Ruutaniu: Venäjän metalli, joka kantaa Ruotsin nimen

Periodisen järjestelmän D. I. Mendelejevin elementti, jolla on atominumero 44, on kuuluisa nimi — ruutaniu. Tämä ei ole pelkkä platinagrupan metalli, vaan ainoa kemiallinen elementti, joka on nimetty Venäjän mukaan (Ruthenia — Latinalainen nimi Ruotsi). Se löydettiin vuonna 1844 Kazanin yliopiston professori Karlin Karlin Klaasin toimesta ja on sittemmin vakiinnuttanut paikkansa tieteellisessä ja teknisessä historiassa. Tänään ruutaniu on yksi kaikkein sulavuusalttiimmista, kovimmista ja korroosiokestävimmistä materiaaleista, välttämätön elektronisiin laitteisiin, katalyyteihin ja jopa avaruusteollisuuteen.

Miksi elementti sai nimen "rutaniu"?

Elementin nimi tulee latinalaisesta sanasta Ruthenia, mikä tarkoittaa "Venäjä" tai "Ruotsi". Ruutaniuksen ensimmäinen löytäjä, Karl Klaas, korostaa, että antaa nimen kotimaalleen. Tämä oli isänmaallinen ele saksalaisesta alkuperäisestä miehestä, joka oli sitonut elämänsä Venäjään ja halusi muistuttaa sen nimeä periodisessa järjestelmässä.

Miksi sillä on tällainen järjestysnumero?

Elementin järjestysnumero periodisessa järjestelmässä (44) määritetään sen atomin ytimessä olevien protonien määrällä. Tämä numero yksiselitteisesti tunnistaa ruutaniuksen kemiallisena elementtinä. Periodisessa järjestelmässä se sijaitsee VIIIB-ryhmässä, 5. periodissa ja kuuluu niin sanottuun ruutaniu—rodiumi—palladium - metalliryhmään, joiden kemialliset ominaisuudet ovat läheisiä. Mendelejev ennusti tämän elementin olemassaolon jättämällä sille tyhjän solun, mutta sen fyysinen löytö tapahtui ennen kuin suuri kemisti muotoili lakinsa.

Löytämishistoria: Kazanin apteekari

Karl Karlovitš Klaas syntyi Tartossa (nykyään Tartu) vuonna 1796 taiteilijan perheessä. Hän menetti äitinsä nuorena ja aloitti työskentelyn apteekissa 14-vuotiaana. Hän ei ollut saanut gymnasiumikoulutusta, mutta pystyi suorittamaan apteekkaritutkinnon. Myöhemmin hän perusti oman apteekin Kazanissa, mutta hänen todellisena intohimonaan oli tiede. Hän osallistui botaniseen retkikuntaan Volga-Uralin steppien alueella ja aloitti 40-vuotiaana uran Kazanin yliopistossa, jossa hän pian johti kemiallisessa laboratoriossa.

Vuonna 1841 Klaas aloitti komission suorittamisen Uralin platinapitoinen rauta, jotka kerättiin Pietarin rahapajalle. Hänen tehtävänsä oli löytää tehokkaampia tapoja arvokkaan platinan eristämiseen. Kuvotuisissa ja vaarallisissa kokeissa (rutaniu-yhdisteet ovat erittäin myrkyllisiä) Klaas löysi tuntemattoman elementin.

Yhdessä kokeistaan, jolloin Karl Klaas, joka oli tottunut maistamaan saavutettuja aineita, sai vakavan palovamman rutaniu-yhdisteen, hän ehti kuitenkin saada tutkimuksen päätökseen.

Vuonna 1844 hän eristi 6 grammaa puhdasta ruutaniaa, tutki sen kemiallisia ominaisuuksia ja määritteli atomimassan. Kuitenkin tieteellinen yhteisö, erityisesti arvostettu ruotsalainen kemisti Jöns Jakob Berzelius, vastasi löytöön epäilyttävästi. Vasta kun Berzelius itse tarkisti Klaasin tulokset ja vahvisti niiden oikeellisuuden, ruutaniu tunnustettiin virallisesti uutena elementtinä.

Ruutaniuksen ainutlaatuisuus: ominaisuudet ja ominaisuudet

Rutaniu on kirkas hopeanvärisen metalli, jolla on erittäin korkea tiheys ja hauraus. Se on erittäin sulavuusalttiina: sen sulamistemperatuuri on 2250°C, ja kiehuvattemperatuuri noin 4900°C. Se on yksi kaikkein tiheimmistä elementeistä (12,45 г/см³).

Kemiallinen inerttius. Kompakti rutaniu ei oksidoidu ilmassa edes lämpennessä 930°C eikä reagoi vahvojen hapettisten ja emästen kanssa. Tämä tekee siitä todellisen aatelisen metallin.

Agressiivinen oksidi. Rutaniu:n pääominaisuus on sen korkein oksidi RuO₄. Tämä kultainen keltainen haihtuva aine sulaa jo +25,5°C ja kiehuu +27°C. Se omaa niin voimakkaita oksidointivoimia, että se voi sytyttää orgaanisia aineita, kuten alkoholia.

Katalyyttinen aktiivisuus. Rutaniu on erinomainen katalyyttinen aine orgaanisten yhdisteiden hydrataation ja dehydrataation reaktioissa.

Käyttö teollisuudessa ja nykyaikaisessa tieteessä

Rutaniu ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä välttämättömän kaikkein korkeimmilla teknologioilla.

Elektroniikka ja laitteisto. Ruutaniu ja platinan sekä palladiumin seos käytetään korroosiokestävien sähkökontaktien valmistukseen mittalaitteisiin. Rutaniu lisää merkittävästi tiilin korroosiokestävyyttä, mikä on kysyttyä kemiallisessa koneistuksessa.

Katalyytit. Rutaniu on keskeinen komponentti katalyyteissä kemiallisessa teollisuudessa. Erityistä huomiota se on saanut viime vuosina yhtenä kaikkein tehokkaimmista hydrataatiokatalyytteistä — prosessissa, joka on tärkeä vihreän vetyä ja biomassan käsittelyn kannalta.

Avaruusteollisuus. Korkea lämpökestävyys ja korroosiokestävyys tekevät rutaniu:sta kysyttyä avaruusteollisuudessa. Esimerkiksi rutaniu:ta sisältävät seokset käytetään veden puhdistusjärjestelmiin avaruusasemilla.

Suprajohtavuus. Ruutaniu ja lantaa, ceriaa, skandiumia ja ittria sisältävät seokset omaavat ainutlaatuiset suprajohtavuusominaisuudet.

Juhlakoru. Rutaniu käytetään usein gальванизированному kattaamiseen hopeaa ja platinaa sisältäviä koruja. Se antaa niille erityisen kiillon ja suojaa naarmuilta.

Näkymät ja tulevaisuus elementille

Rutaniu tulevaisuus on tiiviisti yhdistetty vihreän energian, avaruuden ja katalyytin kehitykseen. Kasvava kysyntä vetytaloudelle tekee rutaniu:sta yhden tehokkaimmista katalyyteistä veden elektrolyysiin ja orgaanisten yhdisteiden hydrataatioon. Tutkijat tutkivat myös sen käyttöä uusien erittäin kestävien materiaalien, korkean lämpötilan suprajohtajien ja tulevaisuuden spesiaalisiin seoksiin tuhoisissa olosuhteissa.