Рутениум нь цагаан алтны бүлгийн бүх металлуудаас хамгийн хөнгөн бөгөөд хамгийн "эрхэм" нь юм. Энэ нь магадгүй хамгийн "олон талт" элемент юм (есөн валентийн төлөвийг мэддэг). Хагас зуун гаруй жилийн судалгааны түүхийг үл харгалзан орчин үеийн химичүүдийн өмнө олон асуулт, асуудал байсаар байна. Тэгэхээр химийн элемент болох рутени гэж юу вэ? Эхлэхийн тулд түүхийг товч тоймлон хэлье.
Нууцлаг, баян
Рутений нээлтийн нэр, түүх нь Оростой салшгүй холбоотой. 20-р зууны эхэн үед Оросын эзэнт гүрний нутаг дэвсгэрээс цагаан алтны хамгийн баялаг ордууд олдсон тухай мэдээ дэлхийн хамтын нийгэмлэгийг баярлуулж, санаа зовж байв. Уралд энэ үнэт металлыг энгийн хүрзээр олборлож болно гэсэн цуу яриа байсан. ОХУ-ын Сангийн сайд Е. Ф. Канкрин цагаан алтнаас зоос урлах тухай хамгийн дээд тогтоолыг Санкт-Петербургийн гаалийн үйлдвэрт илгээснээр баялаг ордууд илэрсэн баримтыг удалгүй баталжээ. Дараагийн жилүүдэд нэг сая хагас орчим зоос (3, 6, 12 рубль) гүйлгээнд гаргасан бөгөөд үүнийг үйлдвэрлэхэд 20 тонн үнэт металл зарцуулсан.
"Нээлт" Озанна
Дерпт-Юрьевскийн (одоогийн Тарту) их сургуулийн профессор Готфрид Озанн Уралын үнэт хүдрийн найрлагыг судалж эхэлжээ. Тэрээр цагаан алт нь олон гишүүнт, олон гишүүнт, рутений гэсэн гурван үл мэдэгдэх металл дагалддаг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн бөгөөд тэдгээрийн нэрийг Озанн өөрөө өгсөн юм. Дашрамд дурдахад, тэрээр гурав дахь удаагаа Оросын нэрээр нэрлэсэн (Латин Рутени хэлнээс).
Шведийн хамгийн нэр хүндтэй химич Йенс Берзелиус тэргүүтэй Европ даяар Озаннагийн хамт олон профессорын илтгэлийг маш их шүүмжилсэн. Эрдэмтэн өөрийгөө зөвтгөхийн тулд хэд хэдэн туршилтаа давтан хийсэн боловч ижил үр дүнд хүрч чадаагүй.
Хорин жилийн дараа химийн профессор Карл Карлович Клаус (Казаны их сургууль) Озаннагийн бүтээлийг сонирхож эхэлжээ. Тэрээр Сангийн яамны нарийн бичгийн даргаас хэдэн фунт зоосны үлдэгдэл зоосны үлдэгдлийг гаалийн лаборатороос дахин шинжилгээнд оруулах зөвшөөрөл авсан.
Казаны химийн элемент рутений
Оросын академич А. Е. Арбузов тэр үед шинэ элементийг нээхийн тулд химич хүнд туйлын хичээл зүтгэл, тэсвэр тэвчээр, ажиглалт, ухаарал, хамгийн гол нь туршилтын нарийн ур чадвар хэрэгтэй байсныг зохиолдоо тэмдэглэсэн байдаг. Дээр дурдсан бүх чанарууд нь залуу Карл Клауст хамгийн дээд хэмжээгээр агуулагдаж байсан.
Эрдэмтний судалгаа бас практик ач холбогдолтой байсан - хүдрийн үлдэгдэлээс цэвэр цагаан алтны нэмэлт олборлолт. Туршилт хийх өөрийн төлөвлөгөөг боловсруулсны дараа Клаус хүдрийн материалыг давстай хольж, уусдаг элементүүд болох осми, иридиум,палладий. Уусдаггүй хэсэг нь төвлөрсөн хүчил ("aqua regia") болон нэрэлтийн холимогт өртсөн. Төмрийн гидроксидын тунадас дотор үл мэдэгдэх металл байгааг олж илрүүлж, эхлээд сульфид хэлбэрээр, дараа нь цэвэр хэлбэрээр (ойролцоогоор 6 грамм) тусгаарлав. Профессор рутений элемент болох Озанны санал болгосон нэрийг хэвээр үлдээжээ.
