Rutenyum - Ruthenium

Rutenyum,  ₄₄ Ru

Rutenyum
Telaffuz	/ R Û θ Ben bir N i'nin ə m / ( roo- THEE -nee-əm )
Dış görünüş	gümüşi beyaz metalik
Standart atom ağırlığı A r, std (Ru)	101.07(2)
Periyodik tablodaki Rutenyum
Hidrojen Helyum Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen flor Neon Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Kükürt Klor Argon Potasyum Kalsiyum skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Demir Kobalt Nikel Bakır Çinko galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum niyobyum Molibden Teknesyum Rutenyum Rodyum paladyum Gümüş Kadmiyum İndiyum Teneke Antimon Tellür İyot ksenon sezyum Baryum lantan seryum Praseodimyum neodimyum prometyum Samaryum evropiyum Gadolinyum Terbiyum Disporsiyum Holmiyum erbiyum Tülyum İterbiyum lütesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Merkür (element) Talyum Öncülük etmek Bizmut Polonyum astatin radon Fransiyum Radyum Aktinyum toryum protaktinyum Uranyum Neptünyum plütonyum Amerika küriyum Berkelyum kaliforniyum Einsteinyum fermiyum Mendelevyum Nobelyum lavrensiyum Rutherfordyum dubniyum Seaborgiyum Bohriyum hassiyum meitneryum Darmstadtium röntgen Kopernik nihonyum flerovyum Moskova karaciğer Tennessine Oganesson Fe ↑ Ru ↓ Os teknesyum ← rutenyum → rodyum
Atom numarası ( Z )	44
Grup	grup 8
Dönem	5. dönem
Engellemek	d-blok
Elektron konfigürasyonu	[ Kr ] 4d 7 5s 1
Kabuk başına elektron	2, 8, 18, 15, 1
Fiziki ozellikleri
Faz de  STP	sağlam
Erime noktası	2607  K ​(2334 °C, ​4233 °F)
Kaynama noktası	4423 K ​(4150 °C, ​7502 °F)
Yoğunluk ( rt yakın  )	12.45 g / cm 3
sıvı olduğunda (  mp'de )	10.65 g / cm 3
Füzyon ısısı	38,59  kJ/mol
Buharlaşma ısısı	619 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	24.06 J/(mol·K)
Buhar basıncı P  (Pa) 1 10 100 1 bin 10 bin 100 bin de  T  (K) 2588 2811 3087 3424 3845 4388
atomik özellikler
oksidasyon durumları	-4, -2, 0, +1, +2, +3 , +4 , +5, +6, +7, +8 (hafif asidik bir oksit)
elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 2.2
iyonlaşma enerjileri
atom yarıçapı	ampirik: 134  pm
kovalent yarıçap	146±7 pm
Rutenyumun spektral çizgileri
Diğer özellikler
Doğal oluşum	ilkel
Kristal yapı	hegzagonal sıkı paket (hcp)
Ses hızı ince çubuk	5970 m/s (20 °C'de)
Termal Genleşme	6,4 µm/(m⋅K) (25 °C'de)
Termal iletkenlik	117 W/(m⋅K)
elektrik direnci	71 nΩ⋅m (0 °C'de)
Manyetik sıralama	paramanyetik
Molar manyetik duyarlılık	+39 x 10 -6  cm 3 / mol (298 K)
Gencin modülü	447 not ortalaması
Kayma modülü	173 not ortalaması
toplu modül	220 GPa
Poisson oranı	0.30
Mohs sertliği	6.5
Brinell sertliği	2160 MPa
CAS numarası	7440-18-8
Tarih
adlandırma	Rusya'nın 19. yüzyıl Latince adı olan Ruthenia'dan sonra
Keşif ve ilk izolasyon	Karl Ernst Claus (1844)
Rutenyumun ana izotopları
İzotop Bolluk Yarı ömür ( t 1/2 ) çürüme modu Ürün 96 Ru %5,54 kararlı 97 Ru eş 2,9 gün ε 97 Tc y - 98 Ru %1,87 kararlı 99 Ru %12.76 kararlı 100 Rupi %12.60 kararlı 101 Ru %17.06 kararlı 102 Ru %31.55 kararlı 103 Ru eş 39,26 gün β - 103 Rh y - 104 Ru %18.62 kararlı 106 Ru eş 373.59 gün β - 106 Rh
Kategori: Rutenyum görüş konuşmak Düzenle | Referanslar

