Travail de recherche : Elément chimique - Ruthénium.

Ruthénium

RUTHÉNIUM[te], -ya ; M.Élément chimique (Ru), un métal blanc grisâtre solide (inclus dans de nombreux alliages, utilisé pour la fabrication de bijoux, de verrerie de laboratoire, etc.).

◁ Ruthénium, th, th.

(lat. Ruthénium), un élément chimique du groupe VIII du système périodique, appartient aux métaux du platine. Nommé du latin tardif Ruthénie - Russie (découvert par K. K. Klaus). Densité 12,45 g/cm3, t pl 2334°C, t point d'ébullition 4077°C. Inclus dans les alliages à haute dureté et résistance à l'abrasion ; catalyseur de nombreuses réactions chimiques.

Ruthénium (ruthénium latin, du nom latin de la Russie Ruthénie), Ru (lire « ruthénium »), élément chimique de numéro atomique 44, masse atomique 101,07. Le ruthénium naturel est composé de sept isotopes stables : 96 Ru (5,7 % en masse), 98 Ru (2,2 %), 99 Ru (12,8 %), 100 Ru (12,7 %), 102 Ru (31,3 %) et 104 Ru ( 18,3 %). Configuration de deux couches électroniques externes 4 s 2 p 6 ré 7 5s 1 . +3, +4, +6 et +8 états d'oxydation (valences III, IV, VI et VIII).
Il se situe dans le groupe VIIIB, dans la 5ème période du système périodique. Fait partie de la triade ruthénium-rhodium (cm. RHODIUM)- palladium (cm. PALLADIUM (élément chimique)) et est un analogue chimique du platine (cm. PLATINE).
Rayon atomique 0,134 nm, rayon ionique : Ru 3+ - 0,082 nm (numéro de coordination 6), Ru 4+ - 0,076 nm (6), Ru 5+ - 0,071 nm (6), Ru 7+ - 0,052 nm (4), Ru8+ - 0,050 nm (4). Énergies d'ionisation séquentielle 7,366, 16,76, 28,47 eV. Electronégativité selon Pauling (cm. PAULING Linus) 1,42.
Historique de la découverte
En 1844, à l'Université de Kazan, KK Klaus a isolé 6 g d'un métal jusque-là inconnu à partir de platine natif de l'Oural. Il a déterminé sa masse atomique, étudié ses propriétés chimiques et donné son nom.
Être dans la nature
Le ruthénium est un oligo-élément rare. Le contenu de la croûte terrestre est inférieur à 5·10 -7 %. Associé aux métaux du platine. Il forme deux de ses propres minéraux extrêmement rares - la laurite RuS 2 et le ruthénarséniure RuAs. En tant qu'adjuvant présent dans certains minerais polymétalliques, comme la chalcopyrite (cm. chalcopyrite).
Reçu
La source de ruthénium est les résidus formés après la purification du platine ou les boues issues de l'affinage électrochimique du Cu (cm. LE CUIVRE) et Ni (cm. NICKEL). Ces matériaux sont d'abord soumis à une fusion oxydative à l'aide de peroxydes de baryum Ba 2 O 2 ou de sodium Na 2 O 2 . L'alliage résultant est dissous dans l'eau et la solution est traitée avec un agent oxydant fort - le chlore gazeux.
L'oxyde de ruthénium volatil résultant RuO 4 est éliminé par distillation de la solution lorsqu'il est chauffé. Le tétroxyde distillé est repris dans l'acide chlorhydrique et précipité dans la solution résultante de chlororuthénate d'ammonium (NH 4 ) 2 . Le précipité est calciné. Le RuO 2 formé après la calcination est réduit en métal libre avec de l'hydrogène (cm. HYDROGÈNE).
Proprietes physiques et chimiques
Le ruthénium est un métal brillant et argenté.
A un réseau cristallin hexagonal, paramètres de réseau une= 0,27054nm, Avec= 0,42825 nm. Densité 12,45 kg/dm 3 . Point de fusion du ruthénium 2250°C, point d'ébullition env. 4900°C.
Chimiquement, c'est un métal typique du platine. Le potentiel d'électrode standard de la paire Ru 2+ /Ru 0 est de +0,45 V. Le ruthénium compact n'est pas oxydé par l'oxygène atmosphérique lorsqu'il est chauffé à 930 ° C et ne réagit pas avec les solutions d'acides minéraux forts et d'alcalis. Le ruthénium en poudre, lorsqu'il est chauffé, réagit avec l'oxygène pour former du dioxyde de ruthénium RuO 2 . Le ruthénium forme des alliages avec de nombreux métaux et des composés intermétalliques avec certains métaux.
Plusieurs oxydes de ruthénium sont connus. Lorsque K 2 RuO 4 interagit avec l'hydroxyde de potassium KOH et le chlore gazeux, ainsi que lorsque K 2 RuO 4 est traité avec du permanganate de potassium KMnO 4 ou d'autres agents oxydants puissants, il se forme du tétroxyde de RuO 4 hautement volatil. Le point de fusion des cristaux jaune doré de cet oxyde est de +25,5°C, le point d'ébullition est de +27°C. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 100°C, il se décompose en éliminant l'oxygène.
En calcinant sous air un sel de ruthénium tel que (NH 4 ) 2 ou l'hydroxyde de ruthénium Ru(OH) 4 , on obtient une poudre bleu foncé de dioxyde de ruthénium RuO 2 . Il est insoluble dans l'eau, les acides et les alcalis. Lorsqu'il est fusionné avec des oxydes basiques tels que SrO, BaO, PbO et autres, des ruthénates SrRuO 3 , BaRuO 3 et PbRuO 3 se forment.
Le ruthénium dans différents états d'oxydation se caractérise par la formation de composés complexes. Lors d'un chauffage prolongé de solutions de composés trivalents du ruthénium en milieu ammoniac, il se forme un "sel de ruthénium rouge" de composition Cl 6 4H 2 O. L'interaction de RuO 4 avec une solution de chlorure de potassium dans l'acide chlorhydrique donne un "sel brun" de composition K 4 H 2 O - une substance intermédiaire lors de l'extraction du ruthénium à partir de matériaux naturels. Certains complexes de ruthénium permettent de lier chimiquement même une substance chimiquement inerte comme l'azote atmosphérique. En 1962, un composé complexe du ruthénium avec l'azote moléculaire a été obtenu, sa composition : [(NO)(NH 3) 4 RuN 2 Ru(NH 3) 4 (NO)]Cl 6 . Plus tard, des complexes plus simples de ruthénium avec de l'azote moléculaire ont été synthétisés, par exemple, Cl 2 Dans le traitement du combustible nucléaire irradié, le ruthénium est généralement récupéré sous la forme d'un composé complexe de la composition ·H 2 O.
Application
Le ruthénium fait partie des alliages avec le platine et l'iridium utilisés pour la fabrication de filières dans la production de fibre de verre et de viscose. Un alliage de ruthénium avec de l'iridium, de l'osmium et du tungstène est utilisé dans la fabrication de plumes pour stylos plume de haute qualité. Des alliages résistants à la corrosion de ruthénium, de platine et de Pd sont utilisés pour établir des contacts dans les instruments de mesure. De nombreux alliages de ruthénium - avec le lanthane, le cérium, la Scandinavie, l'yttrium - ont une supraconductivité.
Le ruthénium métallique et ses alliages avec le palladium sont utilisés comme catalyseurs pour les réactions d'hydrogénation et de déshydrogénation. Le sel de ruthénium (Cl 6 ·4H 2 O) est utilisé dans les études histologiques en médecine et comme colorant pour la porcelaine.
Action physiologique
Les composés volatils et solubles du ruthénium provoquent des allergies, irritent les muqueuses, provoquent leur ulcération. Le CPM pour la teneur en aérosol de RuO 2 dans l'air des locaux de travail est de 1 mg/m 3 .

