کاربرد روتنیوم کار پژوهشی: عنصر شیمیایی - روتنیم. آنها می گویند که روتنیم از فضا آمده است - این درست است

روتنیوم سبکترین و کم "نجیب"ترین فلز در میان تمام فلزات گروه پلاتین است. شاید این عنصر «چند ظرفیتی» باشد (نه حالت ظرفیت شناخته شده است). علیرغم بیش از نیم قرن سابقه مطالعه، هنوز سوالات و مشکلات زیادی برای شیمیدانان مدرن ایجاد می کند. بنابراین روتنیم به عنوان یک عنصر شیمیایی چیست؟ برای شروع، یک سفر کوتاه به تاریخ.

مرموز و ثروتمند

نام و تاریخچه کشف روتنیوم با روسیه پیوند ناگسستنی دارد. در همان آغاز قرن نوزدهم، جامعه جهانی از این خبر که غنی ترین ذخایر پلاتین در امپراتوری روسیه کشف شده است، هیجان زده و نگران بود. شایعاتی وجود داشت که در اورال می توان استخراج این فلز گرانبها را با یک بیل معمولی انجام داد. حقیقت کشف ذخایر غنی به زودی با این واقعیت تأیید شد که وزیر دارایی روسیه E.F. Kankrin بالاترین حکم را در مورد ضرب سکه از پلاتین به ضرابخانه سن پترزبورگ ارسال کرد. در سالهای بعد، حدود یک و نیم میلیون سکه (3.6 و 12 روبل) به گردش درآمد که تولید آن به 20 تن فلز گرانبها نیاز داشت.

"کشف" اثر اوزان

گوتفرید اوزان، استاد دانشگاه Dorpat-Yuryev (اکنون تارتوی) شروع به مطالعه ترکیب سنگ معدن گرانبهای اورال کرد. او به این نتیجه رسید که پلاتین با سه فلز ناشناخته همراه است - پولوران، چند جمله ای و روتنیم - که نام آنها توسط خود اوزان داده شده است. به هر حال، او سومی را به افتخار روسیه (از لاتین روتنیا) نامگذاری کرد.

همکاران اوزان در سراسر اروپا، به رهبری معتبرترین شیمیدان سوئدی، ینس برزلیوس، از پیام پروفسور بسیار انتقاد کردند. این دانشمند در تلاش برای توجیه خود، یک سری از آزمایشات خود را تکرار کرد، اما نتوانست به همان نتایج دست یابد.

دو دهه بعد، استاد شیمی کارل کارلوویچ کلاوس (دانشگاه کازان) به کار اوزان علاقه مند شد. او از وزیر خزانه داری مجوز گرفت تا چندین پوند باقیمانده تولید سکه را از آزمایشگاه ضرابخانه برای بررسی مجدد تهیه کند.

آکادمیسین روسی A.E. Arbuzov در نوشته های خود خاطرنشان کرد که برای کشف یک عنصر جدید در آن روزها، یک شیمیدان به سخت کوشی و پشتکار شدید، مشاهده و بینش و از همه مهمتر به یک حس تجربی ظریف نیاز داشت. تمام خصوصیات فوق تا بالاترین درجه در کارل کلاوس جوان ذاتی بود.

تحقیقات این دانشمند همچنین دارای اهمیت عملی بود - استخراج اضافی پلاتین خالص از بقایای سنگ معدن. کلاوس پس از توسعه طرح آزمایشی خود، مواد سنگ معدن را با نمک نمک ذوب کرد و عناصر محلول را استخراج کرد: اوسمیم، ایریدیوم، پالادیوم. قسمت نامحلول در معرض مخلوطی از اسیدهای غلیظ ("آکوا رژیا") قرار گرفت و تقطیر شد. در رسوب هیدروکسید آهن، او وجود یک فلز ناشناخته را کشف کرد و آن را ابتدا به صورت سولفید و سپس به صورت خالص (حدود 6 گرم) جدا کرد. پروفسور نام پیشنهادی اوزان برای عنصر - روتنیم را حفظ کرد.

باز کنید و ثابت کنید

اما همانطور که مشخص شد، داستان کشف عنصر شیمیایی روتنیوم تازه شروع شده بود. پس از انتشار نتایج این مطالعه در سال 1844، تگرگ انتقاد بر کلاوس فرود آمد. یافته های دانشمند ناشناخته کازان با شک و تردید شیمیدانان برجسته جهان مواجه شد. حتی ارسال نمونه ای از عنصر جدید برای برزلیوس نیز وضعیت را نجات نداد. به گفته استاد سوئدی، روتنیوم کلاوس تنها "نمونه ای از ایریدیوم ناخالص" بود.

فقط ویژگی های برجسته کارل کارلوویچ به عنوان یک شیمیدان تحلیلی و تجربی و یک سری مطالعات اضافی به دانشمند اجازه داد تا ثابت کند که حق با او بود. در سال 1846، این کشف به رسمیت شناخته و تایید شد. برای کار خود، کلاوس جایزه دمیدوف آکادمی علوم روسیه را به مبلغ 10 هزار روبل دریافت کرد. به لطف استعداد و پشتکار پروفسور کازان، روتنیوم به صفوف پلاتینوئیدها اضافه شد - اولین عنصر کشف شده در روسیه (و امروز، متأسفانه برای مدرسه شیمیایی داخلی، تنها).

تحقیقات بیشتر

مناطق استفاده

اگرچه تمام خواص یک فلز نجیب به طور کامل در روتنیم وجود دارد، این عنصر به طور گسترده در صنعت جواهرسازی استفاده نمی شود. فقط برای تقویت آلیاژها و دوام بیشتر جواهرات گران قیمت استفاده می شود.

با توجه به مقدار روتنیوم مصرفی، بخش های صنعتی به ترتیب زیر مرتب می شوند:

الکترونیکی.
الکتروشیمیایی.
شیمیایی.

