Рутений в ювелирных изделиях что это

Опубликовано: 21.04.2024

Русский металл. Имя рутения не случайно созвучно с названием страны. 44-ый элемент таблицы Менделеева впервые обнаружен в Уральских горах. В 20-ых годах 19-го века там нашли платину .

Изучением образцов занялся Озаин – профессор Юрьевского университета. Он-то и обнаружил в слитках платины новый металл, дав ему латинское название.

На древнем языке Рутения означает Россия. В Академии наук об открытии сообщили в 1844-ом году. С тех пор минуло почти 2 столетия. Этого было достаточно, чтобы досконально изучить рутений.

Химические и физические свойства рутения

Будучи платиноидом, элемент рутений считается благородным. Драгоценный металл красив и тверд. Если золоту да серебру по шкале Мооса дают 4 балла, то рутению – 6,5. То есть, твердость элемента приближена к кварцу, представителями которого являются камни аметист, горный хрусталь, раухтопаз.

Твердость рутения сочетается с хрупкостью. Кристаллы металла легко толкутся в ступке, рассыпаясь в порошок. Разобьются агрегаты и при ударе, падении с высоты. Ускорение у такого падения не будет большим, ведь из всех платиноидов рутений самый легкий. Плотность металла составляет меньше 13-ти граммов на кубический сантиметр.

Плохо противостоя ударам, рутений отлично сопротивляется нагреву. Плавится металл при температуре в 2334-ре градуса Цельсия. Жидкость – не единственный итог нагрева.

Если воздействовать электрической дугой, или раскалить элемент на воздухе, он перейдет в газообразное состояние. Ему предшествует четырехокись рутения. Золотистые иглы быстро тают, издавая запах озона.

Если четырехокись преобразуется в жидкость, а не газ, любой контакт с органикой приведет к взрыву. Промышленники часто провоцируют его, ведь характер соединения позволяет выделить абсолютно чистый рутений.

Оксид рутения образуется при температуре не ниже 930-ти градусов. Это доказывает благородство металла. Он не покрывается налетом, не подвержен коррозии. Элемент, вообще, считается инертным.

В реакции вступает лишь в нестандартных условиях. В обычной же обстановке платиноид нерастворим даже в царской водке. Материал не берут не только отдельные кислоты и щелочи, но и их смеси.

С другими металлами 44-ый элемент взаимодействует при нагреве минимум до 400-от градусов Цельсия. При этих же условиях запускается реакция с хлором, нитратами и щелочами.

Рутений – химический элемент, способный быть катализатором. То есть, металл ускоряет или же замедляет реакции между другими веществами. Правда, из-за инертности, каталитические свойства элемента проявляются избирательно. Способность же становиться сверхпроводником – постоянное качество рутения. Нулевое сопротивление току – результат нагрева материала.

Предметом изучения химиков часто становится пара рутений-осмий. Интересно, так же, сравнение с родием и железом. На эти металлы 44-ый элемент похож по свойствам. Но, одна способность рутения делает его уникальным.

Платиноид может находиться сразу в 8-ми валентностях, постоянно их менять. Валентность – способность атома образовывать определенное количество связей с другими атомами. Получается, рутений способен присоединить от 1-го до 8-ми.

Применение рутения

У металла яркий блеск и приятный голубовато-серый тон. Элемент благороден и не окисляется. Это привлекает ювелиров . Однако, изделий из чистого рутения нет. Во-первых, элемент дефицитен, кроме России найден лишь на острове Борнео.

Во-вторых, платиноид хрупок, поэтому используется лишь в качестве лигатуры драгоценных сплавов . Они становятся более твердыми и износостойкими. Добавка присутствует, как правило, лишь в платиновых сплавах и лишь в изделиях известных брендов.

Причина – дороговизна рутения и сложность работы с ним из-за особой тугоплавкости. Зато, всего 0,1% 44-го элемента повышает стойкость к коррозии титановых украшений, прибавляет 1 балл прочности золоту или платине.

Рутений – добавка, способная придать золоту черный цвет. Нестандартно окрашенный сплав – писк моды. Затемняют золото и родием, но оттенок получается не столь насыщенным, как в случае с лигатурой из рутения. Любители дорогого шика готовы переплачивать за необычные украшения.

Красителями рутений, точнее, его соединения, стали так же в стекольной промышленности. Составы с 44-ым металлом добавляют и в некоторые элитные эмали. Есть даже флуоресцирующие покрытия. Своим свечением они обязаны как раз соединениям 44-го элемента.

