Rutheni. Tính chất của ruthenium. Ứng dụng của ruthenium. Ruthenium - nguyên tố hóa học: mô tả, lịch sử và thành phần Bí ẩn và phong phú

Ruthenia có nghĩa là "nước Nga" trong tiếng Latin. Giống như nước Nga, ruthenium đẹp đẽ, huyền bí và vô cùng bất tiện đối với con người. Trước hết, thu được ruthenium tinh khiết là một vấn đề, vẫn chưa được giải quyết. Thứ hai, ruthenium rất dễ vỡ nên không thể sử dụng nó ở dạng nguyên chất. Thứ ba, ruthenium, được tìm thấy ở dạng nhiều hợp chất hóa học khác nhau, thường nguy hiểm. Bao gồm cả những chất nổ!

Tại sao không phải là Nga?

Lịch sử kim loại

Hầu hết các tuyên bố của Giáo sư K.K. Những ý tưởng của Klaus, quá táo bạo so với thời đại của họ, hóa ra lại đúng. Thực hiện một trong số chúng, vào năm 1844, Klaus đã nhận được sáu gam kim loại mà trước đây khoa học chưa biết đến và sau đó được đặt tên là ruthenium.

Các ngôi sao sáng của cộng đồng thế giới đã ghi nhận sự gần gũi của kim loại mới, một phần với sắt, một phần với osmium. Một ý kiến ​​mạnh mẽ nảy sinh - và vẫn chưa biến mất kể từ đó - rằng Trong số tất cả những kim loại được gọi là “quý tộc”, ruthenium là kim loại bazơ nhất...

Tính chất của rutheni

Các nhà khoa học hiểu rằng sự hiện diện của sự khác biệt về đặc tính chỉ cho thấy rằng các mẫu đã bị ô nhiễm. Nhận thức về vấn đề này có phần khó hiểu, vì không có cách nào hiệu quả để tinh chế ruthenium khỏi tạp chất; và một phần là đáng khích lệ, vì các đặc tính lý thuyết của chất này rất đáng ghen tị.

Bằng cách này hay cách khác, ngày nay người ta không thể loại bỏ ruthenium khỏi tính dễ vỡ vốn có của vật đúc. Những nỗ lực xử lý cơ học (rèn, ép, cắt) đều dẫn đến việc phôi ruthenium bị phá hủy.

Trong khi đó, công nhân sản xuất lại rất quan tâm đến việc “chinh phục” kim loại: khả năng hấp thụ khí của ruthenium là vượt trội. Nếu palladium có thể hấp thụ hydro gấp 940 lần thể tích của nó, thì đối với ruthenium, con số này cao gần gấp đôi! Hơn nữa, khả năng hấp thụ của ruthenium không chỉ liên quan đến hydro mà còn liên quan đến nitơ, và - ở mức độ thấp hơn - các phi kim loại khác.

Ruthenium tetroxide RuO4 (cũng như rhodium dạng mịn) có hoạt tính hóa học mạnh đến mức thậm chí có thể gây nổ. Đúng, cả chất nổ rhodium và ruthenium đều khá đắt...

Giá cả và sự phổ biến

Tuy nhiên, nhu cầu hạn chế khiến bảng giá kim loại quý phải điều chỉnh. Ruthenium là loại rẻ tiền nhất. Giá trị thị trường của nó vào đầu năm 2016 chỉ cao hơn 2,7 lần so với giá ruthenium, đắt hơn gần 30 lần - mặc dù thực tế là sản lượng ruthenium hàng năm hiếm khi vượt quá 20 tấn và 2.500 tấn vàng được đưa vào thị trường thế giới. mỗi năm.

Không có sự công bằng trong việc định giá! Cũng như nó không tồn tại ở đất nước Ruthenia...

ruthenium đi đâu?

Các thiết bị lọc nước trên tàu vũ trụ hoạt động dựa trên chất xúc tác ruthenium - chúng hiệu quả nhất. Trong luyện kim màu, ruthenium là một chất phụ gia hợp kim có giá trị.Ở nồng độ một phần mười và một phần trăm phần trăm, kim loại quý làm tăng đáng kể đặc tính độ bền của sản phẩm. Cánh tuabin của động cơ phản lực, các bộ phận nhiệt độ cao của tên lửa và thiết bị nhiên liệu cho máy bay đều chứa ruthenium.

Một số công nghệ sản xuất graphene dựa trên việc sử dụng khả năng hấp thụ phi kim loại của ruthenium. Chất nền ruthenium hóa ra lại là cơ sở đáng tin cậy để phát triển cacbon biến tính.

Hỗn hợp bột ruthenium dioxide và ruthenium tetroxide cho phép các nhà khoa học pháp y xác định dấu vân tay mờ. Không có hợp chất nào khác có thể “cắn” vào các phân tử chất béo với lực mạnh như vậy!

Việc sử dụng sơn ruthenium làm...pin năng lượng mặt trời có vẻ rất hứa hẹn. Trong tương lai, con người sẽ có thể sử dụng năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi dưới dạng một hộp sơn và hai dây dẫn - và một hệ thống như vậy hứa hẹn sẽ chỉ tốn một xu.

rutheni có vấn đề

Có tới một phần ba khối lượng xỉ trong lò phản ứng là ruthenium nguy hiểm. Kim loại cực kỳ dính là cực kỳ khó khăn để loại bỏ. Nhưng khi bảo tồn chất thải hạt nhân, ruthenium là chất đầu tiên tìm ra cách lưu trữ! Sự di chuyển của ruthenium hoạt động xảy ra theo mọi cách có thể.