Rutenyum a, kimyasal element ile sembolü Ru ve atom numarası 44 bir nadir geçiş metali ait platin grubunun bir periyodik tablonun . Platin grubunun diğer metalleri gibi, rutenyum da diğer kimyasalların çoğuna karşı inerttir. Baltık-Alman kökenli Rus asıllı bilim adamı Karl Ernst Claus , 1844 yılında Kazan Devlet Üniversitesi'nde elementi keşfetti ve Rusya'nın onuruna rutenyum adını verdi . Rutenyum genellikle platin cevherlerinin küçük bir bileşeni olarak bulunur ; yıllık üretim 2009'da yaklaşık 19 tondan 2017'de yaklaşık 35.5 tona yükseldi . Üretilen rutenyumun çoğu aşınmaya dayanıklı elektrik kontaklarında ve kalın film dirençlerinde kullanılıyor. Rutenyum için küçük bir uygulama, platin alaşımlarında ve bir kimya katalizörüdür . Rutenyumun yeni bir uygulaması, aşırı ultraviyole fotoğraf maskeleri için kapak katmanıdır. Rutenyum genellikle Ural Dağlarında ve Kuzey ve Güney Amerika'da diğer platin grubu metallerle birlikte cevherlerde bulunur . Sudbury, Ontario'dan çıkarılan pentlanditte ve Güney Afrika'daki piroksenit yataklarında küçük ama ticari olarak önemli miktarlar da bulunur .

özellikleri

Fiziki ozellikleri

Rutenyum, bir değerlikli beyaz sert metal bir üyesidir platin grubu ve bir Grup 8 , periyodik tablonun:

Z	eleman	Elektron/kabuk sayısı
26	Demir	2, 8, 14, 2
44	rutenyum	2, 8, 18, 15, 1
76	osmiyum	2, 8, 18, 32, 14, 2
108	hassiyum	2, 8, 18, 32, 32, 14, 2

Diğer tüm grup 8 elemanlarının en dış kabuğunda iki elektron bulunurken, rutenyumda en dıştaki kabuk sadece bir elektrona sahiptir (son elektron alt kabuktadır). Bu anomali komşu metaller olan niyobyum (41), molibden (42) ve rodyumda (45) gözlenir .

Kimyasal özellikler

Rutenyum dört kristal modifikasyona sahiptir ve ortam koşullarında kararmaz; 800 °C'ye (1.070 K) ısıtıldığında oksitlenir. Rutenyum, rutenatlar vermek üzere kaynaşmış alkalilerde çözülür ( RuO²⁻
₄), asitler (hatta aqua regia ) tarafından saldırıya uğramaz , ancak yüksek sıcaklıklarda halojenler tarafından saldırıya uğrar . Aslında, rutenyum oksitleyici ajanlar tarafından en kolay şekilde saldırıya uğrar. Küçük miktarlarda rutenyum, platin ve paladyumun sertliğini artırabilir . Korozyon direnci , titanyum rutenyum, küçük miktarda suyun eklenmesi ile önemli ölçüde artar. Metal, elektrokaplama ve termal ayrıştırma ile kaplanabilir . Bir rutenyum- molibden alaşımının 10.6 K'nin altındaki sıcaklıklarda süper iletken olduğu bilinmektedir . Rutenyum, +8 grup oksidasyon durumunu alabilen tek 4d geçiş metalidir ve o zaman bile orada daha ağır türdeş osmiyumdan daha az kararlıdır: bu, ikinci ve üçüncü sıra geçişinin bulunduğu tablonun solundan ilk gruptur. metaller kimyasal davranışta dikkate değer farklılıklar gösterir. Demir gibi ama osmiyumdan farklı olarak, rutenyum +2 ve +3 gibi düşük oksidasyon durumlarında sulu katyonlar oluşturabilir.

Rutenyum, molibdende görülen maksimumdan sonra 4d geçiş metallerinde erime ve kaynama noktalarında ve atomizasyon entalpisinde düşüş eğiliminde ilk olandır , çünkü 4d alt kabuğu yarıdan fazladır ve elektronlar metalik bağa daha az katkıda bulunur. ( Teknetyum , önceki eleman, nedeniyle yarı dolu [Kr] 4d için eğilim kapalı son derece düşük bir değere sahip ⁵ 5s ² o kadar 4d seri eğilim kapalı kadar olmasa da, yapılandırma manganez 3d geçiş serisi.) Daha hafif türdeş demirden farklı olarak, rutenyum oda sıcaklığında paramanyetiktir , çünkü demir de Curie noktasının üzerindedir .