Один из красителей взяла на вооружение медицина. Рутениевый красный способен выделить ткани, при их изучении, к примеру, под микроскопом. Последняя разработка – окрашивание опухолей. Это позволяет хирургам видеть каждую пораженную клетку.

Медики применяют рутений не только в качестве средства выявления пораженных тканей, но и в роли лекарства. Препараты на основе 44-го элемента разработаны для борьбы с туберкулезом и многими инфекциями, поражающими кожу.

Без рутения не обходится космическая отрасль. Топливные элементы спутников Земли в прямом смысле драгоценны. Они состоят из сплава 44-го металла с платиной.

Лишь такой состав по тугоплавкости способен выдерживать нагрузки на орбите. Стойкость рутения к нагреву сделала его, так же, сырьем для термопар. Их используют при замерах высоких температур.

В электронике используется чистая формула рутения. Металл наносят тонким слоем в качестве антикоррозийного покрытия, к примеру, на радиодетали . Напыление делает их, так же, химически неуязвимыми и снижает механический износ.

Добыча рутения

Мировые запасы металл оценены всего в 5000 тонн. При этом, рутений – отход. Имеется в виду, что элемент не добывают отдельно, а выделяют из остатков платинового производства.

Выделяют 44-ый металл и из осколков деления ядерных материалов. В их числе – плутоний, торий, уран. В остатках сгоревшего ядерного топлива можно найти 250 граммов рутения на каждую тонну.

На фото браслет из сплава, в состав которого входит рутений

Если прибегнуть к нейтронному облучению, 44-ый элемент удается добыть из технеция-99. Это один из ядерных изомеров металла. Как сырье для извлечения рутения используется редко, поскольку и сам пригождается человечеству. 99-ый технеций называют медицинским радиоизотопом. Он – основа многих процедур диагностики.

Цена рутения

В январе 2016-го года за грамм рутения просят около 115-ти рублей. Это данные с бирж цветных металлов, в частности, Лондонской биржи. Получается, 44-ый элемент дороже серебра , но дешевле других драгоценных металлов. Так, за грамм золота приходится выложить более 2700-от рублей. Осмий стоит 1000. Палладий на 300 рублей больше.

Пик цен на рутений пришелся на 2008-ой год. Тогда за 1 грамм просили более 800-от рублей. То есть, за 4-ре предшествующих года запросы продавцов выросли в 25 раз. Выборка сделана за последние 20 лет торгов. Практически до 300-от рублей ценник доходил в 2010-ом году.

В остальное время стоимость драгоценного сырья так и колебалась в районе 100-200-от рублей. Тем не менее, материал входит в 10-ку самых дорогих металлов, занимая в ней то 8-ю, то 9-ю позиции. Если учесть, что покупают элемент, в основном, промышленники, объемы их заказов исчисляются далеко не граммами, и далеко не сотнями рублей.

включайся в дискуссию

Поделись с друзьями

Что это такое?
Свойства
Где используется?
Перспективы производства
Интересные факты

Элементы таблицы Менделеева знакомы каждому, однако, с течением времени ученые открывают новые, а также подробно описывают свойства уже известных. Одним из примечательных и интересных открытий является рутений, который имеет уникальные магнитные свойства и поэтому очень важен для науки и современных технологий.

Что это такое?

Рутений считается самым легким из металлов группы платиновых, а также характеризуется меньшей благородностью. Открыл элемент профессор Озанн, которому были интересны исследования уральских драгоценных руд. Исследователь сделал вывод, что в руде, помимо платины, содержатся рутений, полуран, полином. Наименования элементы получили от Озанна, при этом рутений был назван в честь России. Отношение к работе профессора было довольно критичным, поэтому эксперименты химик проводил неоднократно.

Через несколько десятилетий работы Озанна заинтересовали профессора химии К. К. Клаусса из Казанского университета. Он разрабатывал собственные эксперименты для извлечения платины из драгоценной руды.

Практически всю свою жизнь положил на исследование данного многовалентного металла советский ученый С.М.Старостин. В ходе своей деятельности он сделал массу выводов о характерных особенностях рутения, а также о тяжести его отделения от урана и плутония.