Dictionnaire encyclopédique. 2009 .

Voyez ce que "ruthénium" est dans d'autres dictionnaires :

Un métal trouvé dans le minerai de platine. Dictionnaire des mots étrangers inclus dans la langue russe. Chudinov A.N., 1910. Ruthénium Novolatinsk. Un métal peu exploré qui accompagne le platine. Explication de 25 000 mots étrangers inclus dans ... ... Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe

- (Ruthénium), Ru, élément chimique du groupe VIII de la classification périodique, numéro atomique 44, masse atomique 101,07 ; fait référence aux métaux du platine. Découvert par le chimiste russe K.K. Klaus en 1884... Encyclopédie moderne

- (lat. Ruthénium) Ru, élément chimique du groupe VIII du système périodique de Mendeleïev, numéro atomique 44, masse atomique 101,07, appartient aux métaux du platine. Le nom vient de tard. Ruthénie Russie (découverte par K.K. Klaus). Densité 12.37… … Grand dictionnaire encyclopédique

Le ruthénium (Ruthénium, Ru) est un élément chimique au numéro 44 dans le tableau périodique.

L'histoire de la découverte de cet élément a commencé en Russie, lorsque des gisements de platine ont été découverts dans l'Oural dans les années 20 du XIXe siècle. La nouvelle de cette découverte s'est rapidement répandue dans le monde entier et a provoqué beaucoup d'anxiété et de troubles sur le marché international. Parmi les spéculateurs étrangers, il y avait des rumeurs sur des pépites monstrueuses, sur du sable de platine, que les mineurs de platine ramassent directement avec des pelles. En effet, les gisements de platine se sont avérés riches et le comte Kankrin, qui était à l'époque ministre des Finances de Russie, a ordonné la frappe de pièces de monnaie en platine. Les pièces ont commencé à être frappées en coupures de 3,6 et 12 roubles. 1 400 000 pièces de platine ont été émises, pour lesquelles plus de 20 tonnes de platine natif ont été utilisées.

L'année de l'ordre de Kankrin de frapper des pièces de monnaie, Ozann, professeur à l'Université Yuryev, examinant des échantillons de platine de l'Oural, est arrivé à la conclusion que le platine était accompagné de trois nouveaux métaux. Ozann a appelé l'un d'eux demi-couru, le deuxième - polynôme, et le troisième en l'honneur du nom latin Russie - Ruthénium a donné le nom - ruthénium., Les chimistes "découvertes" d'Ozanne ont rencontré la méfiance. Le chimiste suédois Berzelius, dont l'autorité à cette époque était véritablement mondiale, protesta tout particulièrement. Le différend qui a surgi entre Ozann et Berzelius a entrepris de résoudre le professeur de chimie à l'Université de Kazan K. K. Klaus. Ayant reçu à sa disposition une petite quantité de restes de la frappe d'une pièce de monnaie en platine, Klaus y découvrit un nouveau métal, derrière lequel il retint le nom de ruthénium proposé par Ozann. Le 13 septembre 1844, Klaus fit un rapport à l'Académie des sciences sur un nouvel élément et ses propriétés. En 1845, le rapport de Klaus intitulé "Études chimiques des restes du minerai de platine de l'Oural et du métal de ruthénium" fut publié dans un livre séparé. "... La petite quantité de matière étudiée - pas plus de six grammes de métal complètement pur - ne m'a pas permis de poursuivre mes recherches", écrit Klaus dans son livre. Cependant, les données obtenues sur les propriétés du nouveau métal ont permis à Klaus de déclarer fermement la découverte d'un nouvel élément chimique.

Voulant informer les scientifiques étrangers de la découverte d'un nouvel élément, Klaus a envoyé un échantillon du métal à Berzelius. La réponse de Berzelius était pour le moins étrange. Avec un nouvel élément en main avec une description détaillée des propriétés, il n'était pas d'accord avec l'avis de Klaus. Berzelius a déclaré que le métal reçu de Klaus était "un échantillon d'iridium impur", un élément connu depuis longtemps. Berzelius a ensuite été contraint d'admettre son erreur.