Нээж, нотлох
Гэхдээ нэгэн цагт рутений химийн элементийг нээсэн түүх дөнгөж эхэлж байв. 1844 онд судалгааны үр дүнг нийтэлсний дараа Клаусыг шүүмжилсэн мөндөр буув. Үл мэдэгдэх Казанийн эрдэмтний дүгнэлтийг дэлхийн хамгийн том химич нар эргэлзэж хүлээж авсан. Шинэ элементийн дээжийг Берзелиус руу илгээсэн ч нөхцөл байдлыг аварсангүй. Шведийн мастерын хэлснээр Клаусын рутени нь зөвхөн "цэвэр бус иридиумын дээж" байсан.
Зөвхөн Карл Карловичийн аналитик химич, туршигч болох гайхалтай чанарууд ба хэд хэдэн нэмэлт судалгаанууд нь эрдэмтэнд түүний хэргийг нотлох боломжийг олгосон. 1846 онд нээлт нь албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдөж, баталгаажсан. Түүний бүтээлийн төлөө Клаус Оросын ШУА-ийн Демидовын шагналыг 10 мянган рублиэр шагнасан. Казанийн профессорын авъяас чадвар, тэсвэр тэвчээрийн ачаар Орост нээсэн анхны элемент болох рутений нь платиноидын эгнээнд оржээ.
Нэмэлт судалгаа
Рутений химийн болон физик шинж чанарыг судлах гол асуудал бол маш хязгаарлагдмал агуулга юм.дэлхийн царцдас дахь энэ металл. Жишээлбэл, цагаан алтны үйлдвэрлэлийн хаягдал (Клаусын ажлын материал) нь түүний агууламж ойролцоогоор 1% байдаг. Ихэнх химийн эрдэмтэд рутенийг судлахад туйлын тааламжгүй бодис гэж хүлээн зөвшөөрдөг. Олон тооны гацаа нь судлаачдыг ажлаа хумих эсвэл түр зогсооход хүргэдэг.
ЗХУ-ын эрдэмтэн С. М. Старостин бүх амьдралаа "эвгүй" металл болон түүний нэгдлүүдийн шинж чанарыг судлахад зориулжээ. Химичийн үйл ажиллагааны гол үр дүн нь рутений нитрозо цогцолборын шинж чанар, тэдгээртэй холбоотой уран, плутони дагалддаг цэвэр металлыг ялгахад тулгарч буй бэрхшээлүүдийн талаархи дүгнэлт юм. Химийн элемент болох рутени гэж юу вэ?
Физик шинж чанар
Рутений нь өнгө нь олж авах аргаасаа хамааран саарал-цэнхэрээс мөнгө-цагаан хүртэл хэлбэлздэг металл юм. Рутенийн химийн элементийн зарим физик шинж чанарууд нь үүнийг өвөрмөц бодис гэж үзэх боломжийг бидэнд олгодог. Өндөр хэврэг байдлын зэрэгцээ (талстыг гараар нунтаглахад хялбар байдаг) рутений нь маш хатуулагтай байдаг - минераллогийн хатуулгийн 10 онооны хэмжүүрээр (Mohs масштаб) 6.5 байна. Магадгүй цагаан алтны бүлгийн хамгийн хөнгөн металлууд. Нягт нь 12.45г/см3. Энэ нь маш галд тэсвэртэй - шингэн төлөвт шилжих температур нь 2334 ° C байна. Цахилгаан нуманд хайлах үед металлын ууршилт нэгэн зэрэг ажиглагддаг. Ил задгай агаарт өндөр температурт кальцижуулах үед элемент нь хэлбэрээр "дэгдэмхийлдэг"тетроксид.
Рутенийг хэт дамжуулагч гэж ангилдаг. Металл нь 0.47 К хүртэл хөргөхөд тэг эсэргүүцэл үзүүлдэг. Энэ шинж чанар нь шинжлэх ухаан, практикийн үүднээс маш чухал ач холбогдолтой юм. Рутениум нь платиноидын хувьд маш сонирхолтой үнэт металл юм.