خواص کاتالیزوری عنصر تقاضای زیادی دارد. در سنتز اسیدهای هیدروسیانیک و نیتریک، در تولید هیدروکربن های اشباع، گلیسرول و پلیمریزاسیون اتیلن استفاده می شود. در صنعت متالورژی، افزودنی های روتنیم برای افزایش خواص ضد خوردگی، ایجاد استحکام، مقاومت شیمیایی و مکانیکی به آلیاژها استفاده می شود. ایزوتوپ های رادیواکتیو روتنیوم اغلب به دانشمندان در انجام تحقیقات علمی کمک می کنند.

بسیاری از ترکیبات این عنصر نیز به عنوان عوامل اکسید کننده و رنگ های خوب استفاده شده اند. به طور خاص، کلریدها برای افزایش درخشندگی استفاده می شوند.

اهمیت بیولوژیکی

روتنیوم توانایی تجمع در سلول‌های بافت زنده، عمدتاً سلول‌های ماهیچه‌ای (تنها یکی از فلزات گروه پلاتین) را دارد. ممکن است باعث ایجاد واکنش های آلرژیک شود و تأثیر منفی بر غشای مخاطی چشم و دستگاه تنفسی فوقانی داشته باشد.

در پزشکی، فلز نجیب به عنوان وسیله ای برای شناسایی بافت های آسیب دیده استفاده می شود. داروهای مبتنی بر آن برای درمان سل و عفونت های مختلف که بر پوست انسان تأثیر می گذارد استفاده می شود. به همین دلیل، استفاده از توانایی روتنیم برای تشکیل کمپلکس های قوی نیتروزو در مبارزه با بیماری های مرتبط با غلظت بیش از حد نیترات در بدن انسان (فشار خون، آرتریت، شوک سپتیک و صرع) بسیار امیدوارکننده به نظر می رسد.

مقصر کیست؟

اخیراً دانشمندان در اروپای غربی با این پیام که محتوای ایزوتوپ رادیواکتیو روتنیوم Ru 106 در سراسر این قاره در حال رشد است، به طور جدی مردم را نگران کردند. علاوه بر انتشار اضطراری از یک نیروگاه هسته‌ای، از آن زمان رادیونوکلئیدهای سزیم و ید لزوماً در هوا وجود دارند که توسط داده‌های تجربی تأیید نشده است. تاثیر این ایزوتوپ بر بدن انسان مانند هر عنصر رادیواکتیو منجر به تابش بافت ها و اندام ها و ایجاد سرطان می شود. به گفته رسانه های غربی، منابع احتمالی آلودگی در روسیه، اوکراین یا قزاقستان قرار دارند.

در پاسخ، یکی از نمایندگان دپارتمان ارتباطات روس اتم اعلام کرد که تمامی شرکت های دولتی طبق روال عادی کار می کنند و دارند. آژانس بین المللی انرژی اتمی در نتیجه گیری خود بر اساس داده های نظارتی خود، تمامی اتهامات علیه فدراسیون روسیه را بی اساس خواند.

سرگیوا اکاترینا

تاریخچه کشف روتنیوم و خواص آن.

دانلود:

پیش نمایش:

"عنصر شیمیایی کازان (روتنیم)"

سرگیوا اکاترینا یوریونا

موسسه آموزشی دولتی خودمختار "کالج پلی تکنیک چیستوپل"

رئیس Ionycheva A.L.

حاشیه نویسی

در این کار، من به تاریخچه کشف، خواص و زمینه های احتمالی کاربرد عنصر شیمیایی روتنیوم علاقه مند شدم که توسط کارل کارلوویچ کلاوس در آزمایشگاه شیمی دانشگاه کازان کشف شد و به حق می توان آن را عنصر شیمیایی کازان نامید. سال 2011 توسط یونسکو به عنوان سال شیمی اعلام شد، دانش آموزان کازان و جمهوری تاتارستان باید این رویداد فوق العاده را در تاریخ بیش از 1000 ساله شهر کازان به یاد داشته باشند.و تنها کسی در روسیه، K.K. Klaus، که یک عنصر شیمیایی طبیعی را کشف کرد، به خصوص که او به درستی یکی از بنیانگذاران مدرسه شیمیایی کازان در نظر گرفته می شود.

این موضوع برای ما جالب و مرتبط به نظر می رسید همچنین به این دلیل

روتنیوم یکی از نمایندگان فلزات پلاتین است، اما اخیراً کشف شده است. کشف روتنیوم مشکلات بزرگی را به همراه داشت.

برای کشف عنصر جدیدی از گروه پلاتین - روتنیوم - در زمان کلاوس، باید از مشاهده، بینش، سخت کوشی، پشتکار و هنر تجربی ظریف برخوردار بود. کلاوس، یکی از اولین نمایندگان درخشان علم شیمی در دانشگاه جوان آن زمان کازان، همه این ویژگی ها را به درجه بالایی داشت.

در حین مطالعه مسئله، از مطالبی از منبع اینترنتی استفاده کردیم: وب سایت دنیای شیمی، ویکیواژه، کتابخانه محبوب عناصر شیمیایی، انتشارات ناوکا، 2011.

در هفته علوم طبیعی، کنفرانس علمی و عملی "شیمیدانان بزرگ و اکتشافات آنها" را (در کنار سایر رویدادها) برگزار کردیم که در آن آثار تحقیقاتی و تعدادی ارائه ارائه شد که کمک خوبی در کار معلمان شد. و علاقه دانش آموزان به مطالعه شیمی و سایر رشته های طبیعی.

عنصر شیمیایی کازان (روتنیوم)

برای کشف عنصر جدیدی از گروه پلاتین، روتنیوم، در زمان کلاوس، باید از مشاهده، بینش، سخت کوشی، پشتکار و هنر تجربی ظریف برخوردار بود. کلاوس، یکی از اولین نمایندگان درخشان علم شیمی در دانشگاه جوان آن زمان کازان، همه این ویژگی ها را به درجه بالایی داشت.

آکادمیسین A.E. آربوزوف

تاریخچه کشف روتنیم

روتنیم اولین عنصر شیمیایی بود که توسط شیمیدان روسی کارل کارلوویچ کلاوس کشف شد. روتنیوم نماینده فلزات پلاتین است و آخرین کشف شد.