Рутений относят к классу благородных металлов, его свойства имеют частичную схожесть с характеристиками железа и осмия. Элемент имеет 44-й номер в таблице Менделеева и находится в 8-й группе 5-го периода. Рутений имеет относительную атомную массу 101,07 а.е.м. В его электронную формулу входят 44 положительно заряженных ядра, внутри которых располагаются 44 протона, 57 нейтронов, а также 44 электрона, что движутся вокруг по 5-ти орбитам.

Свойства

Рутений – это не только металл, но и добавка, которая придает золоту черный цвет. Его электронная формула – 4s 2 p 6 d 7 5s 1, температура плавления – 2250 градусов Цельсия. Ученые утверждают, что этого металла в земной коре имеется около 5000 тонн. По этой причине, а также из–за трудной добычи благородный элемент стоит дорого. Свойства рутения отличаются от характеристик иных металлов, поэтому его ценят во многих отраслях промышленности. Вреден элемент может быть только в некоторых соединениях.

Химические

Химические свойства казанского металла считаются типичными для представителей платиновых. Это высокоинертный элемент таблицы Менделеева, у которого 7 естественных изотопов с высокой стабильностью и 20 искусственных, которые имеют массовые числа 92-113.

В условиях нормальной температуры рутений не подвергается окислению и коррозийным процессам, а также влиянию кислоты и щелочи. Если рутений нагреть до температуры 400 градусов по Цельсию, то он способен вступить в реакцию с хлором. Нагретый до 930 градусов металл может взаимодействовать с кислородом.

Есть металлы, которые вместе с рутением способны создавать сплавы с высокой устойчивостью – интерметаллиды. В соединениях благородный элемент проявляет валентность 0-8. Самыми значимыми соединениями с участием рутения считаются двуокись рутения, четырехокись рутения, сульфид рутения, а также его фторид.

В виде чистого металла рутений может использоваться как катализатор, имеющий высокую избирательную способность. Эта характеристика способствует тому, что благородный металл может быть использован для синтеза веществ органической и неорганической природы.

Ко всему прочему он может выступать прекрасным сорбентом для водорода.

Физические

Рутений – это красивый твердый металл, его окраска напрямую зависит от метода получения и может варьироваться от серо-голубой до серебристо-белой. Благодаря некоторым характеристикам элемент считается уникальным. Из-за чрезвычайной хрупкости рутений можно без труда растереть в руке, однако, при этом он имеет высокую твердость – 6,5 по 10-балльной шкале Мооса.

Рутений относят к самым легким металлам группы платиновых, его плотность составляет 12,45 г/см3. Данный элемент отличается тугоплавкостью – чтобы он перешел в жидкое состояние, потребуется температура 2334 градуса по Цельсию. Во время плавки в электродуге происходит испарение металлических частиц. Процедура высокотемпературного прокаливания на открытом воздухе влечет за собой улетучивание четырехокиси металла.

Рутений – это сверхпроводник. 44-й элемент характеризуется большим научным и практическим значением, так как считается интересным драгоценным металлом.

Где используется?

Благодаря тому, что рутений не окисляется, имеет приятную расцветку и блеск, его часто используют в ювелирных изделиях. При этом товаров из чистого металла не существует, так как он относится к дефицитным. Этот платиноид является хрупким, поэтому он применяется как лигатура драгоценного сплава.

Высокая стоимость рутения и его плохая плавкость способствуют его применению в качестве покрытия для украшений. Его присутствие в ювелирных изделиях способствует тому, что украшения из титана становятся стойкими к коррозии, а золотые и платиновые – более прочными. Рутений может быть использован в качестве добавки, которая окрашивает золото в черный цвет.

Соединения рутения нашли свое применение в стекольном производстве. Некоторые эмали содержат в своем составе благородный металл. Ко всему прочему рутений – это часть флуоресцирующего покрытия, которое светится благодаря его присутствию.

Медицина пользуется рутениевым красителем красного цвета. Он выделяет некоторые виды тканей, изучаемые под микроскопом.

Известно, что рутений окрашивает опухоли и позволяет их увидеть при исследовании человеческого организма. Благодаря ему врачи видят каждую из пораженных клеток. Рутений используют также при производстве лекарств от туберкулеза, а также инфекционных и кожных недугов. Без этого благородного металла сложно себе представить космическую промышленность.

Так как рутений стоек к нагреванию, он стал неотъемлемой частью сырья для термопар, которые применяются во время замеров высокой температуры. В электротехнической промышленности рутений используется в чистом виде. Этот металл наносится небольшим слоем на радиодетали для антикоррозийного эффекта. Благодаря такому напылению изделия характеризуются химической неуязвимостью, а также невысоким механическим износом.

