химический каталог




РУТЕНИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

РУТЕНИЙ (от ср.-век. лат. Ruthenia-Россия; ruthenium) Ru, химический элемент VIII гр. периодической системы, атомный номер 44, атомная масса 101,07; относится к платиновым металлам. В природе встречается семь стабильных изотопов: 96Ru (5,7%), 98Ru (2,2%), 99Ru (12,8%), 100Ru (12,7%), 101Ru (17,0%), 102Ru (31,3%), 104Ru (18,3%). Конфигурация внешний электронных оболочек атома 4d75s1. Наиб. характерные степени окисления +3, +4, +6, +8; энергии ионизации Ru0 : Ru1+ : Ru2+ : Ru3+ соответственно 7,366, 16,763 и 28,46 эВ; атомный радиус 0,134нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) Ru3+ 0,082 нм (6), Ru4+ 0,076 нм (6), Ru5+ 0,071 нм (6), Ru7+ 0,052 нм (4), Ru8+ 0,050 нм (4).

РУТЕНИЙ- редкий рассеянный элемент. Содержание в земной коре 5-10 % по массе. Собств. минералы-лаурит (RuS2), py-тенарсенид (RuAs)-очень редки. Вместе с другими платиновыми металлами РУТЕНИЙ содержится в рутениевом невьянските (Ir, Os, Ru), рутениевом сысертските (Os, Ir, Ru), самородной платине, осрутине (Os, Ru), в виде изоморфной примеси-в пент-ландите, пирротине, кубаните, халькопирите (в медно-никелевых месторождениях).

Свойства. Р.-блестящий серебристый металл. Кристал-лич. решетка гексагональная типа Mg, а = 0,27054 нм, с = 0,42825 нм, z = 2, пространств. группа P63/mmc; температура плавления 2334 °С, температура кипения 4077 °С; плотность 12,45 г/см3; 24,0 Дж/(моль•К); 38,3 кДж/моль, 647,4 кДж/моль;28,56 Дж/(моль • К); теплопроводность при 100 К монокристалла перпендикулярно оси с 140Вт/(м•К), параллельно оси с 180Вт/(м•К), для поли-кристаллич. 150 Вт/(м • К); температурный коэффициент линейного расширения для монокристалла перпендикулярно оси с 5,8•10-6К-1 (300К), 7,95•10-6K-1 (1000 К). 13,02•10-6 К-1 (2000 К), параллельно оси с 8,7•10-6К-1 (300 К), 1,181•10-5K-1 (1000 К), 1,815•10-5 (2000 К); r при 273 К для монокристалла перпендикулярно оси с 3,16•10-7 Ом•м, параллельно оси с 2,17•10-7 Ом•м, для поликристаллич. 2,83•10-7 Ом•м; парамагнетик, удельная магн. восприимчивость при 100 К для монокристалла перпендикулярно оси с + 4,15•10-5, параллельно оси с + 3,20•10-5, для поликристаллич. 3,81•10-5; отражат. способность для электрополированного монокристалла 71,1% (l = = 0,265 мкм), 75,0% (0,302 мкм), 72,0% (0,404 мкм), 69,3% (0,500 мкм), 70,8% (0,600 мкм); коэффициент Холла для поликристаллич. (99,8%-ной чистоты) +9,5•10-1 м3/Кл (100 К), + 7,0•10-11 м3/Кл (290 К), +4,5•10-1 м3/Кл (700 К), для монокристалла при 293 К перпендикулярно оси с + 1,75•10-10 м3/Кл, параллельно оси с +1,11•10-10 м3/Кл. Модуль Юнга 485,4 ГПа, sраст 172 ГПа, коэффициент Пуассона 0,31; для отожженного образца техн. чистоты: модуль Юнга 430 ГПа, твердость по Бринеллю 2000-3000 МПа, условный предел текучести при растяжении 350-400 МПа (остаточная деформация 0,2%), 500-600 МПа (остаточная деформация 13%), относит. удлинение 3-10%, сужение 2-3%. Поликристаллический РУТЕНИЙ с трудом поддается пластич. деформированию выше 1500°С. Рафинированный зонной плавкой монокристаллический РУТЕНИЙ пластичен при комнатной температуре.

