רותניום

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
רודיום - רותניום - טכנציום
 
Fe
Ru
Os  
 
 
Ru-TableImage.png
כללי
מספר אטומי 44
סמל כימי Ru
סדרה כימית מתכות מעבר
צפיפות 12370 kg/m3
מראה
לבן-כסוף מתכתי
Ruthenium a half bar.jpg
תכונות אטומיות
משקל אטומי 101.07 amu
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 8, 18, 15, 1
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
טמפרטורת התכה 2607K (2333.85°C)
טמפרטורת רתיחה 4423K (4149.85°C)
לחץ אדים 1.4Pa ב-2523K
מהירות הקול 5970 מטר לשנייה ב293.15K
שונות
אלקטרושליליות 2.2
קיבול חום סגולי 238 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית 13.7 106/m·Ω
מוליכות תרמית 117 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 710.2 kJ/mol

רותניום (Ruthenium) הוא יסוד כימי מסדרת מתכות המעבר שסמלו הכימי Ru ומספרו האטומי 44.

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

רותניום הוא מתכת חזקה לבנה, ששייכת ל"קבוצת הפלטינה" (שכוללת את המתכות: רותניום, רודיום, פלדיום, אוסמיום, אירידיום ופלטינה) ויש לו ארבע צורות גבישיות. רותניום מתמוסס במתכות אלקליות נוזליות, מגיב עם הלוגנים בטמפרטורות גבוהות ולא מושפע מחומצות. כמויות קטנות של רותניום מקשיחות פלטינה ופלדיום. העמידות בפני קורוזיה של טיטניום עולה כאשר מוסיפים לו כמות קטנה של רותניום.

דרגת החמצון של רותניום נעה מ־1+ ל8+. הדרגות 2+, 3+ ו־4+ הן הנפוצות ביותר.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

שימושי רותניום:

  • הוספת רותניום לסגסוגות פלטינה ופלדיום מקשיחה אותן.
  • 0.1% רותניום מגביר את העמידות בפני קורוזיה של טיטניום.
  • רותניום הוא זרז רב תכליתי. לדוגמה, ניתן לפרק H2S בעזרת אור בלבד כאשר משרים אותו במים עם חלקיקי קדמיום גופרתי (CdS) ותחמוצת רותניום. תהליך זה יעיל מאוד כשמסירים H2S מתוצרים תעשייתיים של בתי זיקוק.
  • קומפלקסים של רותניום אורגני התגלו כזרזים יעילים במיוחד בסינתזות אלקנים.
  • זרז המבוסס על רותניום משמש בתגובות סטריאוסלקטיביות.
  • תרופות שמבוססות על קומפלקסים של רותניום אורגני נמצאות בשלבים ניסיוניים בתור תרופות אנטי-סרטניות.
  • כמה קומפלקסים אורגניים של רותניום נחקרים בתור חומרים פוטנציאליים לאנרגיה סולרית, במיוחד באלקטרו-פוטו-קטליזה ובתאי DSSC.
  • הרותניום משמש ליצירת תכשיטים שונים, משקפי ראייה, משקפי שמש, שעונים ואף מטבעות.
  • מאז שנות ה-2000 נערכו מספר מחקרים שבחנו שימוש ברותניום[1], בסגסוגותיה[2] ובתחמוצת רותניום[3] בתור אלקטרודת שער של טרנזיסטורי MOSFET מטכנולוגיות מתקדמות (high-k/metal gate), אולם נראה כי מחקרים אלה לא הבשילו לכדי יישום טכנולוגי.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

קרל ארנסט קלאוס, מזהה הרותניום

הרותניום (בלטינית Ruthenia שפירושה "רוסיה") זוהה ובודד על ידי קרל ארנסט קלאוס (Karl Klaus) ב-1844. קלאוס הראה שתחמוצת רותניום מכילה מתכת חדשה והפיק 6 גרם שלה מפלטינה גולמית.

יונס יאקוב ברצליוס (Jöns Jacob Berzelius) וגוטפריד אוסאן (Gottfried Osann) כמעט גילו את הרותניום ב-1827, כשבחנו משקע שנשאר לאחר שהשרו פלטינה גולמית במי מלך (תערובת חומצות שיכולה להמיס פלטינה וזהב). ברצליוס לא מצא מתכת חדשה, אבל אוסאן חשב שמצא שלוש מתכות חדשות וקרא לאחת מהן "רותניום".

ייתכן שכימאי פולני בודד את יסוד 44 (וקרא לו וסטיום) ממחצב פלטינה ב-1807, אך נושא זה שנוי במחלוקת.

צורה בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

רותניום נמצא בדרך כלל במכרות עם מתכות אחרות מקבוצת הפלטינה בהרי אורל ובצפון ודרום אמריקה.

רותניום מופק מסחרית בתהליך כימי מורכב שבו משתמשים במימן בשביל לבודד רותניום מתרכובת אמוניום וכלור ((NH4)2RuCl6). כמו כן ניתן למצות רותניום מדלק גרעיני שיצא משימוש, שבדרך כלל מכיל כמה אחוזי רותניום.

תרכובות[עריכת קוד מקור | עריכה]

לתרכובות רותניום תכונות כימיות דומות לאלו של אוסמיום שלהן שמונה דרגות חמצון, שמהן 2+, 3+ ו-4+ הן הנפוצות ביותר.

תרכובת נפוצה היא תחמוצת של רותניום 4+, או RuO2, והיא בעלת שימושים בקטליזה ובתהליכי אלקטרוכימיה. תחמוצת זו היא גם מוליכה חשמלית.

אמצעי זהירות[עריכת קוד מקור | עריכה]

התרכובת RuO4, שדומה מאוד לאוסמיום טטרוקסיד מאוד רעילה ויכולה להתלקח. לרותניום אין תפקיד ביולוגי והוא יכול להכתים את העור. רותניום יכול להיות חומר מסרטן שמצטבר בעצמות.

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]