Рутений

Рутений
Атомный номер	44
Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	101,07 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	134 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	710,3 (7,36) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d7 5s1
Химические свойства
Ковалентный радиус	125 пм
Радиус иона	(+4e) 67 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,2
Электродный потенциал	0
Степени окисления	+3, +4, +6, +8, 0
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	12,41 г/см³
Молярная теплоёмкость	24,0[1] Дж/(K·моль)
Теплопроводность	117,0 Вт/(м·K)
Температура плавления	2583 K
Теплота плавления	(25,5) кДж/моль
Температура кипения	4173 K
Теплота испарения	n/a кДж/моль
Молярный объём	8,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	гексагональная
Параметры решётки	a=2,706 c=4,282 Å
Отношение c/a	1,582
Температура Дебая	600 K

Рутений — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 44. Обозначается символом Ru (лат. Ruthenium). Простое вещество рутений (CAS-номер: 7440-18-8) — переходный металл серебристого цвета. Относится к платиновым металлам.

История

Открыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом в 1844 году. Клаус выделил его из уральской платиновой руды в чистом виде и указал на сходство между триадами рутений — родий — палладий и осмий — иридий — платина.

Происхождение названия

В 1844 г профессор Казанского университета Карл Карлович Клаус открыл новый химический элемент и назвал рутений в честь Руси (Ruthenia — латинское название Руси). История открытия Рутения напечатана в Бюллетенях Академии наук СССР.

Получение

Значительным источником рутения для его добычи является выделение его из осколков деления ядерных материалов (плутоний, уран, торий) где его содержание в отработаных ТВЭЛах достигает 250 грамм на тонну «сгоревшего» ядерного топлива.

Физические и химические свойства

По тугоплавкости (Тпл 2250 °C) рутений уступает лишь нескольким элементам — рению, осмию, вольфраму.

Химические свойства

Рутений весьма инертный металл.

Неорганические соединения

Рутений не растворяется в кислотах и царской водке (смеси HCl и HNO₃). Вместе с тем рутений реагирует с хлором выше 400 °C (образуется RuCl₃) и со смесью щелочи и нитрата при сплавлении (образуются рутенаты, например Na₂RuO₄).

Рутений способен давать соединения, соответствующие разной степени окисления:

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

Тетраоксид рутения (Ru(VIII)O₄, +8) по свойствам несколько напоминает тетраоксид осмия.

Органическая химия рутения

Рутений образует ряд металлоорганических соединений и является активным катализатором.

Применение

• Небольшая добавка рутения (0,1 %) увеличивает коррозионную стойкость титана.
• В сплаве с платиной используется для изготовления чрезвычайно износостойких электрических контактов.
• Катализатор для многих химических реакций. Очень важное место рутения как катализатора в системах очистки воды орбитальных станций.

Уникальна также способность рутения к каталитическому связыванию атмосферного азота при комнатной температуре.

Рутений и его сплавы находят применение в качестве жаропрочных конструкционных материалов в аэрокосмической технике, и до 1500 °C по прочности превосходят лучшие сплавы молибдена и вольфрама (имея преимущество так же в высокой стойкости к окислению).

В последние годы широко изучается оксид рутения как материал для производства суперконденсаторов электроэнергии, удельная электрическая ёмкость свыше 700 Фарад/грамм.

Физиологическое действие

Является единственным платиноидным металлом, который обнаруживается в составе живых организмов. (По некоторым данным — ещё и платина) Концентрируется в основном в мышечной ткани.

Металлы платиновой группы