По химический свойствам РУТЕНИЙ-типичный представитель платиновых металлов. Стандартный электродный потенциал Ru2+ /Ru0 + 0,45 В. РУТЕНИЙ проявляет все степени окисления от 0 до +8. Простые соединения РУТЕНИЙ обычно трудно получить в чистом виде. В растворах существуют только комплексные ионы.

Компактный РУТЕНИЙ не окисляется на воздухе до 930 °С; не растворим в растворах щелочей, а также в H2SO4, HNO3, H3PO4, соляной, фтористоводородной и уксусной кислотах, царской водке. Порошкообразный РУТЕНИЙ при нагревании окисляется О2 до RuO2. Мелкодисперсный РУТЕНИЙ (чернь) взрывает на воздухе самопроизвольно. Губчатый РУТЕНИЙ при нагревании медленно растворим в растворе NaClO, в растворах Cl2 в соляной кислоте, Вr-2 -в бромистово-дородной кислоте, I2- в этаноле; взаимодействие с галогенами, S, Se, Те, поглощает Н2 с образованием твердых растворов. С N2 металлический РУТЕНИЙ не взаимодействие, но комплексные соединения РУТЕНИЙ могут связывать азот воздуха, например [{Ru(NH3)5}2N2][BF4]4. РУТЕНИЙ сплавляется с большинством металлов. С переходными металлами образует твердые растворы и промежуточные фазы структурного типа CsCl и Cr3Si, а также s-фазы и фазы Лавеса (см. Интерметаллиды). РУТЕНИЙ переводят в раствор путем сплавления его со смесью KNO3 и КОН, пероксидами Ва или Na при 530 °С с последующей выщелачиванием плава, хлорированием смеси шихты РУТЕНИЙ с КCl при ~530 °С и дальнейшим выщелачиванием разбавленый соляной кислотой.

Тетраоксид RuO4-золотисто-желтые кристаллы; температура плавления 25,5 °С, температура кипения 27 °С, т. различные 108 °С; плотность 3,29 г/см3 (21 °С); DH0обр -305,2 кДж/моль; растворимость в воде (г в 100 г): 2,033 (20 °С), 2,249 (74 °С); растворим в спиртах, ССl4; окислитель; взаимодействие с разбавленый соляной кислотой, давая хлорорутенаты. Получают взаимодействие K2RuO4 с КОН и Cl2 либо K2RuO4 с КМnО4, или КIO4 и H2SO4; промежуточные продукт при получении РУТЕНИЙ при селективном выделении в аналит. химии; тетраоксид 105Ru извлекают из продуктов деления U и Рu.

Диоксид RuO2-темно-синие кристаллы тетрагон. син-гонии (а = 4,4919 нм, с = 0,31066 нм, пространств. группа Р42/тпт); т. различные 730-750 °С; плотность 6,97 г/см3; не растворим в воде, кислотах и щелочах при кипячении; при 400 °С восстанавливается Н2 до металла; взаимодействие с оксидами (РbО, BaO, SrO, Bi2O3), давая рутенаты(IV), обладающие ме-таллич. типом проводимости, сам RuO2 также электро-проводен; при 298 К r для RuO2 4•10-3Ом•м, SrRuO3 4•10-2Ом•м, BaRuO3 6,5•10-2 Ом•м, Pb2Ru2O6 3,0•10-2 Ом•м, Bi2Ru2O7 4,7•10-1 Ом•м; получают прокаливанием выше 500 °С на воздухе Ru(OH)4, (NH4)2[RuCl6], (NH4)2[Ru(NO)Cl5]. RuO2 и рутенаты-резисторные материалы в микроэлектронике. Гидр оксид Ru(OH)4-черное аморфное вещество; получают восстановлением K2RuO4 этанолом, гидролитич. разложением солей Ru(IV); применяют в аналит. химии для концентрирования РУТЕНИЙ из растворов, осаждения РУТЕНИЙ при его производстве.

