Rutenium

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
44 tegnesiumRuteniumrodium
Fe

Ru

Os
Ru-TableImage.png
Algemeen
Naam, Simbool, Getal Rutenium, Ru, 44
Chemiese reeks oorgangsmetale
Groep, Periode, Blok 8, 5, d
Voorkoms silwerige wit metaal
Atoommassa 101.07 (2) g/mol
Elektronkonfigurasie [Kr] 4d7 5s1
Elektrone per skil 2, 8, 18, 15, 1
Fisiese Eienskappe
Digtheid (naby k.t.) 12.45 g/cm³
Vloeistof digtheid teen s.p. 10.65 g/cm³
Smeltpunt 2607 K
(2334 °C)
Kookpunt 4423 K
(4150 °C)
Smeltingswarmte 38.59 kJ/mol
Verdampingswarmte 591.6 kJ/mol
Warmtekapasiteit (25 °C) 24.06 J/(mol·K)
Dampdruk
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
teen T/K 2588 2811 3087 3424 3845 4388
Atoomeienskappe
Kristalstruktuur heksagonaal
Oksidasietoestande 2, 3, 4, 6, 8
(matige suur oksied)
Elektronegatiwiteit 2.2 (Skaal van Pauling)
Ionisasie energieë 1ste: 710.2 kJ/mol
2de: 1620 kJ/mol
3rde: 2747 kJ/mol
Atoomradius 130 pm
Atoomradius (ber.) 178 pm
Kovalente radius 126 pm
Diverse

Sjabloon:Elementboks eweerstand ohmmat0

Termiese geleidingsvermoë (300 K) 117 W/(m·K)
Termiese uitsetting (25 °C) 6.4 µm/(m·K)
Spoed van klank (dun staaf) (20 °C) 5970 m/s
Young se modulus 447 GPa
Skuifmodulus 173 GPa
Massamodulus 220 GPa
Poissonverhouding 0.30
Mohs se hardheid 6.5
Brinell hardheid 2160 MPa
CAS-registernommer 7440-18-8


Vernaamste isotope
Hoofartikel: Isotope van Rutenium
iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP
96Ru 5.52% Ru is stabiel met 52 neutrone
97Ru sin 2.9 d e - 97Tc
? 0.215, 0.324 -
98Ru 1.88% Ru is stabiel met 54 neutrone
99Ru 12.7% Ru is stabiel met 55 neutrone
100Ru 12.6% Ru is stabiel met 56 neutrone
101Ru 17.0% Ru is stabiel met 57 neutrone
102Ru 31.6% Ru is stabiel met 58 neutrone
103Ru sin 39.26 d ß- 0.226 103Rh
? 0.497 -
104Ru 18.7% Ru is stabiel met 60 neutrone
106Ru sin 373.59 d ß- 0.039 106Rh
Verwysings

Rutenium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Ru en atoomgetal van 44. Dit is 'n seldsame oorgangsmetaal in die platinumgroep en word aangetref in platinumertse en word gebruik as 'n katalis in sommige platinumlegerings.

Kenmerkende eienskappe[wysig]

Rutenium is 'n polivalente harde wit metaal wat 'n lid is van die platinumgroep, dit het vier kristalmodifikasies en verdof nie by normale temperature nie maar kan wel plofbaar oksideer. Rutenium los op in gesmelte alkalies, word nie deur sure aangeval nie maar wel deur halogene teen hoë temperature.

Klein hoeveelhede rutenium kan die hardheid van platinum en palladium verhoog. Die korrosieweerstand van titaan word merkbaar verhoog deur die byvoeging an 'n klein hoeveelheid rutenium. Die metaal kan geplateer word deur elektroneerslag- of deur termiese ontbindingsmetodes.

Een rutenium-molibdeenlegering is gevind wat supergeleidend is by 10.6 K. Die oksidasietoestande van rutenium wissel in die bestek van +1 tot +8, 'n -2 toestand is ook bekend, die +2, +3 en +4 toestande is egter die meer algemene toestande.

Gebruike[wysig]

Rutenium word gebruik in platinum en paladiumlegerings om die harde verweringsbestande elektriese kontakte te vervaardig. Dit word ook soms saam met goud gelegeer om juwele te maak.

0.1% Rutenium word by titaan gevoeg om sy korrosieweerstand honderdvoudig te vermeerder.

Daar word ook beplan om Rutenium te gebruik in sommige gevorderde hoë-temperatuur enkelkristal superlegerings, vir gebruik in turbinelemme van stralerenjins.

Viltpenne se punte word dikwels van legerings vervaardig wat rutenium bevat. Die bekende Parker 51 Viltpen was sedert 1944 met 'n Rutenium punt voorsien wat bestaan het uit 96.2% rutenium en 3.8% iridium.

Rutenium is ook 'n veelsydige katalis: waterstofsulfied kan met lig ontbind word deur van 'n waterige suspensie van CdS partikels gelaai met ruteniumdioksied gebruik te maak. Dit kan moontlik 'n nuttige proses wees vir die verwydering van H2S by olieraffinaderye en ander nywerheidsprosesse.

Organometalliese ruteniumkarbene en allenielideenkomplekse het onlangs belofte getoon as baie doeltreffende kataliste vir olefienmetatese met belangrike toepassings in organiese en farmaseutiese chemie.

Sommige ruteniumkomplekse absorbeer lig regdeur die sigbare spektrum en word aktief ondersoek vir moontlike gebruike in sonenergietegnologie.

Die fluoressensie van sommige ruteniumkomplekse word deur suurstof gedemp, wat daartoe gelei het dat gebruik word in optode sensors vir suurstof.

Ruteniumrooi, [(NH3)5Ru-O-Ru(NH3)4-O-Ru(NH3)5]6+ is 'n biologiese kleurstof wat gebruik word om poli-anioniese gebiede van membrane sigbaar te maak.

