РУТЕ́НИЙ [тэ́], -я; м. Химический элемент (Ru), твёрдый серовато-белый металл (входит в состав многих сплавов, применяется для изготовления ювелирных изделий, лабораторной посуды и др.).
◁ Руте́ниевый, -ая, -ое.
* * *
руте́ний (лат. Ruthenium), химический элемент VIII группы периодической системы, относится к платиновым металлам. Назван от позднелатинского Ruthenia - Россия (открыт К. К. Клаусом). Плотность 12,45 г/см3, tпл 2334°C, tкип 4077°C. Входит в состав сплавов, обладающих высокой твёрдостью и стойкостью против истирания; катализатор многих химических реакций.
* * *
РУТЕНИЙ - РУТЕ́НИЙ (лат. ruthenium, от латинского названия России Ruthenia), Ru (читается «рутений»), химический элемент с атомным номером 44, атомная масса 101,07. Природный рутений состоит из семи стабильных изотопов: 96Ru (5,7% по массе), 98Ru (2,2%), 99Ru (12,8%), 100Ru (12,7%), 102Ru (31,3%) и 104Ru (18,3%). Конфигурация двух внешних электронных слоев 4s2p6d75s1. Степени окисления +3, +4, +6 и +8 (валентности III, IV, VI и VIII).
Расположен в VIIIB группе, в 5 периоде периодической системы. Входит в триаду рутений-родий (см. РОДИЙ)-палладий (см. ПАЛЛАДИЙ (химический элемент)) и является химическим аналогом платины (см. ПЛАТИНА).
Радиус атома 0,134 нм, радиус ионов: Ru3+ - 0,082 нм (координационное число 6), Ru4+ - 0,076 нм (6), Ru5+ - 0,071 нм (6), Ru 7+ - 0,052 нм (4), Ru 8+- 0,050 нм (4). Энергии последовательной ионизации 7,366, 16,76, 28,47 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,42.
История открытия
В 1844 в Казанском университете К. К. Клаус выделил из уральской самородной платины 6 г неизвестного ранее металла. Он определил его атомную массу, исследовал химические свойства и дал название.
Нахождение в природе
Рутений - редкий рассеянный элемент. Содержание в земной коре менее 5·10-7%. Сопутствует платиновым металлам. Образует два собственных чрезвычайно редких минерала - лаурит RuS2и рутенарсенид RuAs. Как примесь присутствует в некоторых полиметаллических рудах, например, в халькопирите (см. ХАЛЬКОПИРИТ).
Получение
Источник рутения - остатки, образующиеся после очистки платины или шлам, возникающий при электрохимическом рафинировании Cu (см. МЕДЬ) и Ni (см. НИКЕЛЬ). Эти материалы подвергают сначала окислительному сплавлению с использованием пероксидов бария Ва2О2 или натрия Na2O2. Полученный сплав растворяют в воде и обрабатывают раствор сильным окислителем - газообразным хлором.
Образовавшийся при этом летучий оксид рутения RuO4 отгоняют из раствора при нагревании. Отогнанный тетраоксид поглощают соляной кислотой и осаждают из полученного раствора хлоррутенат аммония (NH4)2[RuCl6]. Осадок прокаливают. Образовавшийся после прокаливания RuO2восстанавливают до свободного металла водородом (см. ВОДОРОД).
Физические и химические свойства
Рутений - блестящий серебристый металл.
Обладает гексагональной кристаллической решеткой, параметры решетки а = 0,27054 нм, с = 0,42825 нм. Плотность 12,45 кг/дм3. Температура плавления рутения 2250°C, температура кипения ок. 4900°C.
По химическим свойствам - типичный платиновый металл. Стандартный электродный потенциал пары Ru2+/Ru0 +0,45 В. Компактный рутений не окисляется кислородом воздуха при нагревании до 930°C, не реагирует с растворами сильных минеральных кислот и щелочей. Порошкообразный рутений при нагревании реагирует с кислородом с образованием диоксида рутения RuO2. Со многими металлами рутений образует сплавы, с некоторыми металлами - интерметаллиды.
Известно несколько оксидов рутения. При взаимодействии K2RuO4 c гидроксидом калия КОН и газообразным хлором, а также при действии на K2RuO4 перманганата калия KMnO4 или других сильных окислителей возникает легколетучий тетраоксид RuO4. Температура плавления золотисто-желтых кристаллов этого оксида +25,5°C, температура кипения +27°C. При нагревании выше 100°C он разлагается с отщеплением кислорода.
Прокаливанием на воздухе такой соли рутения, как (NH4)2[RuCl6], или гидроксида рутения Ru(OH)4 получается темно-синий порошок диоксида рутения RuО2. Он нерастворим в воде, кислотах и щелочах. При его сплавлении с основными оксидами типа SrO, BaO, PbO и другими образуются рутенаты SrRuO3, BaRuO3 и PbRuO3.
Для рутения в разных степенях окисления характерно образование комплексных соединений. При длительном нагревании растворов соединений трехвалентного рутения в аммиачной среде образуется «красная рутениевая соль» состава [Ru3O2(NH3)14]Cl6·4H2O. Взаимодействием RuO4 c раствором хлорида калия в среде соляной кислоты получают «бурую соль» состава K4[Ru2OCl10]·H2O - промежуточное вещество при извлечении рутения из природных материалов. Некоторые комплексы рутения позволяют химически связать даже такое химически инертное вещество, как атмосферный азот. В 1962 было получено комплексное соединение рутения с молекулярным азотом его состав: [(NO)(NH3)4RuN2Ru(NH3)4(NO)]Cl6. Позднее были синтезированы более простые комплексы рутения с молекулярным азотом, например, [Ru(NH3)5N2]Cl2При переработке облученного ядерного горючего рутений обычно извлекают в виде комплексного соединения состава [Ru(NO)(NO3)3]·H2O.
Применение
Рутений входит в состав сплавов с платиной и иридием, используемых для изготовления фильер при получении стекловолокна и вискозы. Сплав рутения с иридием, осмием и вольфрамом применяется при изготовлении перьев высококачественных авторучек. Коррозионно-стойкие сплавы рутения, платины и Pd служат для изготовления контактов в измерительных приборах. Многие сплавы рутения - с лантаном, церием, скандинавием, иттрием - обладают сверпроводимостью.
Металлический рутений и его сплавы с палладием используются как катализаторы реакций гидрирования и дегидрирования. Рутениевая соль ([Ru3O2(NH3)14]Cl6·4H2O) находит применение при гистологических исследованиях в медицине и как вещество для окраски фарфора.
Физиологическое действие
Летучие и растворимые соединения рутения вызывают аллергию, раздражают слизистые оболочки, вызывают их изъязвление. ПДК для содержания аэрозоля RuO2 в воздухе рабочих помещений 1 мг/м3.