Không phải lúc nào cũng có thể đặt một rào cản đáng tin cậy theo cách của một phần tử quá “di chuyển”, cũng như để khử nhiễm kim loại. Cây họ đậu, thức ăn ưa thích của con người và động vật, tập trung ruthenium trong đất vào rễ của chúng.

Ruthenium là một nguyên tố thuộc phân nhóm bên của nhóm thứ tám thuộc chu kỳ thứ năm của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D. I. Mendeleev, số nguyên tử 44. Ký hiệu là Ru (lat. rutheni).

Lịch sử phát hiện ra nguyên tố này bắt đầu ở Nga, khi các mỏ bạch kim được phát hiện ở vùng Urals vào những năm 20 của thế kỷ 19. Tin tức về phát hiện này nhanh chóng lan truyền khắp thế giới và gây ra nhiều lo lắng, phấn khích trên thị trường quốc tế. Trong số các nhà đầu cơ nước ngoài có tin đồn về những cục vàng khổng lồ, về cát bạch kim mà các thợ mỏ bạch kim đã trực tiếp xúc lên bằng xẻng. Quả thực, tiền gửi bạch kim hóa ra rất phong phú, và Bá tước Kankrin, lúc đó là Bộ trưởng Bộ Tài chính Nga, đã ra lệnh đúc tiền bạch kim. Tiền xu bắt đầu được đúc với mệnh giá 3,6 và 12 rúp. 1.400.000 đồng xu bạch kim đã được phát hành, sử dụng hơn 20 tấn bạch kim bản địa.

Vào năm Kankrin ra lệnh đúc tiền xu, giáo sư Ozanne của Đại học Yuryev khi kiểm tra các mẫu bạch kim Ural đã đưa ra kết luận rằng bạch kim đi kèm với ba kim loại mới. Ozanne đặt tên cho một trong số chúng là nửa chạy, thứ hai là đa thức và thứ ba để vinh danh tên Latin. Nga - Ruthenia đã đặt tên - ruthenium. Các nhà hóa học chào đón “khám phá” của Ozanne với vẻ hoài nghi. Nhà hóa học Thụy Điển Berzelius, người có quyền lực thực sự toàn cầu vào thời điểm đó, đã đặc biệt phản đối. Tranh chấp nảy sinh giữa Ozanne và Berzelius đã được giải quyết bởi K. K. Klaus, giáo sư hóa học tại Đại học Kazan. Sau khi tùy ý sử dụng một lượng nhỏ tàn tích từ việc đúc đồng xu bạch kim, Klaus đã phát hiện ra một kim loại mới trong đó và ông vẫn giữ tên ruthenium, do Ozanne đề xuất. Vào ngày 13 tháng 9 năm 1844, Klaus đã làm một báo cáo tại Viện Hàn lâm Khoa học về nguyên tố mới và các tính chất của nó. Năm 1845, báo cáo của Klaus có tựa đề "Nghiên cứu hóa học về tàn tích của quặng bạch kim Ural và kim loại Ruthenium" được xuất bản thành một cuốn sách riêng. “...Một lượng nhỏ vật liệu được nghiên cứu - không quá 6 gam kim loại hoàn toàn nguyên chất - đã không cho phép tôi tiếp tục nghiên cứu của mình,” Klaus viết trong cuốn sách của mình. Tuy nhiên, dữ liệu thu được về tính chất của kim loại mới giúp Klaus có thể tuyên bố chắc chắn về việc phát hiện ra một nguyên tố hóa học mới.

Vì muốn làm quen với các nhà khoa học nước ngoài về việc phát hiện ra một nguyên tố mới, Klaus đã gửi một mẫu kim loại cho Berzelius. Ít nhất thì câu trả lời của Berzelius thật kỳ lạ. Có trong tay một nguyên tố mới với mô tả chi tiết về đặc tính của nó, anh không đồng ý với ý kiến ​​​​của Klaus. Berzelius tuyên bố rằng kim loại nhận được từ Klaus là “mẫu iridium không tinh khiết”, một nguyên tố đã được biết đến từ lâu. Berzelius sau đó buộc phải thừa nhận sai lầm của mình.