Перспективы производства

Несмотря на то что мировые запасы рутения невелики и составляют 5000 тонн, металл считается отходом. Этот минерал не добывают в чистом виде, а выделяют в ходе платинового производства. Дорогой металл в основном закупается промышленниками, он ценен в настоящее время и будет цениться и дальше. На сегодняшний день известны случаи применения рутения для синтеза алмазов.

Уже сегодня этот благородный металл пытается конкурировать с платиной, иридием и родием. Ученые считают, что в будущем можно многого ожидать от применения рутениевого покрытия, которое увеличивает стойкость изделия к коррозии, механическим и химическим повреждениям. Такое уникальное свойство металла, как возможность к сорбированию и пропусканию водорода, в дальнейшем может применяться для получения чистого водорода.

Интересные факты

С металлом серебристого цвета связано много интересных фактов.

Рутений – это единственный металл, который в России вывели путем извлечения из минерального сырья.
До настоящего времени ни у кого не получалось добыть 100% устойчивый рутений, так как элемент характеризуется высокой химической активностью.
Рутений – очень тугоплавкий металл, в этой характеристике ему уступают только рений, осмий, молибден, иридий, вольфрам, тантал, ниобий.
Уникальность рутения заключается в его многовалентности, он имеет возможность к проявлению в 9 разных валентностях.
Данный благородный металл невозможно растворить в кислоте и «царской водке».
Этот элемент считается единственным, который имеет возможность к связыванию воздушного азота в химическое соединение. Такую способность имеют некоторые виды бактерий.
В природе встречается одно вещество с рутением – лаурит.
Относительно большое количество рутения находится в России, Канаде и США.
Рутений – это редкий высоковалентный металл с уникальными свойствами. Его высший оксид считается довольно ядовитым веществом.

В виде сильного окислителя рутений способен вызвать возгорание пожароопасных веществ.

В следующем видео вас ждет дополнительная информация о рутении.

В Средневековье европейцы Русь называли Рутенией. Для них эти земли были территорией «непокорных племён», «дикарей и язычников», непонятных и непредсказуемых народов.

Наш нынешний герой назван в честь Рутении очень «в точку». Металл до сих пор во многом загадочный, необъясненный и иногда взрывоопасный — как сама Россия. Так что К. Клаус, давший название платиноиду, попал «в яблочко».

Карл Карлович Клаус, «папа» рутения

В истории изучения платиноидов выделяются несколько ученых. Среди них К. Клаус — химик, фармацевт, философ.

Совсем малышом он остался сиротой. Жил в нищете, даже гимназию не закончил, но отличался любознательностью и учился сам. Потому сумел сдать экзамен на фармацевта. Переехал в Казань, стал заведовать аптекой. В 32 года, будучи женатым, имея трех детишек, решил продолжить учебу.

У талантливых людей широкий круг интересов. Клаус занялся ботаникой, исследовал растения заволжских степей. А когда учился (семью-то кормить надо было), работал лаборантом.

Закончил Дерптский университет, защитил диссертацию, и снова уехал в Казань. Тут возглавил химическую лабораторию в Казанском университете — и увлекся химией.

Хорошему игроку и карта идет. В 1840 году в университет прислали платиновую руду, и начались исследования.

Клаус писал о своем открытии:

«Более целого года трудился я над этим предметом, но наконец открыл легкий и верный способ добывания его в чистом состоянии. Этот новый металл, который мною был назван рутением в честь нашего Отечества».

Удивительные свойства

Характеристики рутения во многом парадоксальны. Часть химиков считает, что свойства металла зависит от … метода получения платиноида. Проблема в том, что действенного способа очистки рутения от примесей до сих пор нет. Ученые и исследователи облизываются при мысли о свойствах (теоретических) капризного платиноида. Но до сих пор получить химически чистый рутений не получилось.