L'élément découvert a ensuite fait l'objet d'une enquête approfondie. L'étude des propriétés chimiques du ruthénium a montré un certain nombre de caractéristiques intéressantes de ses composés chimiques. Cependant, l'absence de réserves significatives de ce métal dans la croûte terrestre (que l'on trouve dans la laurite, un minéral rare, à Bornéo), la difficulté d'extraire et de séparer le platine des autres satellites freinent encore l'utilisation du ruthénium. Dès que les géologues découvriront des gisements importants de cet élément dans certaines zones peu étudiées ou dans les couches profondes de la croûte terrestre, l'élément ruthénium prendra sa place légitime dans l'activité pratique humaine. On parle très peu du ruthénium dans tous les livres : il est extrêmement rare et n'a donc pas trouvé un usage suffisant. Sous sa forme pure, le ruthénium est utilisé dans la fabrication de thermocouples, ainsi que comme catalyseur dans la synthèse de l'ammoniac. Dans les alliages, le ruthénium est utilisé en joaillerie, certains sels sont utilisés en technologie de laboratoire dans la fabrication de préparations microscopiques.

En apparence, le ruthénium est un métal proche du fer, dur, réfractaire, difficilement soluble dans l'eau régale, et doté de fortes propriétés catalytiques.

Métal russe. Le nom de ruthénium n'est pas accidentellement en accord avec le nom du pays. Le 44e élément du tableau périodique a été découvert pour la première fois dans les montagnes de l'Oural. Dans les années 20 du 19ème siècle, ils y ont trouvé.

Ozain, professeur à l'Université Yuryev, a entrepris l'étude des échantillons. C'est lui qui a découvert un nouveau métal dans les lingots de platine, lui donnant un nom latin.

Ruthénie signifie Russie dans la langue ancienne. L'Académie des sciences a annoncé la découverte en 1844. Près de 2 siècles se sont écoulés depuis. C'était suffisant pour bien étudier ruthénium.

Propriétés chimiques et physiques du ruthénium

Être platine élément ruthénium considéré comme noble. Le métal précieux est beau et dur. Si l'or et l'argent reçoivent 4 points, alors le ruthénium - 6,5. C'est-à-dire que la dureté de l'élément est proche du quartz, dont les représentants sont les pierres améthyste, cristal de roche, rauchtopaz.

La dureté du ruthénium est associée à la fragilité. le métal est facilement pilé dans un mortier, s'émiettant en poudre. Les agrégats se briseront également lors de l'impact, tombant d'une hauteur. L'accélération d'une telle chute ne sera pas grande, à cause de tous les platinoïdes le ruthénium est le plus léger. La densité du métal est inférieure à 13 grammes par centimètre cube.

Peu résistant aux chocs, le ruthénium résiste très bien à la chaleur. Le métal fond à une température de 2334 degrés Celsius. Le fluide n'est pas le seul résultat du chauffage.

Si vous agissez avec un arc électrique, ou chauffez l'élément dans l'air, il passera à l'état gazeux. Il est précédé du tétroxyde de ruthénium. Les aiguilles dorées fondent rapidement, dégageant une odeur d'ozone.

Si le tétroxyde est converti en liquide plutôt qu'en gaz, tout contact avec l'organique entraînera une explosion. Les industriels le provoquent souvent, car la nature de la connexion permet de mettre en évidence absolument ruthénium pur.

Oxyde de ruthénium formé à une température non inférieure à 930 degrés. Cela prouve la noblesse du métal. Il ne tache pas et n'est pas corrosif. L'élément est généralement considéré comme inerte.

Il entre dans la réaction uniquement dans des conditions non standard. Dans des conditions normales, le platinoïde est insoluble même dans l'eau régale. Le matériau n'est pas pris non seulement par des acides et des alcalis individuels, mais également par leurs mélanges.

Le 44e élément interagit avec d'autres métaux lorsqu'il est chauffé à au moins 400 degrés Celsius. Dans les mêmes conditions, une réaction avec le chlore, les nitrates et les alcalis commence.

Le ruthénium est un élément chimique capable d'être un catalyseur. Autrement dit, le métal accélère ou ralentit les réactions entre d'autres substances. Certes, en raison de l'inertie, les propriétés catalytiques de l'élément sont sélectives. La capacité à devenir supraconducteur est une constante qualité ruthénium. La résistance nulle au courant est le résultat du chauffage du matériau.

La vapeur fait souvent l'objet d'études pour les chimistes. ruthénium-osmium. Il est également intéressant de comparer avec le rhodium et le fer. Le 44e élément a des propriétés similaires à ces métaux. Mais, une capacité du ruthénium le rend unique.

Le platinoïde peut être immédiatement dans 8 valences, en les changeant constamment. La valence est la capacité d'un atome à former un certain nombre de liaisons avec d'autres atomes. Il s'avère, le ruthénium est capable de se fixer du 1er au 8ème.

Application de ruthénium

Le métal a un ton gris bleuâtre brillant et agréable. L'élément est noble et ne s'oxyde pas. Cela attire. Cependant, il n'y a pas de produits fabriqués à partir de ruthénium pur. Premièrement, l'élément est rare, outre la Russie, il n'a été trouvé que sur l'île de Bornéo.

Deuxièmement, le platinoïde est fragile, il n'est donc utilisé que comme précieux. Ils deviennent plus durs et plus durables. L'additif n'est présent, en règle générale, que dans les alliages de platine et uniquement dans les produits de marques bien connues.

La raison en est le coût élevé du ruthénium et la difficulté de le travailler en raison de sa réfractaire particulière. D'autre part, seulement 0,1% du 44e élément augmente la résistance à la corrosion des bijoux en titane, ajoute 1 point de résistance ou de platine.

Le ruthénium est un additif qui peut conférer une couleur noire. L'alliage de couleur irrégulière fait fureur. Ils assombrissent l'or et le rhodium, mais la teinte n'est pas aussi saturée que dans le cas de la ligature au ruthénium. Les amateurs de chic coûteux sont prêts à payer trop cher pour des bijoux inhabituels.

Les colorants au ruthénium, plus précisément ses composés, étaient également utilisés dans l'industrie du verre. Des compositions avec du 44e métal sont également ajoutées à certains émaux d'élite. Il existe même des revêtements fluorescents. Ils ne doivent leur éclat qu'aux composés du 44e élément.

L'un des colorants a été adopté par la médecine. Le rouge de ruthénium est capable de mettre en évidence les tissus lorsqu'ils sont étudiés, par exemple, au microscope. Le dernier développement est la coloration des tumeurs. Cela permet aux chirurgiens de voir chaque cellule affectée.