Tách kim loại bạch kim và thu được chúng ở dạng nguyên chất (tinh chế) là một nhiệm vụ rất khó khăn, đòi hỏi nhiều lao động, thời gian, thuốc thử đắt tiền và cả kỹ năng cao. Bạch kim nguyên chất, “phế liệu” bạch kim và các vật liệu khác trước tiên được xử lý bằng “rượu vodka” ở nhiệt độ thấp. Trong trường hợp này, bạch kim và paladi được chuyển hoàn toàn thành dung dịch dưới dạng H2 và H2, đồng, sắt và niken - dưới dạng clorua CuCl2, FeCl3, NiCl2. Rhodium và iridium được hòa tan một phần dưới dạng H3 và H2. Phần cặn, không hòa tan trong nước cường toan, bao gồm hợp chất osmium với iridium, cũng như các khoáng chất đi kèm (thạch anh SiO2, quặng sắt crom FeCr2O4, quặng sắt từ tính Fe3O4, v.v.). Sau khi lọc dung dịch, bạch kim sẽ kết tủa từ nó. bằng amoni clorua. Tuy nhiên, để kết tủa amoni hexachloroplatinat không chứa iridium cũng tạo thành amoni hexachloroiridite (IV) (NH4)2 ít tan thì cần khử Ir (IV) thành Ir (III). Điều này được thực hiện bằng cách thêm vào, chẳng hạn như đường mía C12H22O14 (phương pháp của I.I. Chernyaev). Amoni hexachloroiridite(III) hòa tan trong nước và amoni clorua không kết tủa. Lọc kết tủa amoni hexachloroplatinat, rửa sạch, sấy khô và nung. Miếng bọt biển bạch kim thu được được ép và sau đó nung chảy trong ngọn lửa oxy-hydro hoặc trong lò điện tần số cao. Palladium, rhodium và iridium được chiết từ bộ lọc amoni hexachloroplatinat; Từ hợp kim iridium, iridium, osmium và ruthenium được phân biệt. Các hoạt động hóa học cần thiết cho việc này rất phức tạp. Hiện nay, nguồn cung cấp kim loại bạch kim chính là quặng sunfua đồng-niken. Do quá trình xử lý phức tạp của chúng, cái gọi là kim loại "thô" bị nấu chảy - bị nhiễm niken và đồng. Trong quá trình tinh chế điện phân, các kim loại quý tích tụ dưới dạng bùn cực dương, được gửi đi tinh chế.

Một nguồn ruthenium đáng kể để khai thác là sự cô lập của nó khỏi các mảnh phân hạch của vật liệu hạt nhân (plutonium, uranium, thorium), trong đó hàm lượng của nó trong các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng đạt tới 250 gram mỗi tấn nhiên liệu hạt nhân “cháy”.

Về độ chịu lửa (nóng chảy ở 2250 ° C), ruthenium chỉ thua kém một số nguyên tố - rhenium, osmium, vonfram.

Các đặc tính có giá trị nhất của Ruthenium là tính chịu lửa, độ cứng, khả năng kháng hóa chất và khả năng tăng tốc một số phản ứng hóa học. Các hợp chất điển hình nhất là những hợp chất có hóa trị 3+, 4+ và 8+. Có xu hướng tạo thành các hợp chất phức tạp. Nó được sử dụng làm chất xúc tác, trong hợp kim với kim loại bạch kim, làm vật liệu cho đầu nhọn, cho các điểm tiếp xúc, điện cực và trong đồ trang sức.

Ruthenium và Osmium giòn và rất cứng. Khi tiếp xúc với oxy và các tác nhân oxy hóa mạnh, chúng tạo thành các oxit RuO4 và OsO4. Đây là những tinh thể màu vàng dễ nóng chảy. Hơi của cả hai hợp chất đều có mùi nồng, khó chịu và rất độc. Cả hai hợp chất này đều dễ dàng nhường oxy, bị khử thành RuO2 và OsO2 hoặc thành kim loại. Với chất kiềm, RuO4 cho muối (ruthenat): 2Ru04 + 4KOH = 2K2RuO4 + 2H2O + O2

• Một lượng nhỏ ruthenium (0,1%) được thêm vào sẽ làm tăng khả năng chống ăn mòn của titan.
• Được hợp kim với bạch kim, nó được sử dụng để chế tạo các tiếp điểm điện có khả năng chống mài mòn cực cao.
• Chất xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học. Ruthenium có một vị trí rất quan trọng làm chất xúc tác trong hệ thống lọc nước của các trạm quỹ đạo.

Khả năng liên kết xúc tác của Ruthenium với nitơ trong khí quyển ở nhiệt độ phòng cũng rất độc đáo.

Ruthenium và các hợp kim của nó được sử dụng làm vật liệu kết cấu chịu nhiệt trong kỹ thuật hàng không vũ trụ, và ở nhiệt độ lên tới 1500 °C, chúng có độ bền vượt trội so với các hợp kim molypden và vonfram tốt nhất (cũng có ưu điểm là khả năng chống oxy hóa cao).

Trong những năm gần đây, oxit ruthenium đã được nghiên cứu rộng rãi làm vật liệu sản xuất siêu tụ điện dùng cho điện, với công suất điện riêng trên 700 Farad/gram.

Ứng dụng ruthenium để trồng graphene

Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven (Mỹ) đã chỉ ra rằng trong quá trình tăng trưởng epiticular của graphene, các vùng graphene vĩ mô được hình thành trên bề mặt Ru(0001). Trong trường hợp này, sự tăng trưởng xảy ra từng lớp và mặc dù lớp đầu tiên được kết nối chặt chẽ với chất nền, nhưng lớp thứ hai thực tế không tương tác với nó và vẫn giữ được tất cả các đặc tính độc đáo của graphene.

Quá trình tổng hợp dựa trên thực tế là độ hòa tan của cacbon trong ruthenium phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ 1150 °C, ruthenium được bão hòa carbon và khi nhiệt độ giảm xuống 825 °C, carbon nổi lên bề mặt, dẫn đến sự hình thành các đảo graphene có kích thước lớn hơn 100 micron. Các hòn đảo phát triển và đoàn kết, sau đó sự phát triển của lớp thứ hai bắt đầu.