Свойства атома
Название, символ, номер	Рутений / Ruthenium (Ru), 44
Атомная масса (молярная масса)	101,07(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d7 5s1
Радиус атома	134 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	125 пм
Радиус иона	(+4e) 67 пм
Электроотрицательность	2,2 (шкала Полинга)
Электродный потенциал
Степени окисления	+3, +4, +6, +8, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	710,3 (7,36) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	12,41 г/см³
Температура плавления	2334 °C[2] (2607 K, 4233 °F)
Температура кипения	4077 °C[2] (4350 K, 7371 °F)
Уд. теплота плавления	(25,5) кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,0[2] Дж/(K·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
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 117,0 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-18-8

Газопоглощение у металла потрясающее. Один объем металла способен поглотить больше 1500 объемов водорода; с немного меньшим аппетитом он «съедает» азот, не откажется и от некоторых неметаллов.

Немного химии

Это не урок, и оценок ставить не будем (если понравится статья — поставьте оценку вы и поделитесь с друзьями, нам будет приятно).

Вспомним таблицу Менделеева. В ней представлены все химические элементы, существующие на Земле. Буквально все, что вас окружает и (уж простите) вы сами состоит из этих элементов, аккуратно собранных в таблице Менделеева.

Таблица не только расставляет в порядок элементы, она дает возможность обобщать элементы в группы по схожим признакам. Рутений относится к VIII группе таблицы и удобно устроился в семействе из шести металлов. Все они занимают свои места-клеточки в таблице Менделеева, у каждого есть порядковый номер.

Платиноиды (металлы платиновой группы) находятся в клеточках под номерами 44, 45, 46 и 76, 77, 78.

Какой он, рутений

Химические свойства мало отличаются от его платиновых «собратьев».

Рутений — элемент «высокомерный», с кем попало не связывается. Химики скажут, что металл отличается высокой химической стойкостью. Кислоты, щелочи, даже царскую водку рутений игнорирует. Единственный галоген, с которым платиноид реагирует, это фтор.

В соединениях проявляет степени окисления +3, +4, +6, +8, реже +1, + 2, +5, +7.

Рутений металл хрупкий, все попытки провести механическую обработку заканчиваются одинаково — разрушением слитка. Ученые обнадеживают — это потому, что металл недостаточно чистый; удалить из него примеси, и свойства рутения покажут себя в полной красе.

Металл неохотно открывает свои тайны; его температуры плавления (2334°С) и кипения (4077°С) были установлены недавно. А ведь металл открыт в 1844 году.

Кристаллическая решетка гексагональная.

Ау, рутений, где ты?

Распространенность металла в земле прискорбно мала. Среднее содержание рутения в земной коре 0,0000005% от массы Земли. Немного выше содержание металла в ультраосновных изверженных породах. Есть металл в сульфидных медно-никелевых рудах.

Известно два минерала, содержащих рутений. Это лаурит, сульфид рутения. Его химическая формула RuS2, и рутенарсенид (RuAs). В природе редки, промышленного интереса не представляют.

Добыча платиноида производится чаще всего из коренных или россыпных платиновых и из полиметаллических руд.

Страны, добывающие рутений (в порядке по количеству извлекаемого металла):

ЮАР;
США;
Россия;
Зимбабве;
Китай.

Разделим платиноиды

Рутений добывают из отходов производства платины. Малоотходное производство, милое дело.

Побочным плюсом использования атомной энергетики стала…добыча рутения.

Источником энергии на АЭС являются ТВЭЛы и ТВС (тепловыделяющие элементы, которые собирают в длинные «карандаши» — тепловыделяющие сборки).

Отработанные ТВС не только создают проблему хранения и утилизации. В продуктах деления «начинки» ТВЭЛов содержится рутений, причем в немалом количестве — более 200 грамм на тонну отработанного топлива.

Хотя, честно говоря, это не стабильные, а радиоактивные изотопы металла.

Отработанные тепловыделяющие сборки (ТВС) помещают в специальные хранилища. Вот оттуда радиоактивный рутений начинает рваться наружу. С этим борются, но процесс этот сложный, победа зачастую за беглецом. В этом случае изотоп попадает в атмосферу, оседает на землю.

Применение: от химической промышленности до криминалистики

Сразу скажем, что в ювелирном деле платиноид бесполезен.

Применение металла в электрохимической и химической промышленности необходимо и оправдано.