Les médecins utilisent le ruthénium non seulement comme moyen d'identifier les tissus affectés, mais aussi comme médicament. Les préparations à base du 44e élément sont conçues pour lutter contre la tuberculose et de nombreuses infections qui affectent la peau.

Sans ruthénium l'industrie spatiale n'est pas épargnée. Les piles à combustible des satellites terrestres sont littéralement précieuses. Ils sont constitués d'un alliage du 44e métal avec du platine.

Seule une telle composition en termes de réfractarité est capable de supporter des charges en orbite. La résistance du ruthénium à la chaleur en a également fait une matière première pour les thermocouples. Ils sont utilisés pour mesurer des températures élevées.

L'électronique utilise pur formule de ruthénium. Le métal est appliqué en couche mince comme revêtement anti-corrosion, par exemple sur. La pulvérisation les rend également chimiquement invulnérables et réduit l'usure mécanique.

Extraction de ruthénium

Les réserves mondiales de métaux sont estimées à seulement 5 000 tonnes. En même temps, le ruthénium est un déchet. Cela signifie que l'élément n'est pas extrait séparément, mais isolé des restes de la production de platine.

Attribuer 44e métal et de fragments de fission de matières nucléaires. Parmi eux - plutonium, thorium, uranium. Dans les restes de combustible nucléaire brûlé, vous pouvez trouver 250 grammes de ruthénium pour chaque tonne.

La photo montre un bracelet en alliage, qui comprend du ruthénium

Si vous recourez à l'irradiation neutronique, le 44e élément peut être obtenu à partir du technétium-99. C'est l'un des isomères nucléaires du métal. En tant que matière première pour l'extraction du ruthénium, il est rarement utilisé, car il est lui-même utile à l'humanité. Le 99e technétium est appelé un radio-isotope médical. Il est à la base de nombreuses procédures de diagnostic.

Cours du ruthénium

En janvier 2016 pour gramme de ruthénium demandant environ 115 roubles. Il s'agit de données provenant de bourses de métaux non ferreux, en particulier la Bourse de Londres. Il s'avère que le 44e élément est plus cher, mais moins cher que les autres métaux précieux. Ainsi, pour un gramme d'or, vous devez payer plus de 2 700 roubles. L'osmium coûte 1000. 300 roubles de plus.

Les prix du ruthénium ont culminé en 2008. Ensuite, pour 1 gramme, ils ont demandé plus de 800 roubles. Autrement dit, au cours des 4 dernières années, les demandes des vendeurs ont été multipliées par 25. L'échantillon a été prélevé au cours des 20 dernières années de négociation. Le prix a atteint près de 300 roubles en 2010.

Le reste du temps, le coût des matières premières précieuses fluctuait autour de 100 à 200 roubles. Néanmoins, le matériau est inclus dans le top 10 des métaux les plus chers, occupant soit la 8ème soit la 9ème position. Si l'on tient compte du fait que l'élément est acheté principalement par des industriels, le volume de leurs commandes est calculé loin des grammes, et loin des centaines de roubles.

Sergeeva Ekaterina

L'histoire de la découverte du ruthénium et de ses propriétés.

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"Élément chimique de Kazan (ruthénium)"

Sergeeva Ekaterina Yurievna

Établissement d'enseignement autonome d'État "Collège polytechnique Chistopol"

Chef Ionycheva A.L.

ANNOTATION

Dans ce travail, je me suis intéressé à l'histoire de la découverte, des propriétés et des applications possibles de l'élément chimique Ruthénium, qui a été découvert par Karl Karlovich Klaus dans le laboratoire de chimie de l'Université de Kazan et peut à juste titre être appelé l'élément chimique de Kazan. 2011 a été déclarée par l'UNESCO comme l'Année de la chimie, les étudiants de Kazan et de la République du Tatarstan devraient se souvenir de cet événement clairement exceptionnel dans l'histoire de plus de 1000 ans de la ville de Kazan et la seule personne en Russie, K.K. Klaus, qui a découvert un élément chimique naturel, d'autant plus qu'il est à juste titre considéré comme l'un des fondateurs de l'école chimique de Kazan.

Ce sujet nous a semblé intéressant et pertinent aussi parce que

Le ruthénium est l'un des représentants des métaux du platine, mais fut le dernier à être découvert. La découverte du ruthénium a présenté de grandes difficultés.

Afin de découvrir à l'époque de Klaus un nouvel élément du groupe du platine - le ruthénium, il fallait avoir des pouvoirs extraordinaires d'observation, de perspicacité, de diligence, de persévérance et d'art expérimental subtil. Toutes ces qualités étaient possédées à un degré élevé par Klaus, l'un des premiers brillants représentants de la science chimique à la jeune université de Kazan.

Pour étudier le problème, nous avons utilisé le matériel de la ressource Internet: le site Web World of Chemistry, Wiktionary, Popular Library of Chemical Elements, Nauka Publishing House, 2011.

Au cours de la semaine des sciences naturelles, nous avons organisé (entre autres événements) une conférence scientifique et pratique : "Les grands chimistes et leurs découvertes", au cours de laquelle des documents de recherche et un certain nombre de présentations ont été présentés, ce qui est devenu une bonne aide dans le travail des enseignants. et l'intérêt des étudiants pour l'étude de la chimie et d'autres disciplines naturelles.

Élément chimique de Kazan (ruthénium)

«Afin de découvrir à l'époque de Klaus un nouvel élément du groupe du platine - le ruthénium, il fallait avoir des pouvoirs extraordinaires d'observation, de perspicacité, de diligence, de persévérance et d'art expérimental subtil. Toutes ces qualités étaient hautement possédées par Klaus, l'un des premiers brillants représentants de la science chimique de la jeune université de Kazan.

L'académicien A.E. Arbouzov

L'histoire de la découverte du ruthénium

Le ruthénium est le premier élément chimique découvert par le chimiste russe Karl Karlovich Klaus. Le ruthénium, un représentant des métaux du platine, a été découvert en dernier parmi eux.