Дисульфид RuS2-темно-зеленые кристаллы кубич. син-гонии (z = 4, пространств. группа Ра3, для минерала лаури-та а — 0,560 нм) или черное аморфное вещество; т. различные 1000°С; плотность 6,99 г/см3; —197 кДж/моль; не взаимодействие со щелочами и кипящей H2SO4; образуется при взаимодействии H2S с растворами солей Ru(IV); используется для выделения РУТЕНИЙ из растворов при его получении в аналит. химии.

Пентафторид RuF5-темно-зеленые кристаллы; температура плавления 85,4 °С, температура кипения 227 °С; гигроскопичен; гидролизуется водой; получают взаимодействие Ru с F2 при 300-450 °С.

Трихлорид RuCl3-черные или коричневые кристаллы, т.возг. 777 °С, т. различные выше 500 °С; плотность 3,11 г/см3; —205 кДж/моль; не растворим в воде, растворим в соляной кислоте; получают взаимодействие Ru с Cl2 в присутствии СО при 330 °С; применяют при получении рутениевой черни и соединение Ru (карбонилов, рутеноцена и др.).

Рутенат(VI) калия K2RuO4-черно-зеленые кристаллы; т. различные 440 °С; растворим в воде и растворах щелочей, в кислотах диспропорционирует на Ru(IV) и Ru(VII); получают сплавлением РУТЕНИЙ с КОН и KNO3 или К2О2; промежуточные продукт при аффинаже РУТЕНИЙ, используется также для приготовления катализаторов на носителях.

"Рутениевая красная соль" [Ru3O2(NH3)14]Cl6•4H2O-красные кристаллы; растворим в воде; получают длительного нагреванием растворов соединение Ru(III) и NH3; применяют для гис-тологич. исследований животных и растит. тканей, как краску для фарфора. "Бурая соль" K4[Ru2OCl10]•H2O-бурые кристаллы; растворим в воде, не растворим в органических растворителях; получают взаимодействие RuO4 с раствором КCl в соляной кислоте или восстановлением K2RuO4 в соляной кислоте спиртом; промежуточные продукт при получении солей Ru(IV), Ru(OH)4, RuO2. Гексахлорорутенат(IV) аммония (NH4)2[RuCl6]-черные кристаллы; т. различные 360 °С; плохо растворим в во"де, растворим в неорганическое кислотах; получают взаимодействие RuO4 с насыщ. раствором NH4Cl в конц. соляной кислоте; промежуточные продукт при аффинаже РУТЕНИЙ, при получении RuO2.

Аквапентахлорорутенат(III) калия K2[Ru(H2O)Cl5]-темно-красные кристаллы; т. различные 180°С; растворим в воде и неорганическое кислотах; получают кипячением K4[Ru2OCl10] в смеси соляной кислоты и этанола; применяют при получении РУТЕНИЙ и соединение Ru(III).

Нитрозопентахлорорутенат(III) аммония (NH4)2[Ru(NO)Cl5]-малиново-красные кристаллы; т. различные 320 °С; растворим в воде; получают взаимодействие соединение Ru(III) или Ru(IV) с царской водкой и последующей удалением HNO3 и осаждением насыщ. водным раствором NH4Cl; промежуточные продукт при получении RuO2 и нитрозокомплексов Ru(IV). Нитрозотринитрорутений(III) [Ru(NO)(NO3)3]•H2O-темно-вишневое твердое гигроскопичное вещество; растворим в воде, кислотах, растворах щелочей, органических растворителях; получают взаимодействие RuO4 с конц. HNO3 при нагревании; образуется при переработке облученного ядерного топлива. Гидроксонитрозотетра-нитрорутенат(III) натрия Na2[Ru(NO)(NO2)4(OH)]•2H2O-оранжевые кристаллы; около 100°С обезвоживается, около 200 °С разлагается; раств. в воде, ацетоне, этаноле; получают взаимодействие соединение Ru(III) или Ru(IV) с насыщ. водным раствором NaNO2; применяют для нанесения рутениевых покрытий на металлы, керамику.