Tôi nghĩ bạn đã nghe câu chuyện lớn rằng nguyên tố phóng xạ ruthenium-106 được phát hiện ở châu Âu vào cuối tháng 9. Một số nguồn, bao gồm cả nguồn của Đức (Đức là một trong những nước đầu tiên công bố sự hiện diện của đồng vị phóng xạ trong không khí), cho rằng nguồn ruthenium-106 là từ Nam Urals. Đây là một phiên bản hoàn toàn có thể xảy ra, vì chính tại những nơi đó, doanh nghiệp đặc biệt Mayak vẫn đang hoạt động, nơi xảy ra tai nạn hạt nhân năm 1957 - một trong những vụ tai nạn lớn nhất trong lịch sử nhân loại.

Vì vậy, trong bài viết hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu ruthenium-106 là gì, hãy nhớ lại vụ tai nạn ở Mayak năm 1957 và suy nghĩ về những gì có thể xảy ra ở đó vào mùa thu năm nay. Đi đến đoạn cắt, thú vị đấy)

ruthenium-106 là gì.

Đầu tiên, nói một chút về ruthenium, đồng vị của nó (ruthenium-106) được phát hiện trong không khí.

Ruthenium là nguyên tố thuộc nhóm thứ tám, chu kỳ thứ năm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, số nguyên tử - 44. Nó được phát hiện bởi giáo sư Karl Klaus của Đại học Kazan vào năm 1844, người cùng năm đó đã xuất bản một bài báo lớn về nguyên tố mới tựa đề "Nghiên cứu hóa học về tàn tích của quặng bạch kim Ural và ruthenium kim loại". Klaus đã phân lập ruthenium từ quặng bạch kim Ural ở dạng nguyên chất và đặt tên cho nguyên tố này để vinh danh nước Nga (lat. Ruthenia).

Đồng vị phóng xạ của ruthenium không tồn tại trong tự nhiên mà được hình thành do sự phân hạch của hạt nhân uranium và plutonium ở bất cứ nơi nào xảy ra phản ứng dây chuyền - trong các lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân, tàu ngầm, cũng như trong vụ nổ bom hạt nhân. Hầu hết các đồng vị phóng xạ của ruthenium đều có thời gian tồn tại ngắn, nhưng hai trong số chúng - ruthenium-103 và trên thực tế, ruthenium-106 - có thời gian bán hủy khá dài - lần lượt là 40 ngày và 1 năm.

Nhà máy đặc biệt "Mayak" và thành phố đóng cửa Ozyorsk.

Chính quyền Đức, những người đầu tiên phát hiện ra ruthenium-106 trong không khí, đã đặt tên cho Nam Urals là địa điểm có thể xảy ra sự giải phóng đồng vị phóng xạ. Nếu bạn nhìn vào bản đồ, thì ngay dưới chân Dãy núi Ural, bạn có thể thấy thành phố đã đóng cửa Ozyorsk, nơi từng được gọi là Chelyabinsk-65. Ở Ozersk có một nhà máy đặc biệt "Mayak", nơi xảy ra một vụ tai nạn quy mô lớn và khủng khiếp vào tháng 9 năm 1957, mà tôi đã nói chi tiết ở đây trong bài viết này.

Một trong những “lon” này phát nổ vào năm 1957, phá hủy bê tông của cơ sở lưu trữ - kết quả là tất cả hàng hóa bên ngoài cơ sở lưu trữ ở rìa vết nứt của tấm, nền phóng xạ đạt tới 1000 r/giờ; . Gió mang chất ô nhiễm về phía đông bắc, dẫn đến hình thành vết phóng xạ ở Đông Ural, sau này trở thành vùng loại trừ.

Điều gì có thể xảy ra trên « Ngọn hải đăng » ?

Những người ủng hộ phiên bản cho rằng nhà máy Mayak là nguyên nhân gây ra vụ rò rỉ phóng xạ đưa ra trình tự thời gian của các sự kiện như sau. Ngày 19/9, nhiên liệu hạt nhân được chiếu xạ từ lò phản ứng VVER-1000 tại Nhà máy điện hạt nhân Balakovo đã được vận chuyển đến Mayak. Hình ảnh của sự kiện này xuất hiện sau trong nhóm "Chúng tôi đến từ Mayak" trên mạng xã hội VKontakte:

Vào ngày 22 tháng 9, nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng trong thùng chứa TUK-131O đã được chuyển thẳng đến nhà máy hóa phóng xạ Mayak, nơi bắt đầu thử nghiệm thiết bị công nghệ mới. Các bài kiểm tra được hoàn thành vào khoảng ngày 1-2 tháng 10, trong đó một bài đăng riêng đã được đăng trong cùng một nhóm:

Tiếp theo đó là vào sáng ngày 25 tháng 9 (tức là vào thời điểm việc thử nghiệm thiết bị mới rất có thể diễn ra sôi nổi) tại các địa điểm của thành phố Ozersk tin nhắn bắt đầu xuất hiện rằng vào ngày 25 và 26 tháng 9, thành phố sẽ tiến hành kiểm tra theo lịch trình còi báo động và truyền tin nhắn thoại qua mạng vô tuyến phát sóng công nghiệp. Các hướng dẫn hành động sau đây đã được công bố trên trang web "Ozersk.ru":

Cảnh báo "Mọi người chú ý". Sau khi nghe họ, bạn phải:

1. Bật ngay loa phát thanh, truyền hình, đài phát thanh.
2. Lắng nghe cẩn thận thông báo khẩn cấp về tình hình và quy trình hiện tại.
3. Luôn bật tất cả các công cụ này trong suốt thời gian ứng phó khẩn cấp, thảm họa hoặc thiên tai.