A. Snyadetsky, un Polonais de nationalité, et le scientifique russe K.K. Klaus. Le scientifique a été grandement aidé par E.F. Kankrin, qui était à l'époque ministre des Finances

K. K. Noël

Il a ensuite fourni à Klaus les restes de platine brut, à partir desquels le scientifique a isolé du platine, ainsi que d'autres métaux : rhodium, palladium, iridium et osmium. En plus de ces métaux, il a également isolé un mélange d'autres, dans lequel, selon Klaus, il aurait dû y avoir une nouvelle substance encore inconnue. Le chimiste a répété les expériences de G.V. Ozanne, puis, ayant élaboré son propre plan d'expérience, a reçu un nouvel élément chimique, le ruthénium. Et encore une fois, il a envoyé une lettre à I. Berzellius, mais lui, comme la première fois, n'était pas d'accord avec les arguments de Klaus. Mais le chimiste russe n'a pas tenu compte des arguments de Berzellius et a prouvé qu'il avait découvert un nouvel élément chimique du groupe du platine. Et en 1845, Berzellius a reconnu la découverte du ruthénium.

Un élément chimique porte le nom de la Russie (le nom latin de la Russie est Ruthénie)

À la demande du ministère des Finances, le professeur de l'Université de Kazan, Karl Karlovich Klaus, a commencé en 1841 à rechercher un moyen de traiter les restes de minerais de platine accumulés à la Monnaie de Saint-Pétersbourg afin d'extraire plus complètement le platine. Un an plus tôt, grâce aux efforts du recteur Lobachevsky, un bâtiment séparé de deux étages avec un immense sous-sol, équipé des équipements les plus modernes, avait été érigé pour le laboratoire de chimie.

Klaus a établi la composition des restes de minerai de platine et développé des méthodes pour séparer et obtenir des métaux de platine purs. Klaus a dû surmonter des difficultés expérimentales exceptionnelles, compte tenu du niveau de connaissance de l'époque. De plus, le travail était dangereux pour la santé, car des substances extrêmement toxiques se formaient lors du traitement des minerais.

Parmi les composants isolés, Klaus a découvert un métal jusqu'alors inconnu. Il étudia les propriétés du métal lui-même et de ses composés, détermina son poids atomique avec beaucoup de soin, élabora une méthode pour son isolement et sa purification. En 1844, Klaus publia ses résultats, nommant le nouvel élément chimique ruthénium, d'après la Russie. Au début, la communauté scientifique mondiale a accepté cette découverte avec doute, depuis lors, de nombreux éléments ont été «découverts» à tort.

Ce n'est qu'en 1846, lorsque Klaus publia un nouvel ouvrage sur l'étude approfondie du ruthénium, que sa découverte fut universellement reconnue. Bientôt, le professeur de Kazan a reçu le prix Demidov de l'Académie russe des sciences pour ses recherches dans le domaine des métaux platine. Sa valeur de 10 000 roubles était alors bien supérieure au prix Nobel actuel.

Laboratoire de chimie de l'Université de Kazan, où Klaus a travaillé en 1842. Cent ans plus tard, le futur Institut Kurchatov a commencé ses travaux dans cette salle.

Obtention du ruthénium

Séparer les métaux de platine et les obtenir sous leur forme pure (raffinage) est une tâche très difficile qui nécessite beaucoup de travail, de temps, de réactifs coûteux et de hautes compétences.Actuellement, les minerais de sulfure de cuivre-nickel sont la principale source d'obtention de métaux de platine. En raison de leur traitement complexe, les métaux dits "bruts" sont fondus - nickel et cuivre contaminés. Au cours de leur affinage électrolytique, les métaux nobles s'accumulent sous forme de boues anodiques, qui sont envoyées à l'affinage.

Une source importante de ruthénium pour son extraction est son isolement des fragments de fission de matières nucléaires (plutonium, uranium, thorium), où sa teneur atteint 250 grammes par tonne de combustible nucléaire "brûlé".

Propriétés physiques du ruthénium.

En termes de réfractaire (Tmelt 2250 ° C), le ruthénium n'est inférieur qu'à plusieurs éléments - rhénium, osmium, tungstène.

Les propriétés les plus précieuses du ruthénium sont la réfractarité, la dureté, la résistance chimique et la capacité d'accélérer certaines réactions chimiques. Les composés de valence 3+, 4+ et 8+ sont les plus caractéristiques. Il a tendance à former des composés complexes. Il est utilisé comme catalyseur, dans les alliages avec des métaux de platine, comme matériau pour les pointes pointues, pour les contacts, les électrodes et dans les bijoux.

Propriétés chimiques du ruthénium.

Le ruthénium et l'osmium sont cassants et très durs. Sous l'action de l'oxygène et des oxydants forts, ils forment des oxydes RuO4 et OsO4. Ce sont des cristaux jaunes à bas point de fusion. Les vapeurs des deux composés ont une odeur forte et désagréable et sont hautement toxiques. Les deux composés cèdent facilement de l'oxygène, étant réduits en RuO2 et OsO2 ou en métaux. Avec les alcalis, le RuO4 donne des sels (ruthénates). La recherche sur le ruthénium pose aujourd'hui trois défis aux chimistes :

Tâche numéro 1 : Comment se débarrasser du ruthénium ?

Le ruthénium possède de nombreuses propriétés précieuses et intéressantes. Dans de nombreuses caractéristiques mécaniques, électriques et chimiques, il peut rivaliser avec de nombreux métaux et même avec le platine et l'or. Cependant, contrairement à ces métaux, le ruthénium est très fragile et il n'a donc pas encore été possible d'en fabriquer des produits. La tâche n° 1 est confiée aux scientifiques par la technologie nucléaire.

Les isotopes radioactifs du ruthénium n'existent pas dans la nature, mais ils se forment à la suite de la fission des noyaux d'uranium et de plutonium dans les réacteurs des centrales nucléaires, des sous-marins, des navires, lors d'explosions de bombes atomiques. D'un point de vue théorique, ce fait est certainement intéressant. Il a même un «zeste» spécial: le rêve des alchimistes est devenu réalité - le métal de base est devenu noble. En effet, les installations de production de plutonium rejettent aujourd'hui des dizaines de kilogrammes de ruthénium, un métal noble. Mais le préjudice pratique causé par ce processus à la technologie nucléaire n'aurait pas porté ses fruits même si tout le ruthénium produit dans les réacteurs nucléaires pouvait être utilisé à bon escient.