Bazı yaygın rutenyum iyonları için asidik sulu çözeltideki indirgeme potansiyelleri aşağıda gösterilmiştir:

0,455 V	Ru 2+ + 2e -	↔ Ru
0,249V	Ru 3+ + e -	↔ Ru 2+
1.120V	RuO 2 + 4H + + 2e −	↔ Ru 2+ + 2H 2 O
1.563V	RuO2− 4+ 8H + + 4e -	↔ Ru 2+ + 4H 2 O
1.368V	RuO- 4+ 8H + + 5e -	↔ Ru 2+ + 4H 2 O
1.387V	RuO 4 + 4H + + 4e −	↔ RuO 2 + 2H 2 O

izotoplar

Doğal olarak oluşan rutenyum, yedi kararlı izotoptan oluşur . Ek olarak, 34 radyoaktif izotop keşfedilmiştir. Bu radyoizotoplardan en kararlı olanı 373.59 günlük yarılanma ömrü ile ¹⁰⁶ Ru, yarılanma ömrü 39.26 gün olan ¹⁰³ Ru ve yarılanma ömrü 2.9 gün olan ⁹⁷ Ru'dur .

On beş diğer radyoizotop , 89.93 u ( ⁹⁰ Ru) ila 114.928 u ( ¹¹⁵ Ru) arasında değişen atom ağırlıklarıyla karakterize edilmiştir . Bunların çoğu, ⁹⁵ Ru (yarı ömür: 1.643 saat) ve ¹⁰⁵ Ru (yarı ömür: 4.44 saat) hariç beş dakikadan daha az yarı ömüre sahiptir .

En bol izotop olan ¹⁰² Ru'dan önceki birincil bozunma modu elektron yakalama ve sonraki birincil mod beta emisyonudur . Birincil bozunum ürünü önce ¹⁰² Ru olduğu teknetyum ve primer bozunum ürünü sonra bir rodyum .

¹⁰⁶ Ru, bir uranyum veya plütonyum çekirdeğinin fisyon ürünüdür . Tespit edilen atmosferik ¹⁰⁶ Ru'nun yüksek konsantrasyonları, 2017'de Rusya'da bildirilmemiş bir nükleer kaza olduğu iddiasıyla ilişkilendirildi .

oluşum

Yerkabuğunda en bol bulunan 78. element olan rutenyum nispeten nadirdir ve trilyonda yaklaşık 100  parça bulunur . Bu element genellikle Ural Dağları'ndaki ve Kuzey ve Güney Amerika'daki diğer platin grubu metallerle birlikte cevherlerde bulunur . Sudbury , Ontario , Kanada'dan çıkarılan pentlanditte ve Güney Afrika'daki piroksenit yataklarında da küçük ama ticari olarak önemli miktarlar bulunur . Rutenyumun doğal formu çok nadir bir mineraldir (Ir, yapısında Ru'nun bir kısmının yerini alır).

Üretme

Her yıl yaklaşık 30 ton rutenyum çıkarılıyor ve dünya rezervlerinin 5.000 ton olduğu tahmin ediliyor. Madenden çıkarılan platin grubu metal (PGM) karışımlarının bileşimi , jeokimyasal oluşuma bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Örneğin, Güney Afrika'da mayınlı PGM'ler ortalama olarak %11 rutenyum içerirken, eski SSCB'de mayınlı PGM'ler sadece %2 içerir (1992). Rutenyum, osmiyum ve iridyum, küçük platin grubu metalleri olarak kabul edilir.

Rutenyum, diğer platin grubu metaller gibi, ticari olarak nikel , bakır ve platin metallerinin cevher işlenmesinden yan ürün olarak elde edilir . Bakır ve nikelin elektrorafinasyonu sırasında , gümüş, altın gibi asil metaller ve platin grubu metaller , ekstraksiyon için hammadde olan anot çamuru olarak çökelir . Metaller, besleme stoğunun bileşimine bağlı olarak çeşitli yöntemlerden herhangi biri ile iyonize çözünen maddelere dönüştürülür. Temsili bir yöntem, sodyum peroksit ile füzyon, ardından aqua regia içinde çözündürme ve klor ile hidroklorik asit karışımı içinde çözeltidir . Osmiyum , rutenyum, rodyum ve iridyum , aqua regia'da çözünmez ve diğer metalleri çözelti içinde bırakarak kolayca çökelir. Rodyum, erimiş sodyum bisülfat ile işleme tabi tutularak kalıntıdan ayrılır. Ru, Os ve Ir içeren çözünmeyen kalıntı, içinde Ir'nin çözünmediği sodyum oksit ile işlenerek çözünmüş Ru ve Os tuzları üretilir. Uçucu oksitlere oksidasyondan sonra, RuO
₄OsO'dan ayrılır
₄(NH çökelmesiyle ₄ ) ₃ RuC ₆ amonyum klorid ya da uçucu ozmiyum tetroksit organik çözücüler ile damıtma veya ekstraksiyonla. Hidrojen , amonyum rutenyum klorürü azaltmak için kullanılır ve bir toz elde edilir. Ürün, bir toz ya da metal, sonuçta hidrojen kullanılarak indirgenir sünger metal ile muamele edilebilir , toz metalurji teknikleri veya argon - ark kaynak .

Kimyasal bileşikler

Oksidasyon durumları 0 ila +8 rutenyum aralığının, ve -2. Rutenyum ve osmiyum bileşiklerinin özellikleri genellikle benzerdir. +2, +3 ve +4 durumları en yaygın olanlarıdır. En yaygın öncül, kimyasal olarak zayıf tanımlanmış ancak sentetik olarak çok yönlü kırmızı bir katı olan rutenyum triklorürdür .

Oksitler ve kalkojenitler

Rutenyum edilebilir okside için rutenyum (IV) oksit (Ruo ₂ , oksidasyon grubu +4) ile oksitlenebilir da kutu sodyum metaperiodat uçucu sarı yüzlü için rutenyum tetroksit , Ruo ₄ , yapısı ve benzer özelliklere sahip bir agresif, güçlü oksitleyici madde için osmiyum tetroksit . RuO ₄ çoğunlukla rutenyumun cevherlerden ve radyo atıklarından saflaştırılmasında bir ara madde olarak kullanılır.

Dipotasyum rutenat (K ₂ RuO ₄ , +6) ve potasyum perrutenat (KRuO ₄ , +7) de bilinmektedir. Osmiyum tetroksitin aksine, rutenyum tetroksit daha az kararlıdır ve seyreltik hidroklorik asidi ve etanol gibi organik çözücüleri oda sıcaklığında oksitlemek için bir oksitleyici ajan olarak yeterince güçlüdür ve kolayca rutenata indirgenir ( RuO²⁻
₄) sulu alkali çözeltilerde; 100 °C'nin üzerinde dioksiti oluşturmak için ayrışır. Demirden farklı olarak osmiyum gibi, rutenyum daha düşük +2 ve +3 oksidasyon durumlarında oksit oluşturmaz. Rutenyum , pirit yapısında kristalleşen diamanyetik yarı iletkenler olan di kalkojenitleri oluşturur . Rutenyum sülfit (RUS ₂ ) Mineral doğal olarak meydana laurit .

Demir gibi, rutenyum da kolayca oksoanyon oluşturmaz ve bunun yerine hidroksit iyonlarıyla yüksek koordinasyon sayıları elde etmeyi tercih eder. Rutenyum tetroksit, +7 oksidasyon durumunda rutenyum ile siyah potasyum perrutenat, KRuO ₄ oluşturmak üzere soğuk seyreltik potasyum hidroksit ile indirgenir . Potasyum perrutenat da potasyum ruthenate oksitlenmesiyle üretilebilir, K ₂ Ruo ₄ , klor gazı ile. Perrutenat iyonu kararsızdır ve su ile indirgenerek turuncu rutenatı oluşturur. Potasyum rutenat, rutenyum metalinin erimiş potasyum hidroksit ve potasyum nitrat ile reaksiyona sokulmasıyla sentezlenebilir .

M ^II Ru ^IV O ₃ , Na ₃ Ru ^V O ₄ , Na gibi bazı karışık oksitler de bilinmektedir.
₂Ru^V
₂Ö
₇, ve M^II
₂ln^III
Ru^V
Ö
₆.

Halidler ve oksihalidler

Bilinen en yüksek rutenyum halojenür, 54 °C'de eriyen koyu kahverengi bir katı olan heksaflorürdür . Su ile temas ettiğinde şiddetle hidrolize olur ve orantısızlaşarak düşük rutenyum florürlerin bir karışımını oluşturarak flor gazı açığa çıkarır. Rutenyum pentaflorür , aynı zamanda kolayca hidrolize olan ve 86,5 °C'de eriyen tetramerik koyu yeşil bir katıdır. Sarı rutenyum tetraflorür de muhtemelen polimeriktir ve pentaflorürün iyotla indirgenmesiyle oluşturulabilir . Rutenyumun ikili bileşikleri arasında, bu yüksek oksidasyon durumları yalnızca oksitlerde ve florürlerde bilinir.

Rutenyum triklorür , siyah α-formunda ve koyu kahverengi β-formunda bulunan iyi bilinen bir bileşiktir: trihidrat kırmızıdır. Bilinen trihalojenürlerden triflorür koyu kahverengidir ve 650 °C'nin üzerinde bozunur, tribromür koyu kahverengidir ve 400 °C'nin üzerinde bozunur ve triiyodür siyahtır. Dihalojenürlerden diflorür bilinmemektedir, diklorür kahverengidir, dibromid siyahtır ve diiyodür mavidir. Bilinen tek oksihalid, soluk yeşil rutenyum(VI) oksiflorür, RuOF _4'tür .

Koordinasyon ve organometalik kompleksler

Rutenyum çeşitli koordinasyon kompleksleri oluşturur. Örnekler, genellikle hem Ru(II) hem de Ru(III) için mevcut olan birçok pentaamin türevidir [Ru(NH ₃ ) ₅ L] ⁿ⁺ . Türevleri bipiridin ve -terpiridin iyi bilinenleri çoktur, lüminesan tris (bipiridin) rutenyum (II) klorür .

Rutenyum, karbon-rutenyum bağları ile çok çeşitli bileşikler oluşturur. Alken metatezi için Grubbs katalizörü kullanılır. Rutenosen yapısal olarak ferrosene benzer , ancak ayırt edici redoks özellikleri sergiler. Renksiz sıvı rutenyum pentakarbonil , CO basıncının yokluğunda koyu kırmızı katı trirutenyum dodekakarbonile dönüşür . Rutenyum triklorür karbon monoksit ile reaksiyona girerek RuHCl(CO)(PPh ₃ ) ₃ ve Ru(CO) ₂ (PPh ₃ ) ₃ ( Roper's kompleksi ) dahil olmak üzere birçok türev verir . İle alkoller içinde rutenyum triklorür çözüm ısıtılması trifenilfosfin verir tris (trifenilfosfin) rutenyum diklorür (RuC ₂ (PPh ₃ ) ₃ ), hidrid kompleks chlorohydridotris hangi dönüştürür (trifenilfosfin) rutenyum (ll) (RuHCl (PPh ₃ ) ₃ ).

Tarih

Altı platin grubu metalin tümünü içeren doğal olarak oluşan platin alaşımları Kolomb öncesi Amerikalılar tarafından uzun süre kullanılmış ve 16. yüzyılın ortalarından itibaren Avrupalı ​​kimyacılar tarafından bir malzeme olarak bilinse de, platin 18. yüzyılın ortalarına kadar platin olarak tanımlanmadı. saf eleman. Paladyum, rodyum, osmiyum ve iridyum içeren doğal platin, 19. yüzyılın ilk on yılında keşfedildi. Platin alüvyon kumlar Rus nehirlerin plakaları ve madalya ve darbında kullanım için hammaddeye erişim verdi moloz paralar Rus Empire kullanılabilir sikke platin üretimi 1828 Kalıntı başlayarak ve bu nedenle en çok araştırma hakkında bunlar Doğu Avrupa'da yapıldı.

Polonyalı kimyager Jędrzej Śniadecki'nin 1807'de Güney Amerika platin cevherlerinden 44 numaralı elementi ( kısa bir süre önce Vesta'nın keşfettiği asteroidden sonra "vestium" adını verdiği) izole etmesi mümkündür . 1808'de keşfiyle ilgili bir duyuru yayınladı. Çalışmaları hiçbir zaman doğrulanmadı. Ancak daha sonra keşif iddiasını geri çekti.

Jöns Berzelius ve Gottfried Osann yaklaşık Bunlar ham platin çözünmesi sonra kalan artıkları incelenmiştir 1827 yılında rutenyum keşfedilen Urallar'ın içinde kral suyu . Berzelius olağandışı metaller bulamadı, ancak Osann, pluranyum, rutenyum ve polinyum adını verdiği üç yeni metal bulduğunu düşündü. Bu tutarsızlık, Berzelius ve Osann arasında kalıntıların bileşimi hakkında uzun süredir devam eden bir tartışmaya yol açtı. Osann rutenyum izolasyonunu tekrarlayamadığı için sonunda iddialarından vazgeçti. Analiz edilen örneklerin Rusya'daki Ural Dağları'ndan gelmesi nedeniyle Osann tarafından "rutenyum" adı seçilmiştir. Adın kendisi Latince Ruthenia kelimesinden türemiştir ; bu kelime o zamanlar Rusya'nın Latince adı olarak kullanılıyordu.

1844 yılında, Baltık Alman asıllı Rus bilim adamı Karl Ernst Claus , Gottfried Osann tarafından hazırlanan bileşiklerin, Claus'un aynı yıl keşfettiği az miktarda rutenyum içerdiğini gösterdi . İçeri çalışırken Claus ruble üretiminin platin artıklarından rutenyum izole Kazan Üniversitesi , Kazan , onun ağır türdeş osmiyum olmuştu aynı şekilde kırk yıl önce keşfetti. Claus, rutenyum oksidin yeni bir metal içerdiğini gösterdi ve ham platinin aqua regia'da çözünmeyen kısmından 6 gram rutenyum elde etti . Claus, yeni elementin adını seçerken şunları söyledi: "Yeni gövdeye Anavatanımın onuruna rutenyum adını verdim. Onu bu adla çağırmaya her hakkım vardı çünkü Bay Osann rutenyumdan vazgeçti ve bu kelime henüz mevcut değil. kimyada." Bunu yaparken Claus, bir öğeye bir ülkenin adını vererek bugüne kadar devam eden bir akım başlattı.

Uygulamalar

2016 yılında 13,8'i elektrik uygulamalarında, 7,7'si katalizde ve 4,6'sı elektrokimyada olmak üzere yaklaşık 30,9 ton rutenyum tüketilmiştir.

Platin ve paladyum alaşımlarını sertleştirdiği için, istenen dayanıklılığı elde etmek için ince bir filmin yeterli olduğu elektrik kontaklarında rutenyum kullanılır . Rodyumdan benzer özelliklere ve daha düşük maliyete sahip olan elektrik kontakları, rutenyumun önemli bir kullanımıdır. Rutenyum levha, elektrokaplama veya püskürtme yoluyla elektrik kontağı ve elektrot ana metaline uygulanır .

Rutenyum dioksit kurşun ve bizmut ruthenates kalın film çip dirençleri kullanılır. Bu iki elektronik uygulama, rutenyum tüketiminin %50'sini oluşturmaktadır.

Rutenyum, küçük miktarların bazı özellikleri iyileştirdiği platin grubu dışındaki metallerle nadiren alaşımlanır. Titanyum alaşımlarına eklenen korozyon direnci, %0,1 rutenyum içeren özel bir alaşımın geliştirilmesine yol açtı. Rutenyum, jet motorlarındaki türbinleri içeren uygulamalarla birlikte bazı gelişmiş yüksek sıcaklıklı tek kristalli süper alaşımlarda da kullanılır . EPM-102 (%3 Ru ile), TMS-162 (%6 Ru ile), TMS-138 ve TMS-174 gibi, son ikisi %6 renyum içeren çeşitli nikel bazlı süper alaşım bileşimleri tarif edilmiştir . Dolma kalem uçları sıklıkla rutenyum alaşımı ile doldurulur. 1944'ten itibaren, Parker 51 dolma kalemi, %96,2 rutenyum ve %3,8 iridyum içeren 14K altın bir uç olan "RU" uçla donatıldı .

Rutenyum, yeraltı ve batık yapıların katodik koruması için ve tuzlu sudan klor üretme gibi işlemler için elektrolitik hücreler için kullanılan karışık metal oksit (MMO) anotlarının bir bileşenidir . Floresan bir rutenyum komplekslerinin kullanım bulmakta, oksijen ile söndürülür optode oksijen sensörleri. Rutenyum kırmızısı , [(NH ₃ ) ₅ Ru-O-Ru(NH ₃ ) ₄ -O-Ru(NH ₃ ) ₅ ] ⁶⁺ , pektin ve nükleik asitler gibi polianyonik molekülleri ışık mikroskobu için boyamak için kullanılan biyolojik bir lekedir. ve elektron mikroskobu . Rutenyum beta çürüyen izotop 106 göz tümörleri, esas olarak radyoterapide kullanılan malign melanom ve uvea . Rutenyum merkezli kompleksler olası antikanser özellikleri için araştırılmaktadır. Platin kompleksleri ile karşılaştırıldığında, rutenyum kompleksleri hidrolize karşı daha büyük direnç ve tümörler üzerinde daha seçici etki gösterir.

Rutenyum tetroksit , yağlı yağlar veya katı yağlar ile sebase kirletici maddelerle temas halinde reaksiyona girerek ve kahverengi/siyah rutenyum dioksit pigmenti üreterek gizli parmak izlerini açığa çıkarır.

Kataliz

Rutenyum içeren birçok bileşik, faydalı katalitik özellikler sergiler. Katalizörler uygun bir şekilde reaksiyon ortamında çözünür olanlar, homojen katalizörler ve heterojen katalizörler olarak adlandırılan çözünmeyenler olarak ikiye ayrılır .

Rutenyum nanoparçacıkları halloysit içinde oluşturulabilir . Bu bol mineral, doğal olarak, endüstriyel katalizde daha sonra kullanılmak üzere hem Ru nanokümesi sentezini hem de ürünlerini destekleyebilen, haddelenmiş nano tabakalardan (nanotüpler) bir yapıya sahiptir.

homojen kataliz

Rutenyum triklorür içeren solüsyonlar , olefin metatezi için oldukça aktiftir . Bu tür katalizörler, örneğin polinorbornen üretimi için ticari olarak kullanılmaktadır. İyi tanımlanmış rutenyum karben ve alkiliden kompleksleri, karşılaştırılabilir reaktivite gösterir ve endüstriyel süreçlere dair mekanik bilgiler sağlar. Grubbs katalizörler , örneğin ilaç ve ileri malzemelerin hazırlanmasında kullanılmıştır.

RuC ₃ katalize halka açma metatez polimerizasyon reaksiyonu polynorbornene veren ..

Rutenyum kompleksleri, transfer hidrojenasyonları için oldukça aktif katalizörlerdir (bazen "ödünç hidrojen" reaksiyonları olarak adlandırılır). Bu işlem için kullanılır enantioselektif hidrojenasyonu ait ketonlar , aldehitler ve iminlerin . Bu reaksiyon , Ryoji Noyori tarafından tanıtılan kiral rutenyum komplekslerinin kullanılmasından yararlanır . Örneğin, (simen) Ru (S, S-Ts DPEN ) katalize hidrojenasyon ve benzilden içine ( R, R ) -hidroksi benzoin . Bu reaksiyonda, format ve su / alkol H kaynağı olarak hizmet ₂ :

[ RuCl ( S , S -TsDPEN)(simen)]-katalizli ( R , R )-hidrobenzoin sentezi (verim %100, ee > %99)

Bir Nobel Kimya Ödülü 2001 yılında verildi Ryōji Noyori alanına katkıları için asimetrik hidrojenasyon .

2012 yılında, Masaaki Kitano ve ortakları, organik bir rutenyum katalizörü ile çalışarak, bir elektron donörü ve tersine çevrilebilir hidrojen deposu olarak kararlı bir elektriği kullanarak amonyak sentezini gösterdiler. Yerel tarımsal kullanım için küçük ölçekli, aralıklı amonyak üretimi, izole kırsal tesislerde rüzgar türbinleri tarafından üretilen güç için bir lavabo olarak elektrik şebekesi bağlantısının uygun bir alternatifi olabilir.

heterojen kataliz

Rutenyum destekli kobalt katalizörleri Fischer-Tropsch sentezinde kullanılır .

Gelişmekte olan uygulamalar

Bazı rutenyum kompleksleri , görünür spektrum boyunca ışığı emer ve güneş enerjisi teknolojileri için aktif olarak araştırılmaktadır . Örneğin, umut verici yeni bir düşük maliyetli güneş pili sistemi olan boyaya duyarlı güneş pillerinde ışık absorpsiyonu için rutenyum bazlı bileşikler kullanılmıştır .

Birçok rutenyum bazlı oksit, kuantum kritik nokta davranışı, egzotik süper iletkenlik ( stronsiyum rutenat formunda) ve yüksek sıcaklık ferromanyetizma gibi çok sıra dışı özellikler gösterir .

Mikroelektronikte rutenyum ince filmlerin uygulamaları

Nispeten yakın zamanda, rutenyum, mikroelektronik bileşenlerde diğer metallerin ve silisitlerin yararlı bir şekilde yerini alabilecek bir malzeme olarak önerilmiştir . Rutenyum tetroksit (RuO ₄ ), rutenyum trioksit (RuO ₃ ) gibi oldukça uçucudur . Rutenyumu (örneğin bir oksijen plazması ile) uçucu oksitlere oksitleyerek, rutenyum kolayca modellenebilir. Yaygın rutenyum oksitlerin özellikleri, rutenyumu mikro elektronik üretimi için gerekli olan yarı iletken işleme teknikleriyle uyumlu bir metal haline getirir.

Mikroelektronikte minyatürleşmeye devam etmek için boyutlar değiştikçe yeni malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Mikroelektronikte ince rutenyum filmler için üç ana uygulama vardır. Birincisi, tantal pentoksitin (Ta ₂ O ₅ ) veya baryum stronsiyum titanatın ((Ba, Sr)TiO ₃ , ayrıca BST olarak da bilinir ) her iki tarafında elektrotlar olarak ince rutenyum filmlerinin yeni nesil üç boyutlu dinamik rastgelelikte kullanılmasıdır. belleklere (DRAM'ler) erişin . Rutenyum ince film elektrot da kurşun zirkonat titanat üzerine yatırılır olabilir (Pb (Zr _x Ti _1-x ) O ₃ başka bir tür olarak, aynı zamanda PZT olarak da bilinir) RAM , ferroelektrik rasgele erişim belleği (FRAM). Platin, laboratuvar ortamlarında RAM'lerde elektrot olarak kullanılmıştır, ancak modellenmesi zordur. Rutenyum, kimyasal olarak platine benzer, RAM'lerin işlevini korur, ancak Pt modellerinin aksine kolayca. İkincisi, p-katkılı metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistörlerde (p-MOSFET'ler) metal kapılar olarak ince rutenyum filmler kullanmaktır. MOSFET'lerde silisit kapıları metal kapılarla değiştirirken , metalin önemli bir özelliği çalışma işlevidir . Çalışma işlevinin çevredeki malzemelerle eşleşmesi gerekir. p-MOSFET'ler için, rutenyum çalışma fonksiyonu, istenen elektriksel özellikleri elde etmek için HfO ₂ , HfSiO _x , HfNO _x ve HfSiNO _x gibi çevredeki malzemelerle eşleşen en iyi malzeme özelliğidir . Rutenyum filmler için üçüncü büyük ölçekli uygulama, bakır ikili şam işleminde TaN ve Cu arasında bir kombinasyon yapışma arttırıcı ve galvanik tohum tabakasıdır. Bakır, tantal nitrürün aksine rutenyum üzerine doğrudan elektroliz edilebilir. Bakır ayrıca TaN'a zayıf bir şekilde yapışır, ancak Ru'ya iyi yapışır. TaN bariyer tabakası üzerine bir rutenyum tabakası yerleştirilerek, bakır yapışması geliştirilecek ve bir bakır tohum tabakasının birikmesi gerekli olmayacaktır.

Önerilen başka kullanımlar da vardır. 1990'da IBM bilim adamları , ince bir rutenyum atomu tabakasının, bitişik ferromanyetik tabakalar arasında , diğer herhangi bir manyetik olmayan aralayıcı tabaka elemanından daha güçlü olan, güçlü bir anti-paralel bağlantı oluşturduğunu keşfettiler . Böyle bir rutenyum tabakası, sabit disk sürücüleri için ilk dev manyeto-dirençli okuma elemanında kullanıldı . 2001'de IBM, gayrı resmi olarak "pixie tozu" olarak adlandırılan ve mevcut sabit disk sürücüsü ortamının veri yoğunluğunun dört katına çıkmasına izin verecek olan rutenyum elementinin üç atom kalınlığında bir katmanını duyurdu.

Sağlık etkileri

Rutenyumun sağlık üzerindeki etkileri hakkında çok az şey bilinmektedir ve insanların rutenyum bileşikleri ile karşılaşması nispeten nadirdir. Metalik rutenyum inerttir ( kimyasal olarak reaktif değildir ). Rutenyum oksit (RuO ₄ ) gibi bazı bileşikler oldukça zehirli ve uçucudur.

Ayrıca bakınız

• 2017 sonbaharında Avrupa'da hava kaynaklı radyoaktivite artışı

Notlar

Referanslar

bibliyografya

• Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Elementlerin Kimyası (2. baskı). Butterworth-Heinemann . ISBN'si 978-0-08-037941-8.
• Haynes, William M., ed. (2016). CRC Kimya ve Fizik El Kitabı (97. baskı). CRC Basın . ISBN'si 9781498754293.

Dış bağlantılar

• Rutenyum , Videoların Periyodik Tablosunda (Nottingham Üniversitesi)
• Rutenyum nano katmanlı manyetik sensörler stabilize Arşivlenmiş 2016 Nisan 5 Wayback Makinası