این تحقیق توسط A. Snyadetsky، یک لهستانی از نظر ملیت، و دانشمند روسی K.K. کلاوس E.F کمک بزرگی به دانشمند کرد. کانکرین که در آن زمان پست وزیر دارایی را بر عهده داشت

K.K. کلاوس

این او بود که بقایای پلاتین خام را به کلاوس ارائه کرد که دانشمند پلاتین و همچنین سایر فلزات: رودیم، پالادیوم، ایریدیوم و اسمیم را از آن جدا کرد. علاوه بر این فلزات، او همچنین مخلوطی از فلزات دیگر را نیز جدا کرد که به گفته کلاوس، باید حاوی یک ماده جدید و هنوز ناشناخته باشد. شیمیدان آزمایش های G.V. اوزان، و سپس با توسعه طرح آزمایشی خود، عنصر شیمیایی جدیدی به نام روتنیم را به دست آورد. و دوباره نامه ای به برسلیوس فرستاد، اما او، به عنوان اولین بار، با استدلال های کلاوس موافق نبود. اما شیمیدان روسی به استدلال های برسلیوس توجه نکرد و ثابت کرد که عنصر شیمیایی جدیدی از گروه پلاتین را کشف کرده است. و در سال 1845، برسلیوس کشف روتنیوم را تشخیص داد.

یک عنصر شیمیایی از روسیه نامگذاری شده است (نام لاتین روسیه Ruthenia است)

به درخواست وزارت دارایی، استاد دانشگاه کازان کارل کارلوویچ کلاوس در سال 1841 جستجوی راهی را برای پردازش بقایای سنگ معدن پلاتین انباشته شده در ضرابخانه سنت پترزبورگ به منظور استخراج کامل پلاتین آغاز کرد. یک سال قبل از آن، با تلاش رکتور لوباچفسکی، یک ساختمان دو طبقه جداگانه با یک زیرزمین بزرگ، مجهز به مدرن ترین تجهیزات، برای آزمایشگاه شیمی ساخته شد.

کلاوس ترکیب بقایای سنگ پلاتین را ایجاد کرد و روش هایی را برای جداسازی و به دست آوردن فلزات پلاتین خالص ایجاد کرد. با توجه به سطح دانش در آن زمان، کلاوس باید بر مشکلات تجربی استثنایی غلبه می کرد. علاوه بر این، این کار برای سلامتی خطرناک بود، زیرا مواد بسیار سمی در طی فرآوری سنگ معدن تشکیل شد.

در میان اجزای جدا شده، کلاوس یک فلز ناشناخته را کشف کرد. او خواص خود فلز و ترکیبات آن را مطالعه کرد، وزن اتمی آن را با دقت خاصی تعیین کرد و روشی برای جداسازی و خالص سازی آن ابداع کرد. در سال 1844، کلاوس نتایج خود را منتشر کرد و عنصر شیمیایی جدید روتنیوم را به نام روسیه نامگذاری کرد. جامعه علمی جهان در ابتدا این کشف را با تردید پذیرفت، زیرا بسیاری از عناصر به اشتباه "کشف" شدند.

تا اینکه در سال 1846، زمانی که کلاوس مقاله جدیدی در مورد مطالعه بیشتر روتنیوم منتشر کرد، کشف او مورد پذیرش جهانی قرار گرفت. به زودی به استاد کازان جایزه دمیدوف توسط آکادمی علوم روسیه برای تحقیقات در زمینه فلزات پلاتین اهدا شد. ارزش آن 10000 روبل در آن زمان بسیار بیشتر از جایزه نوبل فعلی بود.

آزمایشگاه شیمی دانشگاه کازان، جایی که کلاوس در سال 1842 در آن کار می کرد. صد سال بعد، موسسه آینده کورچاتوف کار خود را در این اتاق آغاز کرد.

دریافت روتنیوم

جداسازی فلزات پلاتین و به دست آوردن آنها به صورت خالص (پالایش) کاری بسیار دشوار است که نیاز به کار زیاد، زمان، معرف های گران قیمت و همچنین مهارت بالایی دارد.در حال حاضر منبع اصلی فلزات پلاتین سولفید مس نیکل است. سنگ معدن. در نتیجه پردازش پیچیده آنها، فلزات به اصطلاح "خشن" ذوب می شوند - نیکل و مس آلوده. در طی پالایش الکترولیتی، فلزات نجیب به صورت لجن آند تجمع می یابند که برای تصفیه فرستاده می شود.

منبع قابل توجهی از روتنیم برای استخراج آن جداسازی آن از قطعات شکافت مواد هسته ای (پلوتونیوم، اورانیوم، توریم) است، جایی که محتوای آن به 250 گرم در هر تن سوخت هسته ای "سوخته" می رسد.

خواص فیزیکی روتنیم

از نظر نسوز (ذوب 2250 درجه سانتیگراد)، روتنیم فقط نسبت به چندین عنصر پایین تر است - رنیوم، اسمیم، تنگستن.

با ارزش ترین خواص روتنیوم نسوز بودن، سختی، مقاومت شیمیایی و توانایی تسریع برخی واکنش های شیمیایی است. معمولی ترین ترکیبات آنهایی هستند که ظرفیت های 3+، 4+ و 8+ دارند. تمایل به تشکیل ترکیبات پیچیده دارد. به عنوان یک کاتالیزور، در آلیاژهای فلزات پلاتین، به عنوان ماده ای برای نوک های تیز، برای تماس ها، الکترودها و در جواهرات استفاده می شود.