Pourquoi le ruthénium est-il si nocif ?

L'un des principaux avantages du combustible nucléaire est sa reproductibilité. Comme on le sait, lors de la "combustion" de blocs d'uranium dans des réacteurs nucléaires, un nouveau combustible nucléaire se forme - le plutonium. Dans le même temps, des "cendres" se forment également - des fragments de la fission des noyaux d'uranium, y compris des isotopes du ruthénium. La cendre, bien sûr, doit être enlevée.

Le ruthénium commence à migrer progressivement dans le sol, créant un danger de contamination radioactive à grande distance du réservoir. La même chose se produit lorsque des fragments sont enfouis dans des mines à de grandes profondeurs. Le ruthénium radioactif, qui (sous forme de composés nitroso solubles dans l'eau) est extrêmement mobile, ou, plus exactement, migrateur, peut aller très loin avec les eaux souterraines.

Les physiciens, les chimistes, les technologues et surtout les radiochimistes de nombreux pays accordent une grande attention à la lutte contre le ruthénium radioactif. Plusieurs rapports ont été consacrés à ce problème lors des I et II Conférences internationales sur les utilisations pacifiques de l'énergie atomique à Genève. Cependant, il n'y a toujours aucune raison de considérer la lutte contre le ruthénium comme terminée avec succès et, apparemment, les chimistes devront travailler beaucoup plus pour que ce problème puisse être transféré dans la catégorie des solutions finalement résolues.

Tâche numéro 2 : étude approfondie de la chimie du ruthénium et de ses composés.

L'extraordinaire urgence du problème n°1 pousse les chercheurs à approfondir de plus en plus la chimie du ruthénium et de ses composés.

Le ruthénium est un élément rare et très trace. Le seul minéral connu qu'il forme dans des conditions naturelles. C'est laurite RuS 2 - une substance noire très solide et lourde qui est extrêmement rare dans la nature. Dans certains autres composés naturels, le ruthénium n'est qu'une impureté isomorphe dont la quantité, en règle générale, ne dépasse pas les dixièmes de pour cent. De petites impuretés de composés de ruthénium ont été trouvées dans les minerais de cuivre-nickel du gisement canadien de Sedbury, puis dans d'autres mines.

L'une des propriétés chimiques les plus remarquables du ruthénium est ses nombreux états de valence. La facilité de transition du ruthénium d'un état de valence à un autre et l'abondance de ces états conduisent à l'extrême complexité et à l'originalité de la chimie du ruthénium, qui regorge encore de nombreuses taches blanches.

Le scientifique soviétique Sergei Mikhailovich Starostin a consacré toute sa vie à l'étude de la chimie du ruthénium et de ses composés. C'est lui qui a établi que les énormes difficultés qui se posent lors de la séparation du ruthénium du plutonium et de l'uranium sont associées à la formation et aux propriétés des complexes de ruthénium nitroso.

Certains scientifiques suggèrent qu'il sera également possible d'isoler des polymères inorganiques à base de complexes de ruthénium nitroso.

Il y a plusieurs décennies, les complexes de ruthénium ont rendu à la théorie de la chimie un service important, devenant un excellent modèle avec lequel Werner a créé sa célèbre théorie de la coordination. Il est possible que les composés polymères du ruthénium servent également de modèle pour créer la théorie des polymères inorganiques.

Défi #3 : Utiliser le Ruthénium

Où est utilisé le ruthénium et quelles sont les perspectives de son utilisation ?

Le ruthénium, comme le platine et le palladium, a des propriétés catalytiques, mais en diffère souvent par une plus grande sélectivité et sélectivité. Le ruthénium métal et ses alliages sont utilisés en catalyse hétérogène. Les catalyseurs les plus performants sont obtenus en déposant du ruthénium sur différents supports aux surfaces très développées. Dans de nombreux cas, il est utilisé avec du platine afin d'augmenter son activité catalytique. Un alliage de rhodium, de ruthénium et de platine accélère l'oxydation de l'ammoniac dans la production d'acide nitrique. Le ruthénium est utilisé pour la synthèse d'acide cyanhydrique à partir d'ammoniac et de méthane, pour la production d'hydrocarbures saturés à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Un procédé de polymérisation de l'éthylène sur un catalyseur au ruthénium a été breveté à l'étranger.

Les catalyseurs au ruthénium sont devenus importants pour la réaction d'obtention de glycérol et d'autres alcools polyhydriques à partir de la cellulose par son hydrogénation.

Les composés organométalliques du ruthénium sont utilisés en catalyse homogène pour diverses réactions d'hydrogénation, et en termes de sélectivité et d'activité catalytique, ils ne sont pas inférieurs aux catalyseurs à base de rhodium reconnus.

Le principal avantage du catalyseur au ruthénium est sa grande sélectivité. C'est elle qui permet aux chimistes d'utiliser le ruthénium pour la synthèse d'une grande variété de produits organiques et inorganiques. Le catalyseur au ruthénium commence à concurrencer sérieusement le platine, l'iridium et le rhodium.

La possibilité de l'élément n ° 44 dans la métallurgie est un peu moindre, mais il est également utilisé dans cette industrie. De petites additions de ruthénium augmentent généralement la résistance à la corrosion, la résistance et la dureté de l'alliage. Le plus souvent, il est introduit dans les métaux, à partir desquels des contacts sont établis pour l'électrotechnique et les équipements radio. Un alliage de ruthénium et de platine a trouvé une application dans les piles à combustible de certains satellites terrestres artificiels américains. Les alliages de ruthénium avec le lanthane, le cérium, le scandium, l'yttrium possèdent une supraconductivité. Des thermocouples constitués d'un alliage d'iridium et de ruthénium permettent de mesurer les températures les plus élevées.

On peut aussi beaucoup attendre de l'utilisation de revêtements de ruthénium déposés sous forme de couche mince (film) sur divers matériaux et produits. Un tel film modifie considérablement les propriétés et la qualité des produits, augmente leur résistance chimique et mécanique, les rend résistants à la corrosion, améliore considérablement leurs propriétés électriques, etc. Les revêtements minces en métaux nobles, dont le ruthénium, sont devenus de plus en plus importants dans divers domaines de l'électronique, de la radio et de l'électrotechnique, de l'industrie chimique, ainsi que de la joaillerie ces dernières années.

