruteniumla güclü reaksiyaya girərək rutenatlar(VI) M¹₂RuO₄ əmələ gətirir.

Qeyri-üzvi birləşmələr

Rutenium müxtəlif oksidləşmə dərəcələrinə uyğun birləşmələr əmələ gətirməyə qadirdir:

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

Rutenium birləşmələrinə həmçinin geniş çeşiddə nitrozo birləşmələri — K₂[RuNOCl₅] kimi RuNO^₃+ qrupunu ehtiva edən birləşmələr daxildir. Bu kompleks birləşmələr, xüsusən də nitrosonitroaminlər (məsələn, [RuNO(NO₂)₂(NH₃)₂OH]) və nitrosonitro kompleksləri (xüsusilə [RuNO(NO₂)₄OH]^₂− kompleks anionu) (sarı-narıncı) yüksək dərəcədə sabit və kinetik cəhətdən inertdir.

Rutenium tetroksidi (Ru+8O4) xüsusiyyətlərinə görə osmium tetroksidinə bir qədər bənzəyir.

Minnesota Universitetinin tədqiqatçıları 2018-ci ildə ruteniumun otaq temperaturunda maqnit olduğunu nümayiş etdirdilər.

Ruteniumun üzvi kimyası Rutenium bir sıra üzvi metal birləşmələr əmələ gətirir və aktiv katalizatordur.

İstehsal

Rutenium platin və platin qrupu metallarının təmizlənməsi zamanı "tullantı" kimi əldə edilir.

Ruteniumun çıxarılması üçün əhəmiyyətli bir mənbə, nüvə materiallarının (plutonium, uran, torium) parçalanma fraqmentlərindən ayrılmasıdır, burada onun sərf olunmuş yanacaq birləşmələrindəki miqdarı sərf olunmuş nüvə yanacağının hər tonuna 250 qrama çatır.

Texnesium-99-dan reaktor neytron şüalanması (nüvə transmutasiyası) istifadə edərək ruteniumun istehsal texnologiyasının əsasları da hazırlanmışdır.

Tətbiqlər

• Kiçik bir miqdarda rutenium (0,1%) əlavə edilməsi titanın korroziyaya davamlılığını artırır.
• Platinlə ərintilənmiş, son dərəcə aşınmaya davamlı elektrik kontaktları yaratmaq üçün istifadə olunur.
• Rutenium dioksid və vismut rutenatları qalın təbəqəli rezistorlarda istifadə olunur. Elektronikada bu iki tətbiq istehsal olunan ruteniumun təxminən 50%-ni təşkil edir.
• Bir çox kimyəvi reaksiyalar üçün katalizator. Rutenium orbital stansiyalarda suyun təmizlənməsi sistemlərində katalizator kimi mühüm rol oynayır.
• Rutenium qırmızısı ion kanalı tədqiqatları üçün rəqabətli antaqonist kimi istifadə olunur (CatSper1, TASK, RyR1, RyR2, RyR3, TRPM6, TRPM8, TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5, TRPV6, TRPA1, mCa1, mCa2, CALHM1).
• Rutenium və onun ərintiləri aerokosmik mühəndislikdə istiliyədavamlı struktur materialları kimi istifadə olunur və 1500°C-yə qədər temperaturda ən yaxşı molibden və volfram ərintilərindən möhkəmliyə görə üstündür (eyni zamanda yüksək oksidləşmə müqaviməti üstünlüyünə malikdir).

Fizioloji təsir

Rutenium canlı orqanizmlərdə tapılan yeganə platin qrupu metalıdır (bəzi mənbələrə platin də daxildir). Əsasən əzələ toxumasında cəmləşmişdir. Rutenium oksidi son dərəcə zəhərlidir və güclü oksidləşdirici kimi alovlanan maddələri alovlandıra bilər.