ሩተኒየም ከሁሉም የፕላቲኒየም ቡድን ብረቶች በጣም ቀላል እና ትንሹ "ክቡር" ነው። ምናልባት በጣም "multivalent" ንጥረ ነገር ነው (ዘጠኝ የቫሌንስ ግዛቶች ይታወቃሉ). ከግማሽ ምዕተ ዓመት በላይ የምርምር ታሪክ ቢኖረውም, ዛሬም ለዘመናዊ ኬሚስቶች ብዙ ጥያቄዎችን እና ችግሮችን ይፈጥራል. ስለዚህ ruthenium እንደ ኬሚካል ንጥረ ነገር ምንድን ነው? ለመጀመር፣ ወደ ታሪክ አጭር ቅኝት።
ሚስጥራዊ እና ሀብታም
የሩተኒየም የተገኘበት ስም እና ታሪክ ከሩሲያ ጋር የማይነጣጠሉ ናቸው። በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ የዓለም ማህበረሰብ በሩሲያ ግዛት ውስጥ እጅግ የበለጸገ የፕላቲኒየም ክምችት መገኘቱን በሚገልጽ ዜና ተደስቶ እና ተጨንቆ ነበር. በኡራልስ ውስጥ የዚህን ውድ ብረት ማውጣት በተለመደው አካፋ ሊከናወን እንደሚችል ወሬዎች ነበሩ. የበለጸጉ ክምችቶች የማግኘት እውነታ ብዙም ሳይቆይ የተረጋገጠው በሩሲያ የፋይናንስ ሚኒስትር ኢ.ኤፍ. ካንክሪን ከፕላቲኒየም ወደ ሴንት ፒተርስበርግ ሚንት ሳንቲሞችን በማውጣት ላይ ከፍተኛውን ድንጋጌ በመላክ ነበር. በቀጣዮቹ ዓመታት አንድ ሚሊዮን ተኩል የሚደርሱ ሳንቲሞች (3፣ 6 እና 12 ሩብሎች) ለገበያ ቀርበዋል፤ ለዚህም 20 ቶን የከበረ ብረቶች ወጪ ተደርጓል።
"ግኝት" Ozanne
የዴርፕት-ዩሪየቭስኪ (አሁን ታርቱ) ዩኒቨርሲቲ ፕሮፌሰር ጎትፍሪድ ኦዛን የኡራል ውድ ማዕድን ስብጥር ማጥናት ጀመሩ። እሱ ፕላቲነም በሦስት የማይታወቁ ብረቶች - ፖሊኖሚል ፣ ፖሊኖሚል እና ሩተኒየም - ስሞቹ በኦዛን እራሱ ተሰጥቷቸዋል የሚል መደምደሚያ ላይ ደርሷል። በነገራችን ላይ ሶስተኛውን በሩስያ (ከላቲን ሩቴኒያ) ስም ሰየመ.
በመላው አውሮፓ የኦዛን ባልደረቦች በስዊድናዊው ኬሚስት ጄንስ በርዜሊየስ የሚመሩ የፕሮፌሰሩን ዘገባ በጣም ተችተዋል። ሳይንቲስቱ እራሱን ለማጽደቅ ባደረገው ሙከራ ተከታታይ ሙከራዎችን ደግሟል፣ነገር ግን ተመሳሳይ ውጤት አላመጣም።
ከሁለት አስርት አመታት በኋላ የኬሚስትሪ ፕሮፌሰር ካርል ካርሎቪች ክላውስ (ካዛን ዩኒቨርሲቲ) የኦዛን ስራ ፍላጎት አደረባቸው። እንደገና ለመሞከር ከ Mint ቤተ ሙከራ ብዙ ፓውንድ የተረፈውን የሳንቲም ገንዘብ ለመውሰድ የግምጃ ቤቱን ፀሃፊ ፈቃድ አግኝቷል።
ካዛን የኬሚካል ንጥረ ነገር ruthenium
የሩሲያው ምሁር አ.ኢ. አርቡዞቭ በጽሑፎቻቸው እንደገለፁት አንድ ኬሚስት በዚያን ዘመን አዲስ አካል ለማግኘት ከፍተኛ ትጋት እና ትጋት፣ ትዝብት እና ማስተዋል እና ከሁሉም በላይ ደግሞ ስውር የሆነ የሙከራ ችሎታ እንደሚያስፈልገው ተናግሯል። ከላይ ያሉት ሁሉም ጥራቶች በወጣቱ ካርል ክላውስ ከፍተኛ ደረጃ ላይ ነበሩ።
የሳይንቲስቱ ጥናትም ተግባራዊ ጠቀሜታ ነበረው - ተጨማሪ የንፁህ ፕላቲነም ማዕድን ቀሪዎች ማውጣት። ለሙከራው የራሱን እቅድ ካወጣ በኋላ ክላውስ የማዕድን ቁሳቁሱን ከጨው ፒተር ጋር በማዋሃድ እና የሚሟሟ ንጥረ ነገሮችን አወጣ-ኦስሚየም ፣ ኢሪዲየም ፣ፓላዲየም. የማይሟሟው ክፍል ለተጠራቀሙ አሲዶች ("aqua regia") እና ዳይሬክተሮች ድብልቅ ተጋልጧል. በብረት ሃይድሮክሳይድ ዝቃጭ ውስጥ, የማይታወቅ ብረት መኖሩን አወቀ እና በመጀመሪያ በሰልፋይድ መልክ እና ከዚያም በንጹህ መልክ (6 ግራም ገደማ). ፕሮፌሰሩ በኦዛን የቀረበውን ስም ለክፍለ-ነገር - ruthenium አቆይተውታል።
ከፍተው ያረጋግጡ
ነገር ግን እንደ ተለወጠ፣ የሩተኒየም ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር የተገኘበት ታሪክ ገና መጀመሩ ነበር። በ 1844 የጥናቱ ውጤት ከታተመ በኋላ, በክላውስ ላይ የነቀፋ በረዶ ወረደ. የማይታወቅ የካዛን ሳይንቲስት መደምደሚያዎች በዓለም ላይ ካሉት ትላልቅ ኬሚስቶች በጥርጣሬ ተቀብለዋል. የአዲሱን ንጥረ ነገር ናሙና ወደ ቤርዜሊየስ መላክ እንኳን ሁኔታውን አላዳነም። እንደ ስዊድናዊው ማስተር፣ የክላውስ ሩተኒየም "የርኩስ የኢሪዲየም ናሙና" ብቻ ነበር።
የካርል ካርሎቪች እንደ ትንተና ኬሚስት እና ሞካሪ እና ተከታታይ ተጨማሪ ጥናቶች ሳይንቲስቱ ጉዳዩን እንዲያረጋግጡ ያስቻሉት አስደናቂ ባህሪያት ብቻ ናቸው። በ 1846 ግኝቱ ኦፊሴላዊ እውቅና እና ማረጋገጫ አግኝቷል. ለስራው ክላውስ በ 10 ሺህ ሩብልስ ውስጥ የሩሲያ የሳይንስ አካዳሚ የዴሚዶቭ ሽልማት ተሸልሟል። ለካዛን ፕሮፌሰር ተሰጥኦ እና ጽናት ምስጋና ይግባውና በሩሲያ ውስጥ ለመጀመሪያ ጊዜ የተገኘው ሩተኒየም ወደ ፕላቲኖይድ ደረጃዎች ተጨምሯል ።
ተጨማሪ ምርምር
የሩተኒየም ኬሚካላዊ እና አካላዊ ባህሪያትን በማጥናት ላይ ያለው ዋነኛው ችግር እጅግ በጣም ውስን ይዘት ነው።ይህ ብረት በምድር ቅርፊት ውስጥ. ለምሳሌ, በፕላቲኒየም ምርት (የክላውስ የሥራ ቁሳቁስ) ቆሻሻ ውስጥ, ይዘቱ 1% ገደማ ነው. አብዛኞቹ የኬሚካል ሳይንቲስቶች ruthenium ለጥናት በጣም የማይመች ንጥረ ነገር እንደሆነ ይገነዘባሉ። የችግሮች መብዛት ብዙውን ጊዜ ተመራማሪዎች ስራቸውን እንዲቀንሱ ወይም እንዲያቆሙ ያደርጋቸዋል።
የሶቭየት ሳይንቲስት ኤስ ኤም ስታሮስቲን መላ ህይወቱን የ"ምቾት ያልሆነ" ብረት እና ውህዶችን ባህሪያት በማጥናት አሳልፏል። የኬሚስት ሥራው ዋና ውጤት ስለ ሩተኒየም ኒትሮሶ ኮምፕሌክስ ባህሪያት መደምደሚያ እና ከዩራኒየም እና ፕሉቶኒየም ጋር የተጣራ ብረትን ለመለየት ከነሱ ጋር የተያያዙ ችግሮች መደምደሚያ ነው. እንደ ኬሚካል ንጥረ ነገር ruthenium ምንድን ነው?
አካላዊ ንብረቶች
ሩትኒየም ብረታ ብረት ሲሆን ቀለሙ እንደየማግኘቱ ዘዴ ከግራጫ-ሰማያዊ እስከ ብሩ-ነጭ ይደርሳል። የኬሚካል ንጥረ ነገር ruthenium አንዳንድ አካላዊ ባህሪያት ልዩ የሆነ ንጥረ ነገር እንድንቆጥረው ያስችሉናል. ከከፍተኛ ስብራት ጋር (ክሪስታል በቀላሉ በእጃቸው ወደ ዱቄት ሊፈጨ ይችላል) ፣ ሩተኒየም በጣም ጠንካራ ጥንካሬ አለው - 6.5 በአስር-ነጥብ የማዕድን ጥንካሬ ሚዛን (Mohs ሚዛን)። ምናልባት የፕላቲኒየም ቡድን ብረቶች በጣም ቀላል. ትፍገቱ 12.45ግ/ሴሜ3 ነው። በጣም ተከላካይ ነው - ወደ ፈሳሽ ሁኔታ የሚሸጋገር የሙቀት መጠን 2334 ° ሴ ነው. በኤሌክትሪክ ቅስት ውስጥ በሚቀልጥበት ጊዜ የብረታ ብረት ትነት በአንድ ጊዜ ይታያል. ክፍት አየር ውስጥ ከፍተኛ-ሙቀት calcination ወቅት ኤለመንት ቅጽ ውስጥ "volatilizes".tetroxides።
Ruthenium እንደ ሱፐርኮንዳክተር ተመድቧል። ብረቱ ወደ 0.47 ኪ. ሲቀዘቅዝ ዜሮ መከላከያ ያሳያል. ይህ ንብረት ከሳይንሳዊ እና ተግባራዊ እይታ አንጻር ትልቅ ጠቀሜታ አለው. እንደ ፕላቲኖይድ፣ ruthenium በጣም የሚስብ ውድ ብረት ነው።
Element Ru
የ"ካዛን" ብረት ባህሪያት በብዙ መልኩ ለVΙΙΙ (ፕላቲነም) ቡድን ተወካዮች የተለመዱ ናቸው። ሩትኒየም የአቶሚክ ቁጥር 44 ያለው የፔሪዲክ ሠንጠረዥ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ነው, እሱም በከፍተኛ ጉልበት ተለይቶ ይታወቃል. 7 የተረጋጋ የተፈጥሮ እና 20 ሰው ሰራሽ አይሶቶፖች ከ92 እስከ 113 የጅምላ ቁጥሮች አሉት።
በመደበኛ የሙቀት መጠን ለኦክሳይድ እና ለመጥፋት፣ ለአሲድ እና ለአልካላይስ አይጋለጥም። ከ 400 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ ሲሞቅ, በክሎሪን, በ 930 ° ሴ - በኦክስጅን ምላሽ ይሰጣል. በአንዳንድ ብረቶች፣ የኬሚካል ንጥረ ነገር ሩተኒየም ኢንተርሜታልሊክ ውህዶች የሚባሉ የተረጋጋ ውህዶችን ይፈጥራል።
በብዙ ውህዶች ውስጥ ከዜሮ እስከ ስምንት ያለውን ቫልንስ ያሳያል። በጣም አስፈላጊ የሆኑት ሩተኒየም ዳይኦክሳይድ እና ቴትሮክሳይድ፣ ሰልፋይድ ሩኤስ2 እና ፍሎራይድ RuF5።
። ያካትታሉ።
በንፁህ ብረታ ብረት መልክ ከፍተኛ የሆነ የመራጭነት ባህሪ ያለው የካታላይስት ባህሪ ስላለው ለተለያዩ ኦርጋኒክ እና ኦርጋኒክ ያልሆኑ ንጥረ ነገሮች ውህደት እንዲውል ያስችለዋል። ለሃይድሮጂን እንደ ምርጥ sorbent ያገለግላል።
በተፈጥሮ ውስጥ ተሰራጭቷል
የኬሚካል ንጥረ ነገር ሩተኒየም በከፍተኛ ደረጃ ይገለጻል።በተፈጥሮ ውስጥ ያልተለመደ እና የተበታተነ. በተፈጥሮው አካባቢ, ብቸኛው የታወቀ ማዕድን, ላውሪትን ይፈጥራል. በትንሽ ብረት-ጥቁር ኦክታሄድራ መልክ ጠንካራ ነው. በጣም የበለፀገ እና በጣም ታዋቂው ተቀማጭ በቦርኒዮ ደሴት (ካሊማንታን) በፕላቲኒየም ቦታ ላይ ይገኛል. በሩሲያ ውስጥ፣ በመካከለኛው እና በደቡብ ኡራል፣ በኮላ ባሕረ ገብ መሬት፣ በክራስኖያርስክ እና በካባሮቭስክ ግዛቶች ውስጥ እድገቶች በመካሄድ ላይ ናቸው።
በሁሉም ሌሎች የተፈጥሮ ውህዶች የሩተኒየም መጠን ከ 0.1% አይበልጥም. በአንዳንድ የመዳብ-ኒኬል ማዕድናት እና አሲድ ቀስቃሽ ድንጋዮች ውስጥ የብረት ዱካዎች ተገኝተዋል. አንዳንድ ተክሎች ሩተኒየምን የመሰብሰብ እና የማከማቸት ችሎታ አላቸው, ከእነዚህም መካከል የጥራጥሬ ቤተሰብ ተወካዮች ተለይተው ይታወቃሉ.
በምድር ቅርፊት ውስጥ ያለው ንጥረ ነገር አጠቃላይ ይዘት እንደ ባለሙያዎች ገለጻ ከ5,000 ቶን አይበልጥም።
የኢንዱስትሪ ምርት
ኤለመንቱ ሩተኒየም ክቡር ነው ተብሎ የሚታሰበው ሲሆን ዋናው የብረታ ብረት ምንጭ ከፕላቲኒየም ምርት የሚገኘው ቆሻሻ ድንጋይ ነው። ሩተኒየም (እንዲሁም ፕላቲኒየም) በማውጣት ረገድ የማይከራከር መሪ የደቡብ አፍሪካ ሪፐብሊክ ነው። የዚህ ብረት ልማት እና ምርትም በሩሲያ, በካናዳ እና በዚምባብዌ ይካሄዳል. በነገራችን ላይ የፕላቲኖይድ ክምችት በመዳሰስ የኋለኛይቱ ሀገር በአለም ሁለተኛ ደረጃ ላይ ተቀምጣለች።
ለገበያ የሚቀርበው የሩተኒየም መጠን በዓመት ከ17 እስከ 20 ቶን ይደርሳል። አንድን ንጥረ ነገር ለማግኘት የማምረቻው ዑደት ለ6 ሳምንታት የሚቆይ ሲሆን ተከታታይነት ያለው የቴርሞኬሚካል ግብረመልሶች አንዱ ከሌላው በኋላ ነው።
ቴክኖሎጂ ለማግኘትየራዲዮአክቲቭ ቴክኒቲየም isotopes በኒውትሮን irradiation ruthenium. ነገር ግን የንፁህ እና የተረጋጋ ብረት በኬሚካላዊ ባህሪው ፣በማይታወቅ እና በቂ እውቀት ባለመኖሩ ምክንያት መገለሉ አሁንም የሕልም ህልም እንዳለ ልብ ሊባል ይገባል።
መተግበሪያዎች
በሩተኒየም ውስጥ ያሉት ሁሉም የኖብል ሜታል ንብረቶች ሙሉ በሙሉ ቢገኙም ኤለመንቱ በጌጣጌጥ ኢንዱስትሪ ውስጥ ሰፊ ስርጭት አላገኘም። ውህዶችን ለማጠናከር እና ውድ ጌጣጌጦችን የበለጠ ዘላቂ ለማድረግ ብቻ ጥቅም ላይ ይውላል።
የሚፈጀውን የሩተኒየም መጠን በተመለከተ የኢንዱስትሪ ዘርፎች በሚከተሉት ቅደም ተከተሎች ይገኛሉ፡
- ኤሌክትሮኒክ።
- ኤሌክትሮኬሚካል።
- ኬሚካል።
የኤለመንት ካታሊቲክ ባህሪያት ከፍተኛ ፍላጎት አላቸው። ይህ hydrocyanic እና ናይትሪክ አሲዶች ያለውን ልምምድ, saturated hydrocarbons, glycerin እና ኤትሊን ያለውን polymerization ውስጥ ምርት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. በብረታ ብረት ኢንዱስትሪ ውስጥ, የሩቲኒየም ተጨማሪዎች የፀረ-ሙስና ባህሪያትን ለመጨመር, ለአለቃዎች, ለኬሚካላዊ እና ለሜካኒካል መከላከያ ጥንካሬ ለመስጠት ያገለግላሉ. ራዲዮአክቲቭ የሩተኒየም አይሶቶፖች ብዙውን ጊዜ ሳይንቲስቶችን በምርምር ያግዛሉ።
ብዙ የንጥረ ነገሮች ውህዶች እንደ ጥሩ ኦክሲዳይዘር እና ማቅለሚያዎችም ጥቅም ላይ ውለዋል። በተለይም ክሎራይድ ብርሃንን ለመጨመር ጥቅም ላይ ይውላል።
ባዮሎጂያዊ ጠቀሜታ
Ruthenium በሕይወት ባሉ ሕብረ ሕዋሳት ውስጥ በተለይም በጡንቻ (የፕላቲኒየም ቡድን ብቸኛው ብረት) ውስጥ የመከማቸት ችሎታ አለው። ሊያስቆጣ ይችላል።የአለርጂ ምላሾች እድገት ፣ በአይን እና የላይኛው የመተንፈሻ ቱቦ ላይ ባለው የ mucous ሽፋን ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ያሳድራል።
በመድሀኒት ውስጥ ክቡር ብረታ ብረት የተጎዱ ሕብረ ሕዋሳትን ለመለየት ጥቅም ላይ ይውላል። በእሱ ላይ የተመሰረቱ መድሃኒቶች የሳንባ ነቀርሳን እና በሰው ቆዳ ላይ የሚጎዱ የተለያዩ ኢንፌክሽኖችን ለማከም ያገለግላሉ. በዚህ ምክንያት በሰው አካል ውስጥ ከመጠን በላይ የናይትሬትስ ክምችት (የደም ግፊት ፣ አርትራይተስ ፣ ሴፕቲክ ድንጋጤ እና የሚጥል በሽታ) ጋር ተያይዘው የሚመጡ በሽታዎችን ለመዋጋት የሩቲኒየም አቅምን በመጠቀም የተረጋጋ ናይትሮሶ ውስብስብዎችን ለመፍጠር መጠቀሙ በጣም ተስፋ ሰጭ ይመስላል።
ጥፋተኛው ማነው?
በቅርብ ጊዜ የምዕራብ አውሮፓ ሳይንቲስቶች የሩተኒየም ሩ106 የራዲዮአክቲቭ አይዞቶፕ ይዘት በአህጉሪቱ እያደገ ነው ሲሉ ባስተላለፉት መልእክት ህዝቡን ክፉኛ አስጨንቀዋል። ባለሙያዎች በከባቢ አየር ውስጥ ያለውን የራስ ትምህርት ሙሉ በሙሉ አያካትትም። እንዲሁም ከኒውክሌር ኃይል ማመንጫ ጣቢያ በድንገት መውጣቱ፣ ከዚያን ጊዜ ጀምሮ የሲሲየም እና አዮዲን ራዲዮኑክሊድ በአየር ውስጥ መገኘት አለበት፣ ይህም በሙከራ መረጃ ያልተረጋገጠ ነው። የዚህ isotope በሰው አካል ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ ልክ እንደ ማንኛውም ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገር የሕብረ ሕዋሳትን እና የአካል ክፍሎችን ወደ irradiation, የካንሰር እድገትን ያመጣል. ሊሆኑ የሚችሉ የብክለት ምንጮች፣ በምዕራቡ ዓለም ሚዲያ መሠረት፣ በሩሲያ፣ ዩክሬን ወይም ካዛኪስታን ግዛት ላይ ይገኛሉ።
በምላሹ የሮሳቶም የኮሙኒኬሽን ዲፓርትመንት ተወካይ እንደገለፁት ሁሉም የመንግስት ኮርፖሬሽን ኢንተርፕራይዞች እንደተለመደው እየሰሩ ይገኛሉ። የዓለም አቀፉ የአቶሚክ ኢነርጂ ኤጀንሲ (IAEA) በራሱ አስተያየት የራሱን የክትትል መረጃ መሰረት በማድረግ እ.ኤ.አ.በሩሲያ ፌዴሬሽን ላይ የተከሰሱትን ክሶች ሁሉ መሠረተ ቢስ ብለውታል።