Điều gì có thể đã xảy ra ở Mayak những ngày này? Trong quá trình thử nghiệm thiết bị mới và làm việc với nó, có thể xảy ra rò rỉ vật liệu vô tuyến - và đó có thể là sự giảm áp suất đơn giản hoặc điều gì đó giống như một vụ nổ, tức là. tình trạng hoàn toàn bất thường. Chính quyền Ozyorsk dứt khoát phủ nhận bất cứ điều gì xảy ra ở Mayak, tuy nhiên chính quyền vùng Chelyabinsk vẫn quyết định thực hiện. cuộc điều tra của bạn chuyện gì đã xảy ra ở Nam Urals.

Vì vậy, nó đi.

Viết trong phần bình luận những gì bạn nghĩ về điều này.

Ruthenium (dựa trên hàm lượng trong quặng bạch kim) là loại hiếm nhất trong số các kim loại bạch kim. Nó được phát hiện bởi giáo sư Klaus của Kazan, người vào năm 1844 đã tìm thấy một nguyên tố mới trong phần còn lại của quặng bạch kim Ural, mà ông gọi là ruthenium (từ tiếng Latin muộn Ruthenia - Nga). Klaus thu được ruthenium ở dạng nguyên chất, nghiên cứu tính chất hóa học, xác định trọng lượng nguyên tử của nó và chỉ ra những điểm tương đồng giữa bộ ba ruthenium - rhodium - palladium và osmium - iridium - platin.
Ruthenium là một vệ tinh của bạch kim. Nó được chứa chủ yếu trong osmiridium - cặn sau khi tách quặng bạch kim bằng nước cường toan. Rất hiếm khi nó được tìm thấy ở dạng khoáng chất độc lập - laurite, ruthenium sulfide RuS 2 có chứa osmium.

Biên lai:

Dư lượng từ quá trình tinh chế bạch kim hoặc tinh chế đồng bằng điện được chuyển thành (NH 4) 2, được nung thành RuO 2, sau đó được khử bằng hydro.
Ở trạng thái keo, ruthenium có thể thu được bằng cách khử muối của nó bằng hydrazine với sự có mặt của gum arabic hoặc acrolein.
Hiện nay, nguồn ruthenium cũng có thể là nhiên liệu đã qua sử dụng từ các nhà máy điện hạt nhân, vì nó là một trong những sản phẩm phân hạch của vật liệu hạt nhân (plutonium, uranium, thorium).

Tính chất vật lý:

Ruthenium, tùy thuộc vào phương pháp điều chế nó, là kim loại sáng bóng màu xám mờ hoặc trắng bạc với độ cứng cực cao; Hơn nữa, nó rất mỏng manh nên có thể dễ dàng nghiền thành bột. Nó rất chịu lửa và tan chảy ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với bạch kim. Trong hồ quang điện, trong quá trình nóng chảy, Ru đồng thời bay hơi. Nó cũng chuyển sang pha khí khi nung mạnh trong không khí, nhưng trong trường hợp này không phải kim loại bay mà là tetroxide, chất ổn định ở nhiệt độ rất cao.

Tính chất hóa học:

Khi không có oxy trong khí quyển, không có axit nào, thậm chí cả nước cường toan, ảnh hưởng đến ruthenium. Tuy nhiên, axit clohydric chứa không khí sẽ hòa tan nó từ từ ở nhiệt độ bình thường và ở 125° (trong ống kín) thậm chí khá nhanh. Khi đun nóng trong không khí, ruthenium chuyển sang màu đen do quá trình oxy hóa bề mặt. Fluorine tác dụng lên ruthenium dạng bột đã ở dưới nhiệt độ nhiệt đỏ và clo - ở nhiệt độ đỏ. Ruthenium dạng bột chỉ phản ứng với lưu huỳnh trong những điều kiện đặc biệt. Với phốt pho nó tạo thành hợp chất RuP 2 và RuP và Ru 2 P; với asen, giống như bạch kim, ruthenium tạo ra diarsenide RuAs 2. Các chất kiềm khi có mặt oxy hoặc các chất dễ dàng nhả oxy, ví dụ, hỗn hợp KOH với KNO 3 hoặc K 2 CO 3 với KCIO 3, cũng như các peroxit, ví dụ Na 2 O 2 hoặc BaO 2, tác dụng mạnh mẽ lên ruthenium ở nhiệt độ cao, tạo thành nim ruthenate(VI) M 1 2 RuO 4 . Tc 2 O 7.