Ruteniumgebaseerde komplekse word ook nagevors vir moontlike kankerwerende eienskappe. Rutenium toon anders as andre tradisionele platinumkomplekse, 'n groter weerstand teen hidrolise en toon 'n meer selektiewe aksie op kwaadaardige gewasse. NAMI-A en KP1019 is twee medikasies wat tans kliniese ondersoeke teen metastatiese gewasse en kolonkankers ondergaan.

Geskiedenis[wysig]

Rutenium is in 1844 ontdek en geïsoleer deur die Russiese wetenskaplike Karl Klaus. Klaus het getoon dat ruteniumoksied 'n nuwe metaal bevat het en het 6 gram rutenium verkry uit die ru-platinum wat nie opgelos het in aqua regia nie.

Jöns Berzelius en Gottfried Osann het rutenium byna in 1827 ontdek. Die mans het die oorskot geanaliseer wat oorgebly het nadat ru-platinum uit die Oeral gebergtes in aqua regia opgelos is. Berzelius kon nie enige ongewone metale opspoor nie maar Osann het gedink dat dit drie nuwe metale bevat het en het een van hulle rutenium genoem.

Die naam is afkomstig van Roethenië die Latynse naam die gebied wat die hedendaagse Oekraïne, Belarus en dele van Rusland, die Baltiese streek, Slowakië, en Pole insluit. Karl Klaus het die naam gekies ter ere van sy vaderland. Hy is gebore in Tartu, Estonië toe nog deel van die Russiese Ryk.

Verspreiding[wysig]

Normale ontginning[wysig]

Hierdie element word gewoonlik in ertse saam met ander platinumgroep-metale in die Oeralgebergtes en in Noord- en Suid-Amerika ontgin. Klein maar kommersieël belangrike hoeveelhede word ook uit pentlandiet vanaf Sudbury, Ontario en uit piroxeniet-neerslae in Suid-Afrika onttrek.

Die metaal word kommersieël ontgin deur 'n komplekse chemiese proses waarin waterstof gebruik word om ammoniumruteniumchloried te reduseer en sodoende 'n poeier agterlaat. Die poeier word dan poeiermettallurgiese tegnieke saamgebind of deur argon boogsweismetodes.

Vanaf uitgeputte kernbrandstowwe[wysig]

Dit is ook moontlik om rutenium vanuit uitgeputte kernbrandstof te onttrek. Elke kilo fissieprodukte vanuit 235U sal tipies 63.44 gram rutenium-isotope bevat met halfleeftye van meer as 'n dag.

Verbindings[wysig]

Ruteniumverbindings se chemiese eienskappe stem dikwels ooreen met dié van osmium en neem ten minste agt oksidasietoestande aan. Die +2, +3 en +4 toestande is die algemeenste. Voorbeelde is rutenium(IV)oksied (Ru(IV)O2, Oksidasietoestand +4), dikaliumrutenaat (K2Ru(VI)O4, +6), kaliumperrutenaat (KRu(VII)O4, +7) en ruteniumtetroksied (Ru(VIII)O4, +8). Verbindings van rutenium met chloor is rutenium(II)chloried (RuCl2) en rutenium(III)chloried (RuCl3).

Isotope[wysig]

Rutenium wat natuurlik voorkom bestaan uit sewe isotope. Die mees stabiele radio-isotope is 106Ru met 'n halfleeftyd van 373.59 dae, 103Ru met 'n halfleeftyd van 39.26 dae en 97Ru met 'n halfleeftyd van 2.9 dae.

Vyftien ander radio-isotpe is al geëien met atoommassas wat wissel tussen 89.93 (90Ru) tot 114.928 (115Ru). Die meeste van die isotope het halfleeftye van minder as vyf minute buiten 95Ru (halfleeftyd 1.643 uur) en 105Ru (halfleeftyd: 4.44 uur).

Die primêre vervalmodus voor die mees volopste isotoop, 102Ru, is elektronvangs en die primêre modus daarna is beta-emissie. Die primêre vervalproduk voor 102Ru is tegnesium en die primêre produk daarna is rodium.

Organometaalchemie[wysig]

Dit is betreklik maklik om verbindings met koolstof-rutenium bindings te skep, hierdie verbindings neig om donkerder te wees en reageer makliker as die osmiumverbindings. Professor Tony Hill en sy medewerkers het onlangs daarin geslaag om verbindings van rutenium waar 'n booratoom 'n binding met die metaalatoom vorm.

Die organometaal ruteniumverbinding wat die maklikste gemaak kan word is RuHCl(CO)(PPh3)3. Die verbinding het twee vorme (geel en pienk) wat identies is wanneer hulle opgelos is maar verskil in die vastetoestand.

'n Organometaalverbinding soortgelyk aan rutenoseen, bis(2,4-dimetielpentadieniel)rutenium, kan geredelik gesintetiseer word en word gebruik in dampfase neerslag van metaalagtige rutenium asook in katalise, insluitende Fischer-Tropsch sintese van voertuigbrandstowwe.

Belangrike kataliste wat op rutenium gebaseer is, is Grubbs se katalis en Roper se kompleks.

Voorsorgmaatreëls[wysig]

Die verbinding ruteniumtetroksied, RuO4, wat soortegelyk is aan osmiumtetroksied, is baie giftig en is plofbaar. Rutenium speel geen belangrike biologiese rol nie maar veroorsaak merkbare vlekke op die menslike vel, kan karsinogenies wees en bio-akkumuleer in beenweefsel.

Verwysings[wysig]

Eksterne skakels[wysig]

Commons
Wikimedia Commons het meer media verwant aan:
Ruthenium (bladsy)