Пентакарбонил Ru(CO)5-летучая жидкость; температура плавления — 22 °С; не растворим в воде, растворим в органических растворителях; получают взаимодействие RuI3 с СО при 170°С (4,4 МПа) в присутствии Ag; применяют для нанесения рутениевых покрытий из газовой фазы на металлы, стекло, керамику. Ацетилацетонат Ru(CH3COCH2COCH3 )3 - кроваво-красные кристаллы; температура плавления 76,4 °С; не растворим в воде, растворим в органических растворителях; получают взаимодействие RuCl3 с ацетилацетоном и К2СО3; применяют для нанесения рутениевых покрытий из газовой фазы на металлы, стекло, кварц, керамику, для получения рутеноцена. См. также Рутенийорганические соединения.

Получение. Остатки после аффинажа шлиховой Pt или концентраты после переработки шламов электрорафинирования черновых Си и Ni сплавляют с ВаО2 или Na2O2, растворим в воде, на раствор действуют Cl2, отгоняют образовавшийся RuO4, который поглощают из газов соляной кислотой; затем осаждают (NH4)2 [RuCl6], прокаливают его до RuO2 и восстанавливают в токе Н2, получая рутениевый порошок 99,9%-ной чистоты. Выплавляют РУТЕНИЙ и его сплавы в индукц. печах (в тиглях из стабилизированного ZrO2 или электро-плавленного магнезита) либо в дуговых печах в среде Аr или в вакууме.

Значит. количества радиоактивного РУТЕНИЙ предполагается извлекать из радиоактивных отходов, образующихся при работе АЭС.

Применение. Легирующие добавки РУТЕНИЙ значительно повышают прочность, твердость, термодинамически и коррозионную стойкость сплавов. РУТЕНИЙ- компонент сплавов с Pt и Rh (для фильер, используемых в производстве стекловолокна и вискозы), с Ir, Os, W (для перьев авторучек), с Ir (для высокотемпературных термопар, эксплуатируемых до 2000 °С), с Pt и Pd (для изготовления износостойких деталей различные измерит. приборов, электроконтактов, ювелирных изделий). РУТЕНИЙ и его сплавы с Pd, нанесенные в виде черней на носители,-катализаторы гидрирования и дегидрирования органическое соединений. РУТЕНИЙ используют также для нанесения защитных покрытий на электрич. контакты. Радиоактивные 103Ru (T1/2 39,8 сут) и 106Ru (T1/2 1 ч)-изотопные индикаторы.

Мировое производство РУТЕНИЙ (без СНГ) не превышает 10 т/год.

Летучие и растворимые соединения РУТЕНИЙ вызывают аллергию, раздражают слизистые оболочки, могут вызывать их изъязвление. ПДК в воздухе рабочей зоны для RuO2 1 мг/м3.

РУТЕНИЙ открыл К. К. Клаус в 1844.

Литература: Синицын Н. М., в кн.: Благородные металлы я их заменители, Свердловск, 1971; Раевская М. В., Соколовская Е. М., Физикохимия рутения и его сплавов, М., 1979; Seddon E. А., Seddon K. R., The chemistry of ruthenium, Amst., 1984. H.M. Синицын.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
rossetti 798 555 м4 м50 zita
ударно-волновая терапия красноярск цены
джакузи энерджи
гамаки для дачи цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)