Une propriété intéressante du ruthénium métallique - absorber et laisser passer l'hydrogène - peut être utilisée avec succès pour extraire l'hydrogène d'un mélange de gaz et obtenir de l'hydrogène ultra pur.

De nombreux composés du ruthénium ont des propriétés utiles. Certains d'entre eux sont utilisés comme additifs dans le verre et l'émail comme colorants permanents ; les chlorures de ruthénium, par exemple, augmentent la luminescence du luminol, les polyamines de ruthénium ont des propriétés fluorescentes, le sel Na2 2H2O est un piézoélectrique, RuO4 est l'agent oxydant le plus puissant. De nombreux composés du ruthénium sont biologiquement actifs.

Stylo "éternel"

Les pointes des stylos-plumes frottent constamment contre le papier et s'effilochent. Pour rendre le stylo vraiment "éternel", la soudure est effectuée à la pointe. Certains alliages pour souder les plumes "éternelles" incluent le ruthénium. En plus de cela, ces alliages contiennent du tungstène, du cobalt, du bore.

Le ruthénium est également utilisé dans la fabrication d'alliages pour le roulement des aiguilles de boussole. Ces alliages doivent être durs, résistants et résilients. Parmi les minéraux naturels, le très rare osmium iridium possède de telles propriétés. Les matériaux artificiels pour les aiguilles de boussole, ainsi que l'osmium et l'iridium, et parfois d'autres métaux, comprennent l'élément n ° 44 - le ruthénium.

Il y a un contact !

Le cuivre est utilisé depuis longtemps pour les contacts dans l'électrotechnique. C'est un matériau idéal pour la transmission de courants élevés. Que faire si après un certain temps les contacts sont recouverts d'oxyde de cuivre ? Ils peuvent être frottés avec un papier de verre et ils brilleront à nouveau, comme des neufs. Une autre chose est dans la technologie à faible courant. Ici, tout film d'oxyde sur le contact peut perturber le fonctionnement de l'ensemble du système. Par conséquent, les contacts pour courants faibles sont en palladium ou en alliage argent-palladium. Mais ces matériaux n'ont pas une résistance mécanique suffisante. L'ajout de petites quantités de ruthénium (1 ... 5%) aux alliages confère aux contacts dureté et résistance. Il en va de même pour les contacts glissants qui doivent bien résister à l'abrasion.

Rouge ruthénium.

C'est le nom d'un colorant inorganique, qui est un chlorure d'ammonium complexe de ruthénium. Le rouge de ruthénium est utilisé dans les études d'anatomie et d'histologie (la science des tissus vivants). Une solution de ce colorant, diluée à 1:5000, colore les substances de pectine et certains tissus dans des tons roses et rouges. Grâce à cela, le chercheur est capable de distinguer ces substances des autres et de mieux analyser la coupe vue au microscope.

Application du ruthénium pour la croissance du graphène.

Des chercheurs du Brookhaven National Laboratory (USA) ont montré que lors de la croissance épitaxiale du graphène sur la surface du Ru(0001), des régions macroscopiques de graphène se forment. Dans ce cas, la croissance se déroule couche par couche, et bien que la première couche soit fortement liée au substrat, la deuxième couche n'interagit pratiquement pas avec lui et conserve toutes les propriétés uniques du graphène.
La synthèse est basée sur le fait que la solubilité du carbone dans le ruthénium dépend fortement de la température. A 1150°C, le ruthénium est saturé de carbone, et lorsque la température chute à 825°C, le carbone remonte à la surface, entraînant la formation d'îlots de graphène de plus de 100 µm. Les îles grandissent et s'unissent, après quoi la croissance de la deuxième couche commence.

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Élément chimique de Kazan - Ruthénium.

Le but du travail : Explorer l'histoire de la découverte du ruthénium Étudier les propriétés et les principaux domaines d'application de l'élément

Le ruthénium est le premier élément chimique découvert par le chimiste russe Karl Karlovich Klaus. Le ruthénium, un représentant des métaux du platine, a été découvert en dernier parmi eux. K. K. Noël

Laboratoire de chimie de l'Université de Kazan, où Klaus a travaillé en 1842. Cent ans plus tard, dans cette salle, le futur Institut Kurchatov a commencé ses travaux.

Ruthénium (lat. Ruthénium), Ru, élément chimique du groupe VIII du système périodique de Mendeleev, numéro atomique 44, masse atomique 101,07; l'un des métaux du platine. Un élément chimique porte le nom de la Russie (le nom latin de la Russie est Ruthénie)

Le ruthénium est le plus léger et le moins "noble" de tous les métaux du groupe du platine. C'est peut-être l'élément le plus "multivalent" (neuf états de valence sont connus). Malgré plus d'un demi-siècle d'histoire de la recherche, elle pose encore aujourd'hui de nombreuses questions et problèmes aux chimistes modernes. Alors, qu'est-ce que le ruthénium en tant qu'élément chimique ? Pour commencer, une petite parenthèse historique.

Mystérieux et riche

Le nom et l'histoire de la découverte du ruthénium sont inextricablement liés à la Russie. Au tout début du XΙX siècle, la communauté mondiale était enthousiasmée et inquiète par la nouvelle de la découverte des plus riches gisements de platine dans l'Empire russe. Il y avait des rumeurs selon lesquelles dans l'Oural, l'extraction de ce métal précieux pourrait être effectuée avec une pelle ordinaire. Le fait de la découverte de riches gisements a été rapidement confirmé par le fait que le ministre des Finances de Russie, E.F. Kankrin, a envoyé le plus haut décret sur la frappe de pièces de monnaie en platine à la Monnaie de Saint-Pétersbourg. Au cours des années suivantes, environ un million et demi de pièces (3,6 et 12 roubles) ont été mises en circulation, pour la production desquelles 20 tonnes de métal précieux ont été dépensées.