خواص شیمیایی روتنیم

روتنیوم و اسمیم شکننده و بسیار سخت هستند. هنگامی که در معرض اکسیژن و عوامل اکسید کننده قوی قرار می گیرند، اکسیدهای RuO4 و OsO4 را تشکیل می دهند. اینها بلورهای زرد قابل گداخت هستند. بخارات هر دو ترکیب دارای بوی قوی و نامطبوع و بسیار سمی هستند. هر دو ترکیب به راحتی اکسیژن را از دست می دهند و به RuO2 و OsO2 یا به فلزات کاهش می یابند. با قلیاها، RuO4 نمک (روتنات) می دهد. امروزه تحقیقات روتنیم سه چالش را برای شیمیدانان ایجاد می کند:

کار شماره 1: چگونه از شر روتنیم خلاص شویم؟

روتنیم دارای خواص ارزشمند و جالب بسیاری است. در بسیاری از ویژگی های مکانیکی، الکتریکی و شیمیایی می تواند با بسیاری از فلزات و حتی با پلاتین و طلا رقابت کند. با این حال، برخلاف این فلزات، روتنیم بسیار شکننده است و به همین دلیل هنوز امکان تولید محصولی از آن وجود ندارد. وظیفه شماره 1 به دانشمندان فناوری هسته ای محول شده است.

ایزوتوپ‌های رادیواکتیو روتنیوم در طبیعت وجود ندارند، اما در نتیجه شکافت هسته‌های اورانیوم و پلوتونیوم در راکتورهای نیروگاه‌های هسته‌ای، زیردریایی‌ها، کشتی‌ها و در هنگام انفجار بمب‌های اتمی تشکیل می‌شوند. از منظر نظری، این واقعیت قطعا جالب است. حتی "لذت" خاصی دارد: رویای کیمیاگران محقق شد - یک فلز پایه به یک فلز نجیب تبدیل شده است. در واقع، این روزها، کارخانه های تولید پلوتونیوم ده ها کیلوگرم از فلز نجیب روتنیوم را بیرون می ریزند. اما ضرر عملی ناشی از این فرآیند برای فناوری هسته‌ای ارزش آن را نخواهد داشت حتی اگر بتوان از تمام روتنیوم تولید شده در راکتورهای هسته‌ای به خوبی استفاده کرد.

چرا روتنیم اینقدر مضر است؟

یکی از مزایای اصلی سوخت هسته ای تکرارپذیری آن است. همانطور که مشخص است، هنگامی که بلوک های اورانیوم در راکتورهای هسته ای "سوزانده می شوند"، یک سوخت هسته ای جدید تشکیل می شود - پلوتونیوم. در همان زمان، "خاکستر" نیز تشکیل می شود - قطعاتی از شکافت هسته های اورانیوم، از جمله ایزوتوپ های روتنیم. خاکستر، البته، باید حذف شود.

روتنیوم به تدریج به داخل زمین مهاجرت می کند و خطر آلودگی رادیواکتیو را در فواصل زیاد از مخزن ایجاد می کند. همین اتفاق زمانی می افتد که قطعاتی در اعماق زیاد در معادن دفن شوند. روتنیوم رادیواکتیو که (به شکل ترکیبات نیتروزو محلول در آب) تحرک شدید یا به عبارت صحیح تر، توانایی مهاجرت دارد، می تواند با آب های زیرزمینی بسیار دور سفر کند.

فیزیکدانان، شیمیدانان، فناوران و به ویژه رادیو شیمیدانان در بسیاری از کشورها توجه زیادی به مبارزه با روتنیوم رادیواکتیو دارند. در کنفرانس های بین المللی اول و دوم در مورد استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی در ژنو، چندین گزارش به این مشکل اختصاص یافت. با این حال، هنوز دلیلی وجود ندارد که مبارزه با روتنیوم را با موفقیت به پایان رسانده و ظاهراً شیمیدانان باید بسیار بیشتر تلاش کنند تا این مشکل به دسته نهایی حل شده منتقل شود.

کار شماره 2: مطالعه بیشتر شیمی روتنیم و ترکیبات آن.

ارتباط فوق‌العاده کار شماره 1 محققان را وادار می‌کند تا عمیق‌تر به شیمی روتنیم و ترکیبات آن نفوذ کنند.

روتنیم یک عنصر کمیاب و بسیار کمیاب است. این تنها ماده معدنی است که در شرایط طبیعی تشکیل می شود. این Laurite RuS است 2 - ماده ای بسیار سخت، سنگین و سیاه رنگ که در طبیعت بسیار نادر است. در برخی دیگر از ترکیبات طبیعی، روتنیم فقط یک ناخالصی ایزومورفیک است که مقدار آن معمولاً از دهم درصد تجاوز نمی کند. ناخالصی‌های کوچکی از ترکیبات روتنیم در سنگ‌های مس نیکل کانسار سدبری کانادا و سپس در معادن دیگر کشف شد.

یکی از قابل توجه ترین خواص شیمیایی روتنیوم حالت های ظرفیتی فراوان آن است. سهولت انتقال روتنیم از یک حالت ظرفیتی به حالت دیگر و فراوانی این حالات منجر به پیچیدگی و اصالت شدید شیمی روتنیم می شود که هنوز مملو از نقاط خالی بسیاری است.

سرگئی میخائیلوویچ استاروستین، دانشمند شوروی، تمام زندگی خود را وقف مطالعه شیمی روتنیم و ترکیبات آن کرد. او بود که ثابت کرد که مشکلات عظیمی که هنگام جداسازی روتنیم از پلوتونیوم و اورانیوم ایجاد می شود با تشکیل و خواص کمپلکس های روتنیم نیتروزو مرتبط است.

برخی از دانشمندان پیشنهاد می کنند که جداسازی پلیمرهای معدنی بر اساس کمپلکس های روتنیم نیتروزو امکان پذیر خواهد بود.

چندین دهه پیش، کمپلکس‌های روتنیم خدمات مهمی به نظریه شیمی ارائه کردند و به مدلی عالی تبدیل شدند که ورنر نظریه هماهنگی معروف خود را با آن ایجاد کرد. شاید ترکیبات پلیمری روتنیم به عنوان مدلی برای ایجاد نظریه پلیمرهای معدنی عمل کند.