Element Ru
"Казань" металлын шинж чанар нь олон талаараа VΙΙΙ (цагаан алт) бүлгийн төлөөлөгчдөд түгээмэл байдаг. Рутений бол 44 атомын дугаартай үелэх системийн химийн элемент бөгөөд өндөр идэвхгүй чанараараа тодорхойлогддог. Энэ нь 92-113 хүртэлх массын тоотой 7 тогтвортой байгалийн болон 20 хиймэл изотоптой.
Хэвийн температурт исэлдэлт, зэврэлт, хүчил, шүлтэнд өртдөггүй. 400 хэмээс дээш халах үед хлор, 930 хэмд хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог. Зарим металлын хувьд рутений химийн элемент нь метал хоорондын нэгдлүүд гэж нэрлэгддэг тогтвортой хайлш үүсгэдэг.
Олон тооны нэгдлүүдэд энэ нь тэгээс найм хүртэлх валентыг харуулдаг. Хамгийн чухал нь рутений давхар исэл ба тетроксид, сульфид RuS2 ба фторын RuF5.
..
Цэвэр металл хэлбэрээрээ сонгомол чанар сайтай катализаторын шинж чанартай тул олон төрлийн органик болон органик бус бодисыг нийлэгжүүлэхэд ашиглах боломжтой. Устөрөгчийн хамгийн сайн сорбент болдог.
Байгальд тархсан
Рутенийн химийн элемент нь эрс тэс шинж чанартайбайгальд ховор, тархай бутархай. Байгалийн орчинд энэ нь мэдэгдэж байгаа цорын ганц эрдэс болох лаурит үүсгэдэг. Энэ нь жижиг төмөр хар октаэдр хэлбэртэй хатуу биет юм. Хамгийн баян бөгөөд хамгийн алдартай орд нь Борнео (Калимантан) арлын цагаан алтны шороон дээр байрладаг. ОХУ-д Дундад болон Өмнөд Урал, Кола хойг, Красноярск, Хабаровскийн хязгаарт бүтээн байгуулалт өрнөж байна.
Бусад бүх байгалийн нэгдлүүдэд рутений хэмжээ 0.1% -иас хэтрэхгүй байна. Зарим зэс-никель хүдэр, хүчиллэг магмын чулуулагт металлын ул мөр олдсон. Зарим ургамлууд рутениумыг төвлөрүүлж, хуримтлуулах чадвартай байдаг ба тэдгээрийн дотроос буурцагт ургамлын гэр бүлийн төлөөлөгчид ялгардаг.
Дэлхийн царцдас дахь элементийн нийт агууламж шинжээчдийн үзэж байгаагаар 5000 тонноос хэтрэхгүй.
Аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл
Рутенийн элементийг эрхэмсэг гэж үздэг ба металлын гол эх үүсвэр нь цагаан алтны үйлдвэрлэлийн хаягдал чулуулаг юм. Рутений (мөн цагаан алт) олборлолтын маргаангүй тэргүүлэгч бол Өмнөд Африкийн Бүгд Найрамдах Улс юм. Энэ металлын боловсруулалт, үйлдвэрлэлийг мөн Орос, Канад, Зимбабве улсууд гүйцэтгэдэг. Дашрамд хэлэхэд сүүлийн улс платиноидын хайгуулын нөөцөөрөө дэлхийд хоёрдугаарт ордог.
Зах зээлд нийлүүлдэг рутений хэмжээ жилд 17-20 тонн байдаг. Элементийг олж авах үйлдвэрлэлийн мөчлөг нь ойролцоогоор 6 долоо хоног үргэлжилдэг бөгөөд дараалсан термохимийн урвалын тасралтгүй гинжин хэлхээ юм.
Одоо авах технологицацраг идэвхт технецийн изотопын нейтрон цацрагаар рутени. Гэхдээ химийн шинж чанар, урьдчилан таамаглах боломжгүй, хангалттай мэдлэггүйн улмаас цэвэр, тогтвортой металлыг тусгаарлах нь хоосон мөрөөдөл хэвээр байсаар байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Програмууд
Хэдийгээр рутений агуулагдах үнэт металлын бүх шинж чанарууд бүрэн байдаг ч энэ элемент нь үнэт эдлэлийн салбарт өргөн тархаагүй байна. Зөвхөн хайлшийг бэхжүүлж, үнэтэй үнэт эдлэлийг илүү бат бөх болгоход ашигладаг.
Хэрэглэсэн рутений хэмжээгээр аж үйлдвэрийн салбарууд дараах дарааллаар байна:
- Цахим.
- Электрохимийн.
- Химийн.
Элементийн катализаторын шинж чанар нь эрэлт ихтэй байдаг. Энэ нь гидроциан ба азотын хүчлүүдийн нийлэгжилт, ханасан нүүрсустөрөгч, глицерин, этиленийг полимержихэд ашиглагддаг. Металлургийн үйлдвэрт рутений нэмэлтийг зэврэлтээс хамгаалах шинж чанарыг нэмэгдүүлэх, хайлш, химийн болон механик эсэргүүцлийг бэхжүүлэхэд ашигладаг. Рутений цацраг идэвхт изотопууд нь эрдэмтдэд судалгаа хийхэд нь ихэвчлэн тусалдаг.
Элементийн олон нэгдлүүдийг сайн исэлдүүлэгч болон будагч бодис болгон ашиглаж ирсэн. Ялангуяа хлорид нь гэрэлтэлтийг сайжруулахад ашиглагддаг.
Биологийн ач холбогдол
Рутениум нь амьд эд, голчлон булчинд (цагаан алтны бүлгийн цорын ганц металл) эд эсэд хуримтлагдах чадвартай. Өдөөн өдөөж магадгүйхаршлын урвал үүсэх, нүд, амьсгалын дээд замын салст бүрхэвчэд сөрөг нөлөө үзүүлдэг.
Анагаах ухаанд үнэт металлыг гэмтсэн эдийг таних хэрэгсэл болгон ашигладаг. Үүн дээр үндэслэсэн эмийг сүрьеэ, хүний арьсанд нөлөөлдөг янз бүрийн халдварыг эмчлэхэд ашигладаг. Ийм учраас хүний биед нитратын хэт их агууламжтай (цусны даралт ихсэх, үе мөчний үрэвсэл, септик шок, эпилепси) холбоотой өвчинтэй тэмцэхэд рутений тогтвортой нитрозо цогцолбор үүсгэх чадварыг ашиглах нь маш ирээдүйтэй харагдаж байна.
Хэн буруутай вэ?
Сүүлийн үед Баруун Европын эрдэмтэд рутений Ru106 цацраг идэвхт изотопын агууламж тив даяар нэмэгдэж байна гэсэн мессежээр олон нийтийг ихээхэн бухимдуулж байна. Мэргэжилтнүүд агаар мандалд өөрийгөө сургах чадварыг бүрэн үгүйсгэдэг. Атомын цахилгаан станцаас санамсаргүй байдлаар ялгарахын зэрэгцээ агаарт цезий, иодын радионуклид байх нь гарцаагүй бөгөөд энэ нь туршилтын мэдээллээр батлагдаагүй байна. Энэхүү изотопын хүний биед үзүүлэх нөлөө нь аливаа цацраг идэвхт элементийн нэгэн адил эд, эрхтнүүдийн цацраг туяа, хорт хавдар үүсэхэд хүргэдэг. Бохирдлын боломжит эх үүсвэрүүд нь Орос, Украин эсвэл Казахстаны нутаг дэвсгэрт оршдог гэж барууны хэвлэлүүд мэдээлж байна.
Росатомын Харилцаа холбооны газрын төлөөлөгч хариуд нь төрийн корпорацын бүх аж ахуйн нэгжүүд хэвийн ажиллаж, хэвийн ажиллаж байгаа гэж мэдэгдэв. Олон улсын атомын энергийн агентлаг (ОУАЭА) өөрийн мониторингийн мэдээлэлд үндэслэн,ОХУ-ын эсрэг буруутгаж буй бүх буруутгалыг үндэслэлгүй гэж мэдэгдэв.