"Découverte" Ozanna

Le professeur Gottfried Ozann de l'Université Derpt-Yuryevsky (aujourd'hui Tartu) a entrepris l'étude de la composition du précieux minerai de l'Oural. Il est arrivé à la conclusion que le platine est accompagné de trois métaux inconnus - polynôme, polynôme et ruthénium - dont les noms ont été donnés par Ozann lui-même. Soit dit en passant, il a nommé le troisième en l'honneur de la Russie (du latin Ruthénie).

Les collègues d'Ozanne dans toute l'Europe, dirigés par le chimiste suédois le plus réputé Jens Berzelius, ont été très critiques à l'égard du message du professeur. Pour tenter de se justifier, le scientifique a répété une série de ses expériences, mais les résultats précédents n'ont pas pu être atteints.

Deux décennies plus tard, le professeur de chimie Karl Karlovich Klauss (Université de Kazan) s'est intéressé aux travaux d'Ozanne. Il a obtenu la permission du secrétaire au Trésor d'obtenir plusieurs livres de production de pièces restantes du laboratoire de la Monnaie pour un réexamen.

L'académicien russe A.E. Arbuzov a noté dans ses écrits que pour découvrir un nouvel élément à cette époque, un chimiste avait besoin d'une diligence et d'une persévérance extrêmes, d'observation et de perspicacité, et surtout, d'un flair expérimental subtil. Toutes les qualités ci-dessus étaient inhérentes au jeune Karl Klauss au plus haut degré.

Les recherches du scientifique avaient également une signification pratique - extraction supplémentaire de platine pur à partir de résidus de minerai. Après avoir développé son propre plan d'expérience, Klauss a fusionné le minerai avec du salpêtre et extrait des éléments solubles: osmium, iridium, palladium. La partie insoluble a été exposée à un mélange d'acides concentrés (« eau régale ») et de distillation. Dans le précipité d'hydroxyde de fer, il découvre la présence d'un métal inconnu et l'isole d'abord sous forme de sulfure, puis sous forme pure (environ 6 grammes). Le professeur a retenu le nom proposé par Ozann pour l'élément - le ruthénium.

Découvrir et prouver

Mais il s'est avéré que l'histoire de la découverte de l'élément chimique ruthénium ne faisait que commencer. Après la publication des résultats de l'étude en 1844, une grêle de critiques s'abattit sur Clauss. Les conclusions du scientifique inconnu de Kazan ont été accueillies avec scepticisme par les plus grands chimistes du monde. Même l'envoi d'un échantillon du nouvel élément à Berzelius n'a pas sauvé la situation. Selon le maître suédois, le ruthénium de Klaus n'était qu'"un échantillon d'iridium impur".

Seules les qualités exceptionnelles de Karl Karlovich en tant que chimiste analytique et expérimentateur et une série d'études supplémentaires ont permis au scientifique de prouver son cas. En 1846, la découverte reçut une reconnaissance et une confirmation officielles. Pour son travail, Klauss a reçu le prix Demidov de l'Académie russe des sciences d'un montant de 10 000 roubles. Grâce au talent et à la persévérance du professeur de Kazan, le ruthénium a rejoint les rangs des platinoïdes - le premier élément découvert en Russie (et aujourd'hui, malheureusement, le seul de l'école chimique russe).

De plus amples recherches

Domaines d'utilisation

Bien que toutes les propriétés du métal noble du ruthénium soient pleinement présentes, l'élément n'a pas été largement diffusé dans l'industrie de la bijouterie. Il est utilisé uniquement pour renforcer les alliages et rendre les bijoux coûteux plus durables.

En termes de quantité de ruthénium consommée, les filières industrielles sont classées dans l'ordre suivant :

1. Électronique.
2. Électrochimique.
3. Chimique.

Les propriétés catalytiques de l'élément sont très demandées. Il est utilisé dans la synthèse des acides cyanhydrique et nitrique, dans la production d'hydrocarbures saturés, de glycérine et dans la polymérisation de l'éthylène. Dans l'industrie métallurgique, les additifs au ruthénium sont utilisés pour augmenter les propriétés anti-corrosion, pour conférer de la résistance aux alliages, une résistance chimique et mécanique. Les isotopes radioactifs du ruthénium aident souvent les scientifiques dans leurs recherches.

De nombreux composés de l'élément ont également trouvé une application en tant que bons oxydants et colorants. En particulier, les chlorures sont utilisés pour améliorer la luminescence.

importance biologique

Le ruthénium a la capacité de s'accumuler dans les cellules des tissus vivants, principalement les tissus musculaires (seul métal du groupe du platine). Il peut provoquer le développement de réactions allergiques, avoir un effet négatif sur la membrane muqueuse des yeux et des voies respiratoires supérieures.

En médecine, le métal noble est utilisé comme moyen de reconnaître les tissus affectés. Les médicaments qui en sont issus sont utilisés pour traiter la tuberculose et diverses infections qui affectent la peau humaine. Pour cette raison, il semble très prometteur d'utiliser la capacité du ruthénium à former des complexes nitroso stables dans la lutte contre les maladies associées à une concentration excessive de nitrates dans le corps humain (hypertension, arthrite, choc septique et épilepsie).

Qui est coupable ?

Tout récemment, des scientifiques d'Europe occidentale ont sérieusement perturbé le public avec un message selon lequel la teneur en isotope radioactif du ruthénium Ru 106 augmente sur le continent.Les experts excluent complètement son autoformation dans l'atmosphère. En plus d'un rejet accidentel d'une centrale nucléaire, des radionucléides de césium et d'iode seraient désormais nécessairement présents dans l'air, ce qui n'est pas confirmé par des données expérimentales. L'impact de cet isotope sur le corps humain, comme tout élément radioactif, entraîne une irradiation des tissus et des organes, le développement d'un cancer. D'éventuelles sources de pollution, selon les médias occidentaux, se situent sur le territoire de la Russie, de l'Ukraine ou du Kazakhstan.

En réponse, un représentant du Département des communications de Rosatom a déclaré que toutes les entreprises de la société d'État fonctionnaient et fonctionnent en mode normal. L'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA), dans sa conclusion, basée sur ses propres données de surveillance, a qualifié toutes les accusations contre la Fédération de Russie de non fondées.