Рутениевые катализаторы используют в системах очистки космических аппаратов.
Металл применяются в металлургии как легирующая добавка. Такие сплавы необходимы в изготовлении турбин реактивных аппаратов, деталей ракет, работающих в условиях высоких температур.
Газопоглотительные способности рутения дали возможность изобрести технологии получения графена. Он может использоваться как сверхчувствительный сенсор в обнаружении отдельных молекул веществ. Перспективная область — применение графенов в суперконденсаторах (ионисторах). Фотодетекторы и светодиоды новых типов ждут графенов.
Поможет рутений криминалистам. Из его соединений получают пудру, способную обнаружить очень слабые следы отпечатков.
Добавление металла в краску позволит окрашенной поверхности поглощать солнечную энергию — это еще одна отрасль применения металла, солнечная энергетика.
Покрытие рутением изделий и материалов удлиняет срок их службы.

В общем, на рутений ученые возлагают много надежд.

Купить металл недорого

Самая высокая цена за грамм металла держалась в 2007 году (около 28 $).

Нынешний рост цен спровоцирован спросом на металл в Китае и других азиатских странах.

Специалист по минералогии. Закончила Санкт-Петербургский горный университет. Имею большую коллекцию различных камней и могу рассказать о не обычных свойствах минералов. Пожалуйста оцените статью и поделитесь с друзьями! Пишите комментарии - обязательно отвечу!

Этот металл – самый неординарный в платиновом семействе. Он довел до отчаяния или нервного срыва не одного исследователя. Закономерно, что рутений был изучаем последним из платиноидов. Его название напрямую связано с Россией.

Что представляет собой
Как был открыт металл
Физико-химические характеристики
Металл в природе
Где добывается
Технологии получения
Где используется
Промышленность
Ювелирное дело
Чем интересен для ученых
Биологическое воздействие
Цены

Что представляет собой

Рутений – это благородный металл платиновой группы. В таблице Менделеева это элемент с порядковым номером 44. Располагается компактно рядом с другими платиноидами.

Формула отсутствует: это простое вещество. Состоит из семи стабильных изотопов.

Международное обозначение – Ruthenium (Ru).

Выглядит как типичный металл: голубовато- либо светло-серый цвет дополнен ярким серебристым блеском.

Как был открыт металл

Рутений попал в сферу интересов ученых к середине 19 века, когда на Урале началась платиновая лихорадка.

Однако история оказалась сложной:

В 1827 году немецкий химик, профессор Дерптского университета Готфрид Озанн завершил цикл работ по «распаковке» уральской руды. Обнаружилось наличие трех неизвестных науке металлов, которые он назвал полин, полуран, рутений.
Достижение не нашло отклика у коллег: большинство сочло это ошибкой. А полученное вещество – плохо очищенным платиноидом иридием.
Повторить опыты Озанна взялся спустя 13 лет Карл Клаус – этнический немец, родившийся в России и ставший профессором Казанского университета. Ему ассистировал польский ученый Анджей Снядецкий.
Спустя четыре года (1844) они представили около 6 граммов рутения. Так был открыт новый элемент и подтвердились результаты Озанна.
Ученые исследовали физические, химические свойства, установили атомную массу, количество рутения – 1,1%.

Металл назван в честь страны, где впервые был обнаружен. Так предложил первооткрыватель Готфрид Озанн. Россия заняла место в таблице Менделеева.

Ruthenia – латинизированный вариант топонима Россия. Так государство именовалось Европой до 15 века.

По другой версии, первым изучал этот химический элемент все тот же Снядецкий еще в 1809 году. Он назвал новый элемент вестием – в честь астероида Веста, открытого двумя годами ранее.

Всю жизнь посвятил изучению металла советский ученый С.М.Старостин.

Физико-химические характеристики

Рутений наделен характеристиками, свойственными другим платиноидам: повышенная твердость (6,5 по Моосу), стойкость к химическим субстанциям, включая агрессивные.

Свойства атома
Название, символ, номер	Рутений / Ruthenium (Ru), 44
Атомная масса (молярная масса)	101,07(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d7 5s1
Радиус атома	134 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	125 пм
Радиус иона	(+4e) 67 пм
Электроотрицательность	2,2 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	+3, +4, +6, +8, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	710,3 (7,36) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	12,41 г/см³
Температура плавления	2334 °C (2607 K, 4233 °F)
Температура кипения	4077 °C (4350 K, 7371 °F)
Уд. теплота плавления	(25,5) кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,0 Дж/(K·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
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 117,0 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-18-8

Есть отличительные признаки:

Эффективный сорбент водорода: рутениевый кубик с ребром в 1 см способен впитать 1500 см3 водорода. Это почти вдвое больше, чем у палладия (940 см3), признанного эталоном по данной характеристике.
Интересны свойства четырехвалентной окиси рутения. Внешне это желтые с золотистостью иголки. Даже при комнатной температуре (25°С) истаивают до жидкости, источая запах озона. Без этого компонента невозможно отделение рутения от других металлов и максимальная очистка.

