Ruthenium adalah yang paling ringan dan paling "mulia" dari semua logam golongan platinum. Ini mungkin elemen yang paling "multivalen" (sembilan status valensi diketahui). Meskipun lebih dari setengah abad sejarah penelitian, masih menimbulkan banyak pertanyaan dan masalah bagi ahli kimia modern saat ini. Jadi apa ruthenium sebagai unsur kimia? Untuk mulai dengan, penyimpangan singkat ke dalam sejarah.
Misterius dan kaya
Nama dan sejarah penemuan rutenium terkait erat dengan Rusia. Pada awal abad ke-20, masyarakat dunia sangat gembira dan khawatir dengan berita bahwa deposit platinum terkaya telah ditemukan di Kekaisaran Rusia. Ada desas-desus bahwa di Ural, ekstraksi logam mulia ini dapat dilakukan dengan sekop biasa. Fakta penemuan simpanan kaya segera dikonfirmasi oleh fakta bahwa Menteri Keuangan Rusia, E. F. Kankrin, mengirim dekrit tertinggi tentang pencetakan koin dari platinum ke St. Petersburg Mint. Pada tahun-tahun berikutnya, sekitar satu setengah juta koin (3, 6 dan 12 rubel) diedarkan, untuk produksi yang menghabiskan 20 ton logam mulia.
"Penemuan" Ozanne
Profesor Universitas Derpt-Yuryevsky (sekarang Tartu) Gottfried Ozann mulai mempelajari komposisi bijih berharga Ural. Dia sampai pada kesimpulan bahwa platinum disertai dengan tiga logam yang tidak diketahui - polinomial, polinomial, dan rutenium - nama-nama yang diberikan oleh Ozann sendiri. Omong-omong, dia menamai yang ketiga setelah Rusia (dari bahasa Latin Ruthenia).
Rekan
Ozanne di seluruh Eropa, dipimpin oleh ahli kimia Swedia paling otoritatif Jens Berzelius, sangat kritis terhadap laporan profesor. Dalam upaya untuk membenarkan dirinya sendiri, ilmuwan mengulangi serangkaian eksperimennya, tetapi gagal mencapai hasil yang sama.
Dua dekade kemudian, Profesor Kimia Karl Karlovich Klauss (Universitas Kazan) menjadi tertarik dengan karya Ozanne. Dia mendapatkan izin Menteri Keuangan untuk mengambil beberapa pon sisa koin dari lab Percetakan Uang untuk pengujian ulang.
Ruthenium unsur kimia Kazan
Akademisi Rusia A. E. Arbuzov mencatat dalam tulisannya bahwa untuk menemukan elemen baru pada masa itu, seorang ahli kimia membutuhkan ketekunan dan ketekunan yang ekstrim, pengamatan dan wawasan, dan yang paling penting, bakat eksperimental yang halus. Semua kualitas di atas melekat pada Karl Clauss muda sampai tingkat tertinggi.
Penelitian ilmuwan juga memiliki arti praktis - ekstraksi tambahan platinum murni dari residu bijih. Setelah mengembangkan rencananya sendiri untuk percobaan, Klauss menggabungkan bahan bijih dengan sendawa dan mengekstraksi elemen larut: osmium, iridium,paladium. Bagian yang tidak larut terkena campuran asam pekat ("aqua regia") dan distilasi. Dalam endapan besi hidroksida, ia menemukan adanya logam yang tidak diketahui dan mengisolasinya pertama dalam bentuk sulfida, dan kemudian dalam bentuk murni (sekitar 6 gram). Profesor mempertahankan nama yang diusulkan oleh Ozann untuk elemen - rutenium.
Buka dan buktikan
Namun ternyata, kisah penemuan unsur kimia rutenium baru saja dimulai. Setelah publikasi hasil penelitian pada tahun 1844, hujan kritik menimpa Clauss. Kesimpulan dari ilmuwan Kazan yang tidak dikenal diterima secara skeptis oleh ahli kimia terbesar di dunia. Bahkan mengirim sampel elemen baru ke Berzelius tidak menyelamatkan situasi. Menurut master Swedia, rutenium Clauss hanyalah "contoh iridium yang tidak murni".
Hanya kualitas luar biasa dari Karl Karlovich sebagai ahli kimia analitik dan peneliti dan serangkaian studi tambahan yang memungkinkan ilmuwan untuk membuktikan kasusnya. Pada tahun 1846, penemuan tersebut mendapat pengakuan dan konfirmasi resmi. Untuk karyanya, Klauss dianugerahi Hadiah Demidov dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia dalam jumlah 10 ribu rubel. Berkat bakat dan ketekunan profesor Kazan, rutenium, elemen pertama yang ditemukan di Rusia, ditambahkan ke jajaran platinoid.
Penelitian lebih lanjut
Masalah utama dalam mempelajari sifat kimia dan fisik rutenium adalah kandungan yang sangat terbataslogam ini di kerak bumi. Misalnya, dalam limbah produksi platinum (bahan kerja Clauss), kandungannya sekitar 1%. Kebanyakan ilmuwan kimia mengakui rutenium sebagai zat yang sangat tidak menguntungkan untuk dipelajari. Banyaknya kebuntuan seringkali membuat para peneliti membatasi atau menunda pekerjaan mereka.
Ilmuwan Soviet SM Starostin mengabdikan seluruh hidupnya untuk mempelajari sifat-sifat logam yang "tidak nyaman" dan senyawanya. Hasil utama dari kegiatan ahli kimia adalah kesimpulan tentang sifat kompleks ruthenium nitroso dan kesulitan yang terkait dengannya dalam memisahkan logam murni dari uranium dan plutonium yang menyertainya. Apa ruthenium sebagai unsur kimia?
Sifat fisik
Rutenium adalah logam yang warnanya, tergantung pada metode perolehannya, berkisar dari abu-abu-kebiruan hingga putih-perak. Beberapa karakteristik fisik ruthenium unsur kimia memungkinkan kita untuk menganggapnya sebagai zat yang unik. Seiring dengan kerapuhan yang tinggi (kristal bahkan mudah digiling menjadi bubuk dengan tangan), rutenium memiliki kekerasan yang ekstrim - 6,5 pada skala kekerasan mineralogi sepuluh poin (skala Mohs). Mungkin yang paling ringan dari kelompok logam platinum. Kepadatannya adalah 12.45g/cm3. Ini sangat tahan api - suhu transisi ke keadaan cair adalah 2334 ° C. Selama peleburan dalam busur listrik, penguapan simultan dari logam diamati. Selama kalsinasi suhu tinggi di udara terbuka, elemen "menguap" dalam bentuktetroksida.
Ruthenium diklasifikasikan sebagai superkonduktor. Logam menunjukkan resistansi nol ketika didinginkan hingga 0,47 K. Sifat ini sangat penting dari sudut pandang ilmiah dan praktis. Sebagai platinoid, rutenium adalah logam mulia yang sangat menarik.
Elemen Ru
Sifat-sifat logam "Kazan" dalam banyak hal khas untuk perwakilan kelompok VΙΙΙ (platinum). Rutenium adalah unsur kimia dari tabel periodik dengan nomor atom 44, ditandai dengan kelembaman yang tinggi. Ia memiliki 7 isotop alami dan 20 buatan yang stabil dengan nomor massa dari 92 hingga 113.
Di bawah suhu normal, tidak mengalami oksidasi dan korosi, asam dan basa. Ketika dipanaskan di atas 400 ° C, ia bereaksi dengan klorin, pada 930 ° C - dengan oksigen. Dengan beberapa logam, unsur kimia ruthenium membentuk paduan stabil yang disebut senyawa intermetalik.
Dalam banyak senyawa, ia menunjukkan valensi dari nol hingga delapan. Yang paling penting termasuk rutenium dioksida dan tetroksida, sulfida RuS2 dan fluorida RuF5.
Dalam bentuk logam murni, ia memiliki sifat katalis dengan selektivitas tinggi, yang memungkinkannya digunakan untuk sintesis berbagai macam zat organik dan anorganik. Berfungsi sebagai sorben terbaik untuk hidrogen.
Tersebar di alam
Elemen kimia ruthenium dicirikan oleh ekstrimlangka dan tersebar di alam. Di lingkungan alaminya, ia membentuk satu-satunya mineral yang diketahui, laurite. Ini adalah padatan dalam bentuk oktahedra besi-hitam kecil. Deposito terkaya dan paling terkenal terletak di platina di pulau Kalimantan (Kalimantan). Di Rusia, pembangunan sedang berlangsung di Ural Tengah dan Selatan, di Semenanjung Kola, di Wilayah Krasnoyarsk dan Khabarovsk.
Dalam semua senyawa alami lainnya, jumlah rutenium tidak melebihi 0,1%. Jejak logam telah ditemukan di beberapa bijih tembaga-nikel dan batuan beku asam. Beberapa tanaman memiliki kemampuan untuk berkonsentrasi dan mengakumulasi rutenium, di antaranya perwakilan dari keluarga kacang-kacangan menonjol.
Total kandungan unsur dalam kerak bumi menurut para ahli tidak melebihi 5.000 ton.
Produksi industri
Elemen rutenium dianggap mulia, dan sumber utama logamnya adalah batuan sisa dari produksi platinum. Pemimpin yang tak terbantahkan dalam ekstraksi rutenium (serta platinum) adalah Republik Afrika Selatan. Pengembangan dan produksi logam ini juga dilakukan oleh Rusia, Kanada dan Zimbabwe. Omong-omong, negara terakhir menempati urutan kedua di dunia dalam hal cadangan platinoids yang dieksplorasi.
Jumlah rutenium yang dipasok ke pasar berkisar antara 17 hingga 20 ton per tahun. Siklus produksi untuk mendapatkan suatu unsur berlangsung sekitar 6 minggu dan merupakan rantai reaksi termokimia yang terus menerus mengikuti satu demi satu.
Teknologi untuk mendapatkanrutenium dengan penyinaran neutron dari isotop teknesium radioaktif. Tetapi perlu dicatat bahwa isolasi logam murni dan stabil, karena sifat kimianya, tidak dapat diprediksi, dan pengetahuan yang tidak memadai, masih menjadi impian belaka.
Aplikasi
Meskipun semua sifat logam mulia di rutenium sepenuhnya ada, elemen tersebut belum tersebar luas di industri perhiasan. Ini hanya digunakan untuk memperkuat paduan dan membuat perhiasan mahal lebih tahan lama.
Dalam hal jumlah rutenium yang dikonsumsi, sektor industri adalah sebagai berikut:
- Elektronik.
- Elektrokimia.
- Kimia.
Sifat katalitik elemen sangat diminati. Ini digunakan dalam sintesis asam hidrosianat dan nitrat, dalam produksi hidrokarbon jenuh, gliserin dan polimerisasi etilen. Dalam industri metalurgi, aditif rutenium digunakan untuk meningkatkan sifat anti-korosi, untuk memberikan kekuatan pada paduan, ketahanan kimia dan mekanik. Isotop radioaktif rutenium sering membantu para ilmuwan dalam penelitian mereka.
Banyak senyawa dari unsur ini juga telah digunakan sebagai pengoksidasi dan pewarna yang baik. Secara khusus, klorida digunakan untuk meningkatkan pendaran.
Signifikansi biologis
Ruthenium memiliki kemampuan untuk terakumulasi dalam sel-sel jaringan hidup, terutama otot (satu-satunya logam dari kelompok platinum). Dapat memprovokasiperkembangan reaksi alergi, berdampak negatif pada selaput lendir mata dan saluran pernapasan bagian atas.
Dalam pengobatan, logam mulia digunakan sebagai sarana untuk mengenali jaringan yang terkena. Obat berdasarkan itu digunakan untuk mengobati TBC dan berbagai infeksi yang mempengaruhi kulit manusia. Untuk alasan ini, tampaknya sangat menjanjikan untuk menggunakan kemampuan rutenium untuk membentuk kompleks nitroso yang stabil dalam memerangi penyakit yang terkait dengan konsentrasi nitrat yang berlebihan dalam tubuh manusia (hipertensi, radang sendi, syok septik dan epilepsi).
Siapa yang harus disalahkan?
Baru-baru ini, para ilmuwan Eropa Barat secara serius mengganggu publik dengan pesan bahwa kandungan isotop radioaktif rutenium Ru106 tumbuh di seluruh benua. Para ahli sepenuhnya mengecualikan pendidikan mandiri di atmosfer. Selain pelepasan yang tidak disengaja dari pembangkit listrik tenaga nuklir, sejak itu radionuklida cesium dan yodium pasti ada di udara, yang tidak dikonfirmasi oleh data eksperimen. Dampak isotop ini pada tubuh manusia, seperti elemen radioaktif lainnya, menyebabkan iradiasi jaringan dan organ, perkembangan kanker. Kemungkinan sumber polusi, menurut media Barat, terletak di wilayah Rusia, Ukraina atau Kazakhstan.
Sebagai tanggapan, perwakilan dari Departemen Komunikasi Rosatom mengatakan bahwa semua perusahaan milik negara bekerja dan bekerja seperti biasa. Badan Energi Atom Internasional (IAEA), menurut pendapatnya, berdasarkan data pemantauannya sendiri,menyebut semua tuduhan terhadap Federasi Rusia tidak berdasar.