Các kết nối quan trọng nhất:

Ruthenium dioxide RuO 2 thu được ở dạng bột màu xanh đen bằng cách nung bột ruthenium, clorua hoặc sunfua trong dòng oxy. Ở nhiệt độ thấp, RuO 2 bị khử bởi hydro; ở nhiệt độ rất cao, RuO 2 bắt đầu phân hủy thành ruthenium và oxy.
Ruthenium tetroxide RuO 4 thu được bằng cách cho clo đi qua dung dịch ruthenat kim loại kiềm hoặc bằng cách thêm kiềm dư vào dung dịch muối ruthenium; nó tạo thành những chiếc kim màu vàng tan chảy ở 25° thành chất lỏng màu cam. Khi đun nóng đến khoảng 108°, RuO 4 phân hủy thành RuO 2 và O 2 gây nổ mạnh. Ruthenium tetroxide phản ứng cực kỳ mạnh mẽ với các chất hữu cơ và phản ứng của nó với rượu xảy ra bùng nổ.
Rutheni pentacacbonyl Ru(CO) 5 là chất lỏng dễ bay hơi, dễ cháy trong không khí. Được sử dụng để phủ lớp Ru lên thủy tinh, gốm sứ và kim loại.
Hợp chất phức ruthenium rất nhiều. Đặc biệt, nó có thể hình thành liên kết trong chúng ngay cả với một phối tử bất thường như nitơ phân tử, ví dụ, tạo thành hợp chất Cl 2.

Ứng dụng:

Sản xuất chất xúc tác, lớp phủ trang trí và bảo vệ, hợp kim. Việc bổ sung một lượng nhỏ ruthenium thường làm tăng khả năng chống ăn mòn, độ bền và độ cứng của hợp kim, rất có giá trị để sản xuất các tiếp điểm điện chống mài mòn.
Sản lượng ruthenium hàng năm trong năm 2009 ước tính khoảng 18 tấn.

G. Elfimova

Xem thêm:
Fedorenko N.V. K.K.Klaus: khám phá ra ruthenium. Hóa học ở trường, 1977, số 4
Shulchus A. Một số câu chuyện về việc phát hiện ra ruthenium Hóa học ở trường, 2010, số 9 trang 79.

Chủ đề về ruthenium đã được thảo luận trên các phương tiện truyền thông trong vài ngày nay. Tôi sẽ không kể lại - tôi nghĩ bạn biết.

Vậy nó là gì, nó có xảy ra không và nếu có thì tại sao nó lại nguy hiểm?

Ruthenium là gì và nó được sử dụng ở đâu?

Ruthenium là một kim loại bạch kim. Hiện nay có 7 đồng vị phóng xạ ổn định và 27 đồng vị phóng xạ của ruthenium được biết đến.

Ruthenium được sử dụng trong hợp kim để tăng khả năng chống mài mòn - ví dụ, trong titan tỷ lệ ruthenium là 0,1% và trong sản xuất các tiếp điểm điện, ruthenium được hợp kim với bạch kim. Hợp kim Ruthenium có khả năng chịu nhiệt độ cao rất cao, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng trong kỹ thuật hàng không vũ trụ làm vật liệu kết cấu. Các hợp chất ruthenium được sử dụng trong đồ trang sức, trong thiết bị điện tử - đặc biệt là trong điện trở màng mỏng (điều này chiếm 50% tổng số ứng dụng của ruthenium), cũng như trong các tấm pin mặt trời. Ngoài ra, kim loại này còn là chất xúc tác quan trọng cho các phản ứng hóa học: ví dụ, nó được dùng để lọc nước tại các trạm quỹ đạo.

ruthenium được phát hiện như thế nào?

Trên thực tế, nguyên tố này đã được phát hiện ba lần. Nhưng chính thức phát hiện này thuộc về giáo sư Karl Klaus của Đại học Kazan. Năm 1844, một nhà khoa học đã kiểm tra những tàn tích thu được sau khi chiết xuất bạch kim và kim loại bạch kim từ quặng. Klaus đã trộn những phần còn lại này với diêm tiêu. Ông cho phần hợp kim thu được không tan trong nước vào nước cường toan, hỗn hợp axit nitric và axit clohydric có tác dụng hòa tan kim loại, rồi chưng cất phần còn lại cho đến khô. Từ chất thu được, nhà hóa học đã phân lập được hydroxit sắt dưới dạng kết tủa và hòa tan nó trong axit clohydric. Màu đỏ tím sẫm của dung dịch khiến ông tin rằng có sự hiện diện của một nguyên tố chưa biết. Klaus đã cố gắng cô lập nguyên tố này - tuy nhiên, không phải ở dạng nguyên chất mà ở dạng kết hợp với lưu huỳnh.

Nguyên tố mới được đặt theo tên của Nga - ruthenium (từ tiếng Latin Ruthenia). Ban đầu, ý tưởng đặt tên này thuộc về một nhà khoa học khác, nhà hóa học người Đức Gottfried Ozanne - ông đã đặt tên này cho một trong ba kim loại bạch kim, thứ mà ông cũng thu được khi phân tích quặng bạch kim Ural vào năm 1928. Tuy nhiên, khám phá của Ozanne không được xác nhận trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, Klaus tin rằng Ozanne đã lấy được ruthenium và đề cập đến điều này. Ngoài ra còn có một phiên bản cho rằng nguyên tố này được phát hiện ba thập kỷ trước bởi giáo sư người Ba Lan Andrzej Sniadecki - ông đề xuất gọi vestia kim loại, để vinh danh tiểu hành tinh Vesta, được phát hiện vào năm 1807.

Những gì được biết về ruthenium-106?

Nó là một đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã chỉ hơn một năm—trong số tất cả các đồng vị không ổn định của ruthenium, nó là đồng vị tồn tại lâu nhất. Về bản chất, nó không có: nó xuất hiện trong quá trình phân hạch uranium và plutonium trong các lò phản ứng hạt nhân - trên thực tế, nó là sản phẩm phụ của quá trình xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng (SNF). hoạt độ của 106Ru đạt 2,01 Bq/tấn SNF - đây là con số khá lớn.

Vấn đề chính với ruthenium-106 là trong quá trình tái xử lý nhiên liệu hạt nhân, nó tạo thành các hợp chất ổn định gây cản trở quá trình sản xuất sản phẩm mới. Các nhà hóa học phải loại bỏ ruthenium khỏi các thành phần ở mọi giai đoạn của quy trình để biến nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng thành nhiên liệu mới.

Ruthenium-106 được sử dụng trong xạ trị cho các khối u ác tính ở mắt. Nó cũng có thể được sử dụng trong các máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ, đặc biệt được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các tàu vũ trụ ở xa Mặt trời. Tuy nhiên, plutonium-238 được sử dụng trong thực tế cho những mục đích này, nhưng đồng vị ruthenium không được sử dụng.

ruthenium-106 có nguy hiểm cho sức khỏe không?

Ruthenium-106, giống như bất kỳ nguồn bức xạ ion hóa nào khác, có ảnh hưởng đến cơ thể. Nó được xếp vào nhóm B - chất độc phóng xạ thứ hai. Nhóm A bao gồm các hạt nhân phóng xạ đặc biệt nguy hiểm: polonium-210, radium-226, plutonium-238 và các chất phát alpha khác. Bạn có thể dễ dàng bảo vệ mình khỏi dòng hạt alpha bằng một tờ giấy, vì chúng có khả năng xuyên thấu thấp - nhưng nếu chúng xâm nhập vào cơ thể, chúng sẽ gây ra bệnh phóng xạ.

Ruthenium-106 là chất phát beta - nói một cách đơn giản, nó phát ra một dòng điện tử. Phân rã beta đầu tiên tạo ra rhodium-106, chất này ngay lập tức phân rã thành palladium-106 ổn định. Trong cả hai giai đoạn, các electron được phát ra cũng như một thành phần nhỏ của bức xạ gamma. Nếu hạt beta xâm nhập vào cơ thể, nó gây hại ít hơn 20 lần so với hạt alpha - nhưng khả năng xuyên thấu của nó cao hơn.

Tại sao lại ồn ào về ruthenium?

Vào ngày 12 tháng 10, Roshydromet đã xuất bản một bản tin về tình hình bức xạ ở Nga trong tháng 9 năm 2017, trong đó chỉ ra các trường hợp hoạt động beta tăng lên trong không khí và trong lượng mưa. Đặc biệt, người ta đã thảo luận về hoạt động gia tăng của ruthenium-106 - ví dụ, tại tiểu khu Dema ở Ufa vào ngày 26-27 tháng 9, “mưa ruthenium” đã xảy ra. Thậm chí trước đó, vào tháng 9, các trạm giám sát ở châu Âu đã ghi nhận lượng ruthenium-106 vượt quá trong không khí. Văn phòng Bảo vệ Bức xạ Liên bang Đức và Bộ Môi trường, Bảo tồn Thiên nhiên và An toàn Lò phản ứng Liên bang đã gợi ý rằng nguồn ruthenium là ở Nam Urals.

Vậy điều này có thực sự nguy hiểm?

Ma quỷ không đáng sợ như được vẽ ra. Hoạt động của ruthenium-106 thấp hơn nhiều bậc so với định mức tối đa cho phép và không gây hại cho sức khỏe - điều này ban đầu đã được Roshydromet nhấn mạnh trong tuyên bố của mình.

Một thành viên của Khoa Hóa học phóng xạ tại Đại học bang St. Petersburg cho biết: “Rất khó xác định ruthenium trong khí quyển, đặc biệt là ở nồng độ thấp như vậy”.

Ví dụ, đối với Argayash, bản tin chứa dữ liệu 7,72 x 10 -5 Bq/m3, trong khi giá trị hoạt độ cho phép của ruthenium-106 theo tiêu chuẩn hiện đại là 4,4 Bq/m3. Sự xuất hiện trong báo cáo dữ liệu về lượng ruthenium-106 dư thừa trong các mẫu so với kỳ trước lên tới “hàng trăm” lần, Roshydromet giải thích bởi thực tế là hạt nhân phóng xạ này hoàn toàn không có trong các mẫu trước đó. Như Boris Martsinkevich, tổng biên tập cổng thông tin Geoenergetics.ru, giải thích, việc các trạm quan trắc phóng xạ có thể phát hiện nồng độ 106Ru thấp như vậy có thể được coi là “thử nghiệm chứng minh một cách thuyết phục rằng các trạm hoạt động ở trình độ kỹ thuật tốt”. .” Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đã xem xét dữ liệu được cung cấp và phủ nhận cáo buộc chống lại Nga.

Ngoài ra, còn có nhiều nguồn phát alpha, beta và gamma tự nhiên.

Một thành viên của Khoa Hóa học phóng xạ tại Đại học bang St. Petersburg cho biết: “Nếu bạn đến bờ kè ở St. Petersburg, bức xạ nền ở đó sẽ cao hơn trong phòng thí nghiệm của chúng tôi”. “Bởi vì đá granit tự nhiên có bức xạ nền cao.”

Tại sao hoạt động của ruthenium-106 lại tăng đột ngột?

Nó không được biết chính xác. Như Rosatom đã nêu, không có lượng lớn chất phóng xạ thải ra tại các doanh nghiệp Nga. Ngược lại, hiệp hội sản xuất Mayak phủ nhận một cách dứt khoát có liên quan đến khả năng ô nhiễm không khí do đồng vị ruthenium-106. Sự ô nhiễm nghiêm trọng của khí quyển với ruthenium có thể xảy ra khi lớp vỏ nguyên tố nhiên liệu trong lò phản ứng bị vỡ, cũng như khi các nguồn bức xạ ion hóa dựa trên đồng vị bị phá hủy. PA Mayak tuyên bố rằng việc tách đồng vị khỏi nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng cũng như việc sản xuất nguồn bức xạ từ nó đã không được thực hiện tại doanh nghiệp trong nhiều năm. Hơn nữa, với lựa chọn đầu tiên, thường có sự giải phóng các đồng vị “phân mảnh” khác, điều này chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến chỉ số của các nguyên tố này.

Người ta nói rằng ruthenium đến từ không gian - điều này có đúng không?

Interfax đã công bố một phiên bản cho rằng việc giải phóng ruthenium-106 có thể xảy ra trong quá trình vệ tinh bị phá hủy. Tuy nhiên, Alexander Zheleznykov, một học giả tại Học viện Vũ trụ Nga Tsiolkovsky, nói rằng ruthenium-106 không được sử dụng trong các máy phát điện vệ tinh - và nếu một thiết bị như vậy được đưa ra khỏi quỹ đạo, quỹ đạo của nó sẽ được theo dõi cẩn thận. Vì vậy, phiên bản này đang trên đà kỳ ảo.

Vậy thì anh ta có thể đến từ đâu?

Giả định của trưởng khoa Hóa phóng xạ thuộc Khoa Hóa học của Đại học quốc gia Lomonosov Moscow, Thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Nga Stepan Kalmykov, có vẻ hợp lý. Ông tin rằng dung dịch hạt nhân phóng xạ có độ tinh khiết cao có thể đã xâm nhập vào bầu khí quyển từ một cơ sở y tế hoặc doanh nghiệp nơi sản xuất hoặc sản xuất dược phẩm phóng xạ. Điều này có thể xảy ra ở giai đoạn của quy trình kỹ thuật khi ruthenium biến thành khí dung - do tính dễ bay hơi của nó nên nó có thể lan vào khí quyển. Mặc dù các chuyên gia khác nói rằng nó trông không giống một vụ rò rỉ ruthenium nhằm mục đích y tế (nó được sử dụng trong xạ trị): đám mây quá lớn. Tuy nhiên, chuyên gia này cho biết, một vụ tai nạn liên quan đến nhiên liệu hạt nhân hoặc chất thải của nó trên thực tế bị loại trừ.

Và phó thống đốc vùng Chelyabinsk Oleg Klimov đã báo cáo rằng “vào ngày 25 tháng 9, ngay cả trước khi có báo cáo về ruthenium ở châu Âu, nồng độ ruthenium đã được ghi nhận tại các trạm kiểm soát ở Nam Urals. Kích thước của chúng nhỏ hơn 20 nghìn lần so với liều lượng cho phép hàng năm. Kiểm tra cho thấy đây là ruthenium nguyên chất, đến với chúng tôi từ một nơi khác”, Oleg Klimov lưu ý. “Tình hình căng thẳng giả tạo và không có cơ sở.”

Có lẽ người châu Âu sợ hãi nên tìm nguồn hàng ở nước khác? Nhưng hóa ra ở Cựu Thế giới, các doanh nghiệp liên quan đến chất phóng xạ đều được phân loại nghiêm ngặt. Chúng tôi biết tất cả mọi thứ, và các nhà khí tượng học Nga đã trở thành nạn nhân của sự minh bạch này, họ đã tuyên bố rằng đúng vậy, hàm lượng đồng vị ruthenium tại hai điểm thu gom đã vượt quá mức của tháng trước hàng trăm lần. Khi nói đến chất phóng xạ, tất cả những điều này có vẻ đáng sợ đối với những người nghiệp dư. Và một chuyên gia, nhìn vào các con số, hiểu rằng cả ở Nga và châu Âu, nồng độ ruthenium-106 thấp hơn hàng nghìn lần so với bất kỳ mức nguy hiểm nào. Và để không làm mọi người sợ hãi trong tương lai, từ nay về sau, chúng tôi quyết định đưa ra các so sánh với cùng nồng độ tối đa này trong các bảng báo cáo.

Trường hợp ruthenium mồ côi khó có thể được giải quyết. Bức xạ chỉ là nền tảng cho sự cường điệu ở đây. Rốt cuộc, vào tháng 2, một đám mây đồng vị iốt, nguy hiểm hơn nhiều so với ruthenium, đã tràn qua châu Âu, nhưng có ai nghe nói về nó không?
Nguồn

0

Theo chúng tôi