Металл хрупок, легко истрирается до порошка.

Металл в природе

По распространенности рутений едва ли не самый редкий из благородных металлов: его доля в земной коре – 1х2-6%. В 200 раз больше вещества содержат метеориты.

Общая масса разведанных запасов рутения оценивается в 5 тыс. тонн.

Минерал находят по следующим маркерам:

Коренные залежи или россыпи платиноносных пород.
Месторождения медно-никелевых руд.
Залежи лаурита и рутенарсенида.

Лаурит и рутенарсенид – собственные минералы рутения. Первый темный, плотный, насыщен рутением. Оба чрезвычайно редки.

Где добывается

Рутений добывают там же, где платину или платиноиды:

ЮАР;
Зимбабве;
Россия;
Китай;
США.

Главный поставщик сырья – Южно-Африканская Республика.

Ежегодный мировой показатель добычи рутения – 17-21 тонна.

Технологии получения

Рутений извлекают из платиновой либо никелево-медной руды. Причем делают это, когда сырье «очищено» от других ценных элементов. То есть основной источник металла – отходы, оставшиеся в результате очистки платины или металлов ее группы. Полный цикл (включая обогащение руды и термохимическое воздействие), занимает полтора месяца.
Второй источник – содержимое отработанных ТВЭЛов, отходы ядерного производства. Материалом служат уран, торий, плутоний. Тонна продукта радиоактивного распада содержит до 250 граммов рутения.
Третий – изотоп технеция, облученный потоком нейтронов.

Где используется

Благородный металл востребован как самодостаточный элемент и компонент сплавов.

Промышленность

Главный потребитель металла.

Его забирают следующие отрасли:

Производство электроники.
Электрохимия.
Химическое производство.

Эти направления используют 90% сырья.

Химики ценят металл за инертность и свойства катализатора:

Он наделен уникальным свойством избирательности в реакциях. За это востребован при синтезировании органических и неорганических веществ.
В паре с ним каталитическая активность платины повышается.
Рутениевые соединения используются как суперокислители, пигменты в составе стекла, эмалей.

Без рутения как элемента сплавов не обходятся передовые отрасли:

Из них делают узлы, контакты приборов повышенной точности для нужд радио-, электро-, аэрокосмической техники, оборонного комплекса. Для этого достаточно 1,1-4,9% рутения в сплаве.
0,1% рутения, добавленная к титану, кратно повышает антикоррозионные свойства последнего.
Рутениево-платиновый симбиоз – материал для изготовления топливных систем, систем по очистке воды на космических кораблях.
Тугоплавкий металл добавляют в сплавы при изготовлении приборов, замеряющих сверхвысокие температуры.

Чистым рутением покрывают особо важные детали, чтобы сделать их устойчивее механически, химически.

Ювелирное дело

В ювелирных изделиях применение металла двояко: как укрепляющего компонента сплава и прочного покрытия.

Изделия из сплавов с рутениевой лигатурой надежны, прочны, что важно для украшений, испытывающих повышенные нагрузки (кольца, перстни, браслеты).

Покрытие рутением создает на поверхности изделия пленку в гамме оттенков от графита до черноты.

Вместе с родием они создают элитарное чёрное золото.

Чем интересен для ученых

Рутений околдовывал многие поколения ученых. Выяснилось, что некоторые его характеристики почти копируют платиноиды родий и осмий, другие – железо.

Но и через почти двести лет после открытия элемента вопросы остаются:

Главное препятствие создает валентность. У рутения она восьми видов. Это не самое «страшное». Во время опытов валентность спонтанно, неожиданно меняется.
Нестандартны каталитические возможности. Ручаться за исход процесса сложно: металл сам «решает», какому элементу помогать ускоряться, какому нет.

Поэтому не удается пока получить стойкий чистый металл.

Эти обстоятельства только раззадоривают ученых, особенно молодежь. Они намерены приручить своенравный металл. Особо привлекательные направления – полное и экономически оптимальное извлечение элемента из минералов, шлама, ядерных отходов.

Биологическое воздействие

Как и платина, нанодозы рутения присутствуют в тканях биологических организмов (у человека это мышцы).

Металл, его соединения биологически активны. Данное свойство используют дерматологи, онкологи, фтизиатры.

На особом счету неорганический краситель, известный как «рутениевый красный». Он контрастно выделяет ткани, другие биологические субстанции, исследуемые под микроскопом.

Однако есть опасные для человека соединения:

Диоксид. Весьма ядовит, вызывает рвоту, приступы удушья. Провоцирует аллергию, язвы на слизистых оболочках.
Четырехвалентная окись. Воздействия органики (например, спирта) или нагрева выше 100°С достаточно, чтобы прогремел взрыв.

Это нужно учитывать, если в семье есть поклонники домашних химических опытов. Такие субстанции хранят в специальных емкостях.

Рутений недорог: в семействе благородных металлов цена за грамм меньше только у серебра.

В декабре на биржах за 1 грамм металла давали 636 руб. ($8)

За последние двадцать лет она выросла в 14 раз.

Рутений – ярчайший представитель семейства металлов платиновой группы. Этот драгоценный металл может иметь, в зависимости от способа извлечения, как сияющий серебристо-белый цвет, так и приглушенный матово-серый.

Свое название рутений получил в честь России – страны, где он был открыт. В переводе с латинского «Ruthenia» означает «Россия».

История открытия рутения

Впервые рутений был обнаружен в 1827 году немецким ученым-химиком Готфридом Озанном, который извлекал новые химические элементы из платиносодержащих уральских руд. В результате данной работы, в числе трех новых металлов был обнаружен рутений. Однако мэтр науки, швед Берцелиус отверг работу Озанна, сказав, что он допустил ошибку, и рутений не может содержаться в осадке. Таким образом, открытие рутения забросили на 13 лет.

В 1844 году немец Карл Клаус, профессор Казанского университета, живший в России с рождения, принял решение о повторении исследований Озанна, и на суд Берцелиуса были предоставлены сведения о получении металла рутения из сырой платины. Уже в 1845 году Мировой наукой было признано новое открытие российского ученого – драгоценный металл рутений.

Спустя столько лет рутений полностью не изучен, и продолжает привлекать к себе ученых, открывая им все новые свойства.

Свойства рутения

Рутений наделен лучшими свойствами платиноидов, а именно, супертвердостью и невероятной стойкостью к воздействию других химических веществ. Металл обладает твердостью 6,5 по шкале Мооса, что превышает твердость платины. По тугоплавкости рутений занимает 8 место, уступая осмию и иридию. Плавится этот драгоценный металл при температуре 2334?С.

Рутений интересен еще и тем, что может принимать разные валентные состояния, причем легко и непредвиденно, что озадачивает химиков, по сей день изучающих этот уникальный металл.

Мировой запас рутения - всего пять тысяч тонн, а в земной коре – 0, 0000005%. В основном этот редкий металл содержат отходы платинового производства. Кроме того, рутений присутствует в качестве примеси в полиметаллических рудах, в минералах лазурите и рутенарсениде, и в продуктах распада радиоактивных металлов, где на тонну обработанного топлива приходится 250г этого редкого металла.

Добыча и применение рутения

Добывают рутений Россия, Канада и ЮАР. Основной поставщик этого драгоценного металла – ЮАР. Каждый год в мире добывают 17-21 тонну рутения.

В основном рутений использует электронная промышленность. Второе место по применению рутения за электрохимической отраслью, а третье – за химическим производством. Остальные отрасли используют рутений в количестве не более 10%.

В ювелирной отрасли рутений используют крайне редко. В основном его добавляют в сплавы для увеличения их прочности, или же покрывают им ювелирные изделия, чтобы повысить их прочность.

Химическая промышленность ценит рутений за его уникальную способность не вступать в реакцию с другими веществами, а также за его кристаллические свойства.

Также рутений используется в электротехнической, радиотехнической и аэрокосмической отраслях. Рутениевые сплавы служат для изготовления деталей и сплавов для особо точных приборов. К примеру, рутений применяют в производстве компасов, а именно, компасных игл, которые становятся благодаря этому металлу упругими и высокопрочными.

Рутений является и биологически активным элементом, что позволяет использовать его соединения при лечении онкологических и кожных заболеваний.

Автор: Виктория Голдина, дата публикации: 16.12.2010
Дата обновления: 15.03.2018
Перепечатка без активной ссылки запрещена

Вы можете приложить к своему отзыву картинки.

Читайте также: