ХимЛаб - сайт о химии

СhemistLab.ru

Главная | Химический справочник | Регистрация | Вход
Воскресенье
04.12.2016
11:12
Гостевая книга
Информация о сайте
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная » Статьи » Р

РУТЕНИЙ

РУТЕНИЙ (от ср.-век. лат. Ruthenia-Россия; ruthenium) Ru, хим. элемент VIII гр. периодич. системы, ат. н. 44, ат. м. 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 внеш. электронных оболочек атома 4d75s1. Наиб. характерные степени окисления +3, +4, +6, +8; энергии ионизации Ru0 : Ru1+ : Ru2+ : Ru3+ соотв. 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).

Р.- редкий рассеянный элемент. Содержание в земной коре 5-10 % по массе. Собств. минералы-лаурит (RuS2), py-тенарсенид (RuAs)-очень редки. Вместе с др. платиновыми металлами Р. 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; т.пл. 2334 °С, т. кип. 4077 °С; плотн. 12,45 г/см3;теплоемкость 24,0 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 коэф. 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, уд. 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); коэф. 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, коэф. 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 Р. с трудом поддается пластич. деформированию выше 1500°С. Рафинированный зонной плавкой монокристаллический Р. пластичен при комнатной т-ре.

По хим. св-вам Р.-типичный представитель платиновых металлов. Стандартный электродный потенциал Ru2+ /Ru0 + 0,45 В. Р. проявляет все степени окисления от 0 до +8. Простые соединения Р. обычно трудно получить в чистом виде. В р-рах существуют только комплексные ионы.

Компактный Р. не окисляется на воздухе до 930 °С; не раств. в р-рах щелочей, а также в H2SO4, HNO3, H3PO4, соляной, фтористоводородной и уксусной к-тах, царской водке. Порошкообразный Р. при нагр. окисляется О2 до RuO2. Мелкодисперсный Р. (чернь) взрывает на воздухе самопроизвольно. Губчатый Р. при нагр. медленно раств. в р-ре NaClO, в р-рах С12 в соляной к-те, Вr-2 -в бромистово-дородной к-те, I2- в этаноле; взаимод. с галогенами, S, Se, Те, поглощает Н2 с образованием твердых р-ров. С N2металлический Р. не взаимод., но комплексные соединения Р. могут связывать азот воздуха, напр. [{Ru(NH3)5}2N2][BF4]4. Р. сплавляется с большинством металлов. С переходными металлами образует твердые р-ры и промежут. фазы структурного типа CsCl и Cr3Si, а также s-фазы и фазы Лавеса (см. Интерметаллиды). Р. переводят в р-р путем сплавления его со смесью KNO3 и КОН, пероксидами Ва или Na при 530 °С с послед. выщелачиванием плава, хлорированием смеси шихты Р. с КС1 при ~530 °С и дальнейшим выщелачиванием разб. соляной к-той.

Тетраоксид RuO4-золотисто-желтые кристаллы; т.пл. 25,5 °С, т. кип. 27 °С, т. разл. 108 °С; плотн. 3,29 г/см3 (21 °С); DH0обр -305,2 кДж/моль; р-римость в воде (г в 100 г): 2,033 (20 °С), 2,249 (74 °С); раств. в спиртах, ССl4; окислитель; взаимод. с разб. соляной к-той, давая хлорорутенаты. Получают взаимод. K2RuO4 с КОН и С12 либо K2RuO4 с КМnО4, или КIO4 и H2SO4; промежут. продукт при получении Р. 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. разл. 730-750 °С; плотн. 6,97 г/см3; не раств. в воде, к-тах и щелочах при кипячении; при 400 °С восстанавливается Н2 до металла; взаимод. 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 в-во; получают восстановлением K2RuO4 этанолом, гидролитич. разложением солей Ru(IV); применяют в аналит. химии для концентрирования Р. из р-ров, осаждения Р. при его произ-ве.

Дисульфид RuS2-темно-зеленые кристаллы кубич. син-гонии (z = 4, пространств. группа Ра3, для минерала лаури-та а — 0,560 нм) или черное аморфное в-во; т. разл. 1000°С; плотн. 6,99 г/см3; Описание: 4057-35.jpg —197 кДж/моль; не взаимод. со щелочами и кипящей H2SO4; образуется при взаимод. H2S с р-рами солей Ru(IV); используется для выделения Р. из р-ров при его получении в аналит. химии.

Пентафторид RuF5-темно-зеленые кристаллы; т.пл. 85,4 °С, т. кип. 227 °С; гигроскопичен; гидролизуется водой; получают взаимод. Ru с F2 при 300-450 °С.

Трихлорид RuCl3-черные или коричневые кристаллы, т.возг. 777 °С, т. разл. выше 500 °С; плотн. 3,11 г/см3; энтальпия образования  —205 кДж/моль; не раств. в воде, раств. в соляной к-те; получают взаимод. Ru с С12 в присут. СО при 330 °С; применяют при получении рутениевой черни и соед. Ru (карбонилов, рутеноцена и др.).

Рутенат(VI) калия K2RuO4-черно-зеленые кристаллы; т. разл. 440 °С; раств. в воде и р-рах щелочей, в к-тах диспропорционирует на Ru(IV) и Ru(VII); получают сплавлением Р. с КОН и KNO3 или К2О2; промежут. продукт при аффинаже Р., используется также для приготовления катализаторов на носителях.

"Рутениевая красная соль" [Ru3O2(NH3)14]Cl6·4H2O-красные кристаллы; раств. в воде; получают длит. нагреванием р-ров соед. Ru(III) и NH3; применяют для гис-тологич. исследований животных и растит. тканей, как краску для фарфора. "Бурая соль" K4[Ru2OCl10]·H2O-бурые кристаллы; раств. в воде, не раств. в орг. р-рителях; получают взаимод. RuO4 с р-ром КС1 в соляной к-те или восстановлением K2RuO4 в соляной к-те спиртом; промежут. продукт при получении солей Ru(IV), Ru(OH)4, RuO2. Гексахлорорутенат(IV) аммония (NH4)2[RuCl6]-черные кристаллы; т. разл. 360 °С; плохо раств. в во'де, раств. в неорг. к-тах; получают взаимод. RuO4 с насыщ. р-ром NH4C1 в конц. соляной к-те; промежут. продукт при аффинаже Р., при получении RuO2.

Аквапентахлорорутенат(III) калия K2[Ru(H2O)Cl5]-темно-красные кристаллы; т. разл. 180°С; раств. в воде и неорг. к-тах; получают кипячением K4[Ru2OCl10] в смеси соляной к-ты и этанола; применяют при получении Р. и соед. Ru(III).

Нитрозопентахлорорутенат(III) аммония (NH4)2[Ru(NO)Cl5]-малиново-красные кристаллы; т. разл. 320 °С; раств. в воде; получают взаимод. соед. Ru(III) или Ru(IV) с царской водкой и послед. удалением HNO3 и осаждением насыщ. водным р-ром NH4C1; промежут. продукт при получении RuO2 и нитрозокомплексов Ru(IV). Нитрозотринитрорутений(III) [Ru(NO)(NO3)3]·H2O-темно-вишневое твердое гигроскопичное в-во; раств. в воде, к-тах, р-рах щелочей, орг. р-рителях; получают взаимод. RuO4 с конц. HNO3 при нагр.; образуется при переработке облученного ядерного топлива. Гидроксонитрозотетра-нитрорутенат(III) натрия Na2[Ru(NO)(NO2)4(OH)]·2H2O-оранжевые кристаллы; ок. 100°С обезвоживается, ок. 200 °С разлагается; раств. в воде, ацетоне, этаноле; получают взаимод. соед. Ru(III) или Ru(IV) с насыщ. водным р-ром NaNO2; применяют для нанесения рутениевых покрытий на металлы, керамику.

Пентакарбонил Ru(CO)5-летучая жидкость; т.пл. — 22 °С; не раств. в воде, раств. в орг. р-рителях; получают взаимод. RuI3 с СО при 170°С (4,4 МПа) в присут. Ag; применяют для нанесения рутениевых покрытий из газовой фазы на металлы, стекло, керамику. Ацетилацетонат Ru(CH3COCH2COCH3 )3 - кроваво-красные кристаллы; т.пл. 76,4 °С; не раств. в воде, раств. в орг. р-рителях; получают взаимод. RuCl3 с ацетилацетоном и К2СО3; применяют для нанесения рутениевых покрытий из газовой фазы на металлы, стекло, кварц, керамику, для получения рутеноцена. Получение. Остатки после аффинажа шлиховой Pt или концентраты после переработки шламов электрорафинирования черновых Си и Ni сплавляют с ВаО2 или Na2O2, раств. в воде, на р-р действуют С12, отгоняют образовавшийся RuO4, к-рый поглощают из газов соляной к-той; затем осаждают (NH4)2 [RuCl6], прокаливают его до RuO2 и восстанавливают в токе Н2, получая рутениевый порошок 99,9%-ной чистоты. Выплавляют Р. 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. кол-ва радиоактивного Р. предполагается извлекать из радиоактивных отходов, образующихся при работе АЭС.

Применение. Легирующие добавки Р. значительно повышают прочность, твердость, термич. и коррозионную стойкость сплавов. Р.- компонент сплавов с Pt и Rh (для фильер, используемых в произ-ве 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 разл. измерит. приборов, электроконтактов, ювелирных изделий). Р. и его сплавы с Pd, нанесенные в виде черней на носители,-катализаторы гидрирования и дегидрирования орг. соединений. Р. используют также для нанесения защитных покрытий на электрич. контакты. Радиоактивные103Ru (T1/2 39,8 сут) и 106Ru (T1/2 1 ч)-изотопные индикаторы.

Мировое произ-во Р. (без СНГ) не превышает 10 т/год.

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

Р. открыл К. К. Клаус в 1844.

Лит.: 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.

Категория: Р | Добавил: FilIgor (05.10.2015)
Просмотров: 63
Таблица Менделеева
Форма входа

Категории раздела
А [58]Б [51]
В [40]Г [48]
Д [40]Е [2]
Ж [11]З [24]
И [23]К [70]
Л [39]М [56]
Н [55]О [26]
П [66]Р [56]
С [97]Т [50]
У [14]Ф [32]
Х [19]Ц [59]
Ч [8]Ш [20]
Щ [7]Э [33]
Ю [1]Я [11]
Поиск
Типовые задачи

Типовые задачи и решения по общей и неорганической химии

Типовые задачи и решения по физико-химическим методам анализа

Типовые задачи и решения по электрохимии

Типовые задачи и решения по комплексным соединениям

Типовые задачи и решения по физической химии

Облако тегов
Посетители

Онлайн всего: 8
Гостей: 8
Пользователей: 0
Поделиться
lascheggia © 2012-2016
Бесплатный хостинг uCoz