چالش شماره 3: استفاده از روتنیوم

روتنیوم در کجا استفاده می شود و چشم انداز استفاده از آن چیست؟

روتنیم، مانند پلاتین و پالادیوم، دارای خواص کاتالیزوری است، اما اغلب در گزینش پذیری و گزینش پذیری بیشتر با آنها متفاوت است. کاتالیز ناهمگن از فلز روتنیوم و آلیاژهای آن استفاده می کند. موثرترین کاتالیزورها با رسوب گذاری روتنیوم بر روی تکیه گاه های مختلف با سطوح بسیار توسعه یافته به دست می آیند. در بسیاری از موارد همراه با پلاتین به منظور افزایش فعالیت کاتالیزوری آن استفاده می شود. آلیاژی از رودیوم، روتنیم و پلاتین اکسیداسیون آمونیاک را در تولید اسید نیتریک تسریع می کند. روتنیم برای سنتز اسید هیدروسیانیک از آمونیاک و متان، برای به دست آوردن هیدروکربن های اشباع از هیدروژن و مونوکسید کربن استفاده می شود. روشی برای پلیمریزاسیون اتیلن بر روی کاتالیزور روتنیم در خارج از کشور ثبت شده است.

کاتالیزورهای روتنیم برای واکنش تولید گلیسرول و سایر الکل‌های پلی‌هیدریک از سلولز توسط هیدروژناسیون اهمیت پیدا کرده‌اند.

ترکیبات آلی فلزی روتنیم در کاتالیز همگن برای واکنش‌های هیدروژناسیون مختلف استفاده می‌شوند و از نظر گزینش‌پذیری و فعالیت کاتالیزوری از کاتالیزورهای شناخته‌شده مبتنی بر رودیوم کم‌تر نیستند.

مزیت اصلی کاتالیزور روتنیم گزینش پذیری بالای آن است. این است که به شیمیدانان اجازه می دهد تا از روتنیوم برای سنتز طیف گسترده ای از محصولات آلی و معدنی استفاده کنند. کاتالیزور روتنیوم شروع به رقابت جدی با پلاتین، ایریدیوم و رودیوم کرده است.

عنصر شماره 44 در متالورژی تا حدودی توانایی کمتری دارد اما در این صنعت نیز کاربرد دارد. افزودن‌های کوچک روتنیوم معمولاً مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و سختی آلیاژ را افزایش می‌دهد. بیشتر اوقات به فلزاتی وارد می شود که از آنها تماس هایی برای مهندسی برق و تجهیزات رادیویی ایجاد می شود. آلیاژی از روتنیوم و پلاتین در سلول های سوختی برخی از ماهواره های زمین مصنوعی آمریکایی کاربرد پیدا کرده است. آلیاژهای روتنیم با لانتانیم، سریم، اسکاندیم و ایتریم دارای ابررسانایی هستند. ترموکوپل های ساخته شده از آلیاژ ایریدیوم و روتنیوم می توانند بالاترین دما را اندازه گیری کنند.

از استفاده از پوشش های روتنیوم که به صورت لایه نازک (فیلم) روی مواد و محصولات مختلف اعمال می شود، می توان انتظار زیادی داشت. چنین فیلمی به طور قابل توجهی خواص و کیفیت محصولات را تغییر می دهد، مقاومت شیمیایی و مکانیکی آنها را افزایش می دهد، آنها را در برابر خوردگی مقاوم می کند، خواص الکتریکی را به طور چشمگیری بهبود می بخشد و غیره. پوشش های نازک ساخته شده از فلزات نجیب، از جمله روتنیوم، در سال های اخیر در زمینه های مختلف الکترونیک، مهندسی رادیو و برق، صنایع شیمیایی و همچنین در جواهرات اهمیت فزاینده ای یافته است.

یکی از ویژگی‌های جالب فلز روتنیوم - جذب و عبور هیدروژن - می‌تواند با موفقیت برای استخراج هیدروژن از مخلوط گازها و بدست آوردن هیدروژن فوق‌العاده خالص استفاده شود.

بسیاری از ترکیبات روتنیم دارای خواص مفیدی هستند. برخی از آنها به عنوان افزودنی در شیشه و لعاب به عنوان رنگ دائمی استفاده می شود. به عنوان مثال، کلریدهای روتنیوم، لومینسانس لومینول را افزایش می دهند، پلی آمین های روتنیم خاصیت فلورسنت دارند، نمک Na2 2H2O یک پیزوالکتریک است، RuO4 یک عامل اکسید کننده قوی است. بسیاری از ترکیبات روتنیم دارای فعالیت بیولوژیکی هستند.

پر "ابدی".

نوک های خودکار مدام روی کاغذ ساییده می شوند و در نتیجه از بین می روند. برای اینکه قلم واقعاً "ابدی" شود، نوک آن لحیم شده است. برخی از آلیاژهای لحیم کاری پرهای "ابدی" شامل روتنیوم است. علاوه بر آن، این آلیاژها حاوی تنگستن، کبالت و بور هستند.

از روتنیوم در ساخت آلیاژهای پایه سوزن قطب نما نیز استفاده می شود. این آلیاژها باید سخت، قوی و انعطاف پذیر باشند. در میان مواد معدنی طبیعی، ایریدیوم اسمیک بسیار کمیاب چنین خواصی دارد. از مواد مصنوعی سوزن های قطب نما به همراه اسمیم و ایریدیم و گاهی فلزات دیگر می توان عنصر شماره 44 - روتنیم را نام برد.

تماس وجود دارد!

در مهندسی برق، مس از دیرباز برای تماس ها استفاده می شده است. این یک ماده ایده آل برای انتقال جریان های قوی است. پس چه می شود اگر پس از مدت زمان مشخصی تماس ها با اکسید مس پوشانده شوند؟ می توانید آنها را با کاغذ سنباده پاک کنید و دوباره مانند نو می درخشند. این موضوع در فناوری کم جریان متفاوت است. در اینجا، هر فیلم اکسید روی تماس می تواند عملکرد کل سیستم را مختل کند. بنابراین، کنتاکت ها برای جریان های کم از پالادیوم یا آلیاژ نقره-پالادیوم ساخته می شوند. اما این مواد از استحکام مکانیکی کافی برخوردار نیستند. افزودن مقادیر کمی روتنیوم (1...5%) به آلیاژها به تماس ها سختی و استحکام می بخشد. همین امر در مورد کنتاکت های کشویی نیز صدق می کند، که باید به خوبی در برابر سایش مقاومت کنند.

روتنیوم قرمز.

این نام یک رنگ غیر آلی است که یک کلرید آمونیوم پیچیده از روتنیم است.روتنیوم قرمز در مطالعات آناتومی و بافت شناسی (علم بافت های زنده) استفاده می شود. محلول این رنگ زمانی که 1:5000 رقیق شود، مواد پکتین و برخی پارچه ها را به رنگ های صورتی و قرمز رنگ می کند. به لطف این، محقق قادر است این مواد را از سایرین متمایز کند و بخش بررسی شده در زیر میکروسکوپ را بهتر تجزیه و تحلیل کند.

کاربرد روتنیوم برای رشد گرافن

محققان آزمایشگاه ملی بروکهاون (ایالات متحده آمریکا) نشان داده اند که در طول رشد همپایه گرافن، نواحی گرافن ماکروسکوپی روی سطح Ru(0001) تشکیل می شود. در این حالت، رشد لایه به لایه رخ می دهد و اگرچه لایه اول به شدت به بستر متصل است، لایه دوم عملاً با آن تعامل ندارد و تمام خواص منحصر به فرد گرافن را حفظ می کند.
سنتز بر اساس این واقعیت است که حلالیت کربن در روتنیم به شدت به دما وابسته است. در دمای 1150 درجه سانتیگراد، روتنیم از کربن اشباع می شود و هنگامی که دما به 825 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، کربن به سطح می آید و در نتیجه جزایر گرافنی بزرگتر از 100 میکرون تشکیل می شود. جزایر رشد می کنند و با هم متحد می شوند و پس از آن رشد لایه دوم آغاز می شود.

پیش نمایش:

برای استفاده از پیش نمایش ارائه، یک حساب Google ایجاد کنید و وارد آن شوید: https://accounts.google.com

شرح اسلاید:

عنصر شیمیایی کازان - روتنیوم.

هدف کار: کاوش در تاریخچه کشف روتنیم مطالعه خواص و زمینه های اصلی کاربرد عنصر.

روتنیم اولین عنصر شیمیایی بود که توسط شیمیدان روسی کارل کارلوویچ کلاوس کشف شد. روتنیوم نماینده فلزات پلاتین است و آخرین کشف شد. K.K. کلاوس

آزمایشگاه شیمی دانشگاه کازان، جایی که کلاوس در سال 1842 در آن کار می کرد. صد سال بعد، در این اتاق، موسسه آینده کورچاتوف کار خود را آغاز کرد.

روتنیوم (lat. Ruthenium)، Ru، عنصر شیمیایی گروه هشتم سیستم تناوبی مندلیف، عدد اتمی 44، جرم اتمی 101.07; یکی از فلزات پلاتین یک عنصر شیمیایی به نام روسیه نامگذاری شد (نام لاتین روسیه Ruthenia است)

فکر می کنم شما این داستان بزرگ را شنیده اید که عنصر رادیواکتیو روتنیوم-106 در اواخر سپتامبر در اروپا کشف شد. تعدادی از منابع، از جمله منابع آلمانی (آلمان یکی از اولین کسانی بود که وجود رادیوایزوتوپ در هوا را اعلام کرد)، ادعا می کنند که منبع روتنیم-106 اورال جنوبی بوده است. این یک نسخه کاملاً محتمل است ، زیرا در آن مکان ها است که شرکت ویژه مایاک هنوز در حال فعالیت است ، جایی که یک حادثه هسته ای در سال 1957 رخ داد - یکی از بزرگترین در تاریخ بشریت.

بنابراین، در پست امروز خواهیم فهمید که روتنیوم-106 چیست، حادثه مایاک در سال 1957 را به یاد بیاورید و به آنچه ممکن است پاییز امسال در آنجا رخ دهد فکر کنید. برو به برش، جالب است)

روتنیوم 106 چیست؟

ابتدا کمی در مورد روتنیم که ایزوتوپ آن (روتنیوم-106) در هوا کشف شد.

روتنیوم عنصری از گروه هشتم دوره پنجم جدول تناوبی عناصر شیمیایی است، عدد اتمی - 44. این عنصر توسط استاد دانشگاه کازان کارل کلاوس در سال 1844 کشف شد که در همان سال مقاله بزرگی در مورد عنصر جدید منتشر کرد. با عنوان "مطالعات شیمیایی بقایای سنگ پلاتین اورال و فلز روتنیم". کلاوس روتنیوم را از سنگ پلاتین اورال به شکل خالص آن جدا کرد و این عنصر را به افتخار روسیه (lat. Ruthenia) نامید.

ایزوتوپ‌های رادیواکتیو روتنیم در طبیعت وجود ندارند، اما در نتیجه شکافت هسته‌های اورانیوم و پلوتونیوم در هر جایی که واکنش زنجیره‌ای رخ می‌دهد - در راکتورهای نیروگاه‌های هسته‌ای، زیردریایی‌ها و همچنین در هنگام انفجار بمب‌های هسته‌ای، تشکیل می‌شوند. بیشتر ایزوتوپ‌های رادیویی روتنیوم کوتاه‌مدت هستند، اما دو تای آن‌ها - روتنیوم-103 و در واقع روتنیوم-106 - نیمه عمر بسیار طولانی دارند - به ترتیب 40 روز و 1 سال.

کارخانه ویژه "مایاک" و شهر بسته اوزیورسک.

مقامات آلمانی که از اولین کسانی بودند که روتنیوم-106 را در هوا شناسایی کردند، اورال جنوبی را به عنوان محل احتمالی انتشار این ایزوتوپ رادیوئی نام بردند. اگر به نقشه نگاه کنید، درست در پای کوه های اورال می توانید شهر بسته اوزیورسک را ببینید که زمانی چلیابینسک-65 نامیده می شد. در اوزرسک یک گیاه ویژه "مایاک" وجود دارد، جایی که در سپتامبر 1957 یک حادثه بزرگ و وحشتناک رخ داد، که من در مورد آن به تفصیل صحبت کردم. اینجا در این پست.

به طور خلاصه، در سال 1957 موارد زیر در مایاک اتفاق افتاد - تا اواسط دهه 1950، زباله های رادیواکتیو به سادگی به رودخانه Techa ریخته می شد، جایی که کارخانه روی آن قرار داشت. پس از اینکه مردم در روستاهای اطراف مریض شدند و جان خود را از دست دادند، فقط زباله های سطح پایین به رودخانه ریخته شد، زباله های سطح متوسط در دریاچه بسته کاراچای ریخته شد و زباله های سطح بالا در آنجا ذخیره شدند. کوزه های فولادی ضد زنگ در انبارهای زیرزمینی.

یکی از این قوطی ها در سال 1957 منفجر شد و پرکتیوم بتنی تاسیسات ذخیره سازی را از بین برد - در نتیجه تمام محتویات به بیرون از انبار ختم شد؛ در لبه شکستگی دال، پس زمینه رادیواکتیو به 1000 r / ساعت رسید. . باد آلودگی را به شمال شرقی منتقل کرد و در نتیجه رد رادیواکتیو اورال شرقی شکل گرفت که بعداً به منطقه ممنوعه تبدیل شد.

"مایاک" تا به امروز با موفقیت به فعالیت خود ادامه می دهد و تقریباً همان کاری را که در دهه 50 انجام داد - تولید پر کردن سلاح های هسته ای و همچنین دفع و ذخیره سازی زباله های هسته ای با محتوای بالای اورانیوم انجام می دهد. منابع آلمانی تقریباً این منطقه را منبع رادیواکتیو روتنیوم-106 می نامند و اگر اتفاقی در منطقه اورال رخ داده است، در اوزرسک در مایاک اتفاق افتاده است.

چه اتفاقی می تواند بیفتد « فانوس دریایی » ?

طرفداران این نسخه که کارخانه مایاک عامل نشت تشعشع بود، گاهشماری زیر را از رویدادها ارائه می دهند. در 19 سپتامبر، سوخت هسته ای پرتودهی شده از راکتور VVER-1000 در NPP بالاکوو به مایاک منتقل شد. عکس های این رویداد بعداً در گروه ظاهر شد "ما اهل مایاک هستیم"در شبکه اجتماعی VKontakte:

در 22 سپتامبر، سوخت هسته ای مصرف شده در یک کانتینر TUK-131O مستقیماً به کارخانه رادیوشیمیایی مایاک تحویل داده شد، جایی که آزمایش تجهیزات تکنولوژیکی جدید آغاز شد. آزمایش ها در حدود 1 تا 2 اکتبر تکمیل شد که در مورد آن یک پست جداگانه در همان گروه منتشر شد:

به دنبال این در صبح روز 25 سپتامبر (یعنی در زمانی که آزمایش تجهیزات جدید به احتمال زیاد در حال انجام بود) در سایت های شهری اوزرسک پیام ها شروع به ظاهر شدن کردندکه در روزهای 25 و 26 شهریور ماه بررسی برنامه ریزی شده آژیرها و ارسال پیام های صوتی از طریق شبکه رادیویی پخش صنعتی را انجام خواهد داد. دستورالعمل های زیر برای اقدام در وب سایت "Ozersk.ru" منتشر شد:

هشدار "توجه همه" با شنیدن آنها، باید:

1. بلافاصله بلندگوی پخش تلویزیون، رادیو، رادیو را روشن کنید.
2. به پیام اضطراری در مورد وضعیت و روش فعلی با دقت گوش دهید.
3. همه این ابزارها را دائما روشن نگه دارید در کل دوره واکنش اضطراری، فجایع یا بلایای طبیعی.

البته این می توانست تمرین برنامه ریزی شده دیگری از خدمات دفاع غیرنظامی باشد، اما درست یک روز قبل، آزمایش تجهیزات جدید در مایاک آغاز شد و در 29 سپتامبر، تشعشعات پس زمینه افزایش یافته در آلمان، اتریش و ایتالیا به دلیل این حادثه ثبت شد. وجود رادیوایزوتوپ روتنیوم-106 در هوا.

این روزها در مایاک چه اتفاقی می توانست بیفتد؟ در حین آزمایش تجهیزات جدید و کار با آن، نشت مواد رادیویی ممکن است رخ دهد - و این می تواند یک کاهش فشار ساده یا چیزی شبیه به انفجار باشد، به عنوان مثال. وضعیت کاملا غیر طبیعی مقامات اوزیورسک قاطعانه وقوع اتفاقی در مایاک را رد می کنند، اما با این وجود مقامات منطقه چلیابینسک تصمیم به انجام این کار گرفتند. تحقیق شمااتفاقی که در اورال جنوبی افتاد.

بنابراین می رود.

نظر خود را در این مورد در نظرات بنویسید.

روتنیم عنصری از زیرگروه جانبی گروه هشتم دوره پنجم جدول تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف، عدد اتمی 44 است. با نماد Ru (lat. روتنیوم).

تاریخچه کشف روتنیم

تاریخچه کشف این عنصر در روسیه آغاز شد، زمانی که ذخایر پلاتین در اورال در دهه 20 قرن نوزدهم کشف شد. خبر این کشف به سرعت در سراسر جهان پیچید و نگرانی و هیجان زیادی را در بازار بین المللی به همراه داشت. در میان دلالان خارجی شایعاتی در مورد قطعات هیولایی وجود داشت، در مورد ماسه پلاتین، که معدنچیان پلاتین مستقیماً با بیل آنها را جمع آوری کردند. در واقع، ذخایر پلاتین بسیار غنی بود و کنت کانکرین که در آن زمان وزیر دارایی روسیه بود دستور ضرب سکه های پلاتین را صادر کرد. ضرب سکه در عناوین 3.6 و 12 روبل شروع شد. 1400000 سکه پلاتین با بیش از 20 تن پلاتین بومی منتشر شد.

در سال دستور کانکرین برای ضرب سکه، اوزان، استاد دانشگاه یوریف، با بررسی نمونه های پلاتین اورال، به این نتیجه رسید که پلاتین با سه فلز جدید همراه است. اوزان یکی از آنها را نیمه ران، دومی را چند جمله ای و سومی را به افتخار نام لاتین نامید. روسیه - روتنیا نام را - روتنیوم داد. شیمیدانان با ناباوری از "کشف" اوزان استقبال کردند. برزلیوس شیمیدان سوئدی که در آن زمان اقتدارش واقعاً جهانی بود، به ویژه اعتراض کرد. اختلافی که بین اوزان و برزلیوس به وجود آمد توسط K. K. Klaus، استاد شیمی دانشگاه کازان حل شد. کلاوس با دریافت مقدار کمی از بقایای ضرب سکه های پلاتین، فلز جدیدی را در آنها کشف کرد که نام روتنیوم را که توسط اوزان پیشنهاد شده بود، حفظ کرد. در 13 سپتامبر 1844، کلاوس در آکادمی علوم گزارشی درباره عنصر جدید و خواص آن ارائه کرد. در سال 1845، گزارش کلاوس با عنوان "مطالعات شیمیایی بقایای سنگ پلاتین اورال و فلز روتنیم" به عنوان یک کتاب جداگانه منتشر شد. کلاوس در کتاب خود می نویسد: «...مقدار اندک مواد مورد مطالعه - بیش از شش گرم فلز کاملاً خالص - به من اجازه نداد که به تحقیقاتم ادامه دهم. با این حال، داده‌های به‌دست‌آمده در مورد خواص فلز جدید این امکان را برای کلاوس فراهم کرد تا کشف یک عنصر شیمیایی جدید را قاطعانه اعلام کند.

کلاوس که می خواست دانشمندان خارجی را با کشف یک عنصر جدید آشنا کند، نمونه ای از این فلز را برای برزلیوس فرستاد. پاسخ برزلیوس دست کم عجیب بود. او با در دست داشتن عنصر جدیدی با توصیف دقیق خواص آن، با نظر کلاوس موافق نبود. برزلیوس اظهار داشت که فلز دریافت شده از کلاوس "نمونه ای از ایریدیوم ناخالص" است، عنصری که مدت هاست شناخته شده است. برزلیوس بعداً مجبور شد اشتباه خود را بپذیرد.

دریافت روتنیوم

جداسازی فلزات پلاتین و به دست آوردن آنها به صورت خالص (تصفیه) کاری بسیار دشوار است که نیاز به کار زیاد، زمان، معرف های گران قیمت و همچنین مهارت بالایی دارد. پلاتین بومی، "ضایعات" پلاتین و سایر مواد ابتدا با "ودکای رژیا" تحت حرارت کم درمان می شوند. در این مورد، پلاتین و پالادیوم به طور کامل به محلول به شکل H2 و H2، مس، آهن و نیکل - به شکل کلریدهای CuCl2، FeCl3، NiCl2 - منتقل می شوند. رودیوم و ایریدیوم تا حدی به شکل H3 و H2 حل می شوند. باقیمانده، نامحلول در آب، از ترکیبی از اسمیم با ایریدیوم و همچنین مواد معدنی همراه (کوارتز SiO2، سنگ آهن کروم FeCr2O4، سنگ آهن مغناطیسی Fe3O4 و غیره) تشکیل شده است. پس از فیلتر کردن محلول، پلاتین از آن رسوب می‌کند. با کلرید آمونیوم با این حال، برای اینکه رسوب هگزا کلروپلاتینات آمونیوم حاوی ایریدیوم نباشد، که همچنین هگزا کلرویریدیت آمونیوم کم محلول (IV) (NH4)2 را تشکیل می دهد، لازم است Ir (IV) به Ir (III) کاهش یابد. این کار با افزودن، به عنوان مثال، نیشکر C12H22O14 (روش I.I. Chernyaev) انجام می شود. هگزا کلرویریدیت آمونیوم (III) در آب محلول است و کلرید آمونیوم رسوب نمی کند. رسوب هگزا کلروپلاتینات آمونیوم فیلتر شده، شسته، خشک و کلسینه می شود. اسفنج پلاتین به دست آمده فشرده شده و سپس در شعله اکسیژن-هیدروژن یا در یک کوره الکتریکی با فرکانس بالا ذوب می شود. پالادیوم، رودیوم و ایریدیوم از فیلتر هگزا کلروپلاتینات آمونیوم استخراج می شوند. از آلیاژ ایریدیوم، ایریدیوم، اسمیم و روتنیم متمایز می شوند. عملیات شیمیایی مورد نیاز برای این امر بسیار پیچیده است. در حال حاضر منبع اصلی فلزات پلاتین کانی های سولفید مس نیکل هستند. در نتیجه پردازش پیچیده آنها، فلزات به اصطلاح "خشن" ذوب می شوند - نیکل و مس آلوده. در طی پالایش الکترولیتی، فلزات نجیب به صورت لجن آند تجمع می یابند که برای تصفیه فرستاده می شود.

منبع قابل توجهی از روتنیوم برای استخراج آن جداسازی آن از قطعات شکافت مواد هسته ای (پلوتونیوم، اورانیوم، توریم) است، جایی که محتوای آن در میله های سوخت مصرف شده به 250 گرم در هر تن سوخت هسته ای "سوخته" می رسد.

خواص فیزیکی روتنیم

از نظر نسوز (ذوب 2250 درجه سانتیگراد)، روتنیم فقط نسبت به چندین عنصر پایین تر است - رنیوم، اسمیم، تنگستن.

خواص شیمیایی روتنیم

روتنیوم و اسمیم شکننده و بسیار سخت هستند. هنگامی که در معرض اکسیژن و عوامل اکسید کننده قوی قرار می گیرند، اکسیدهای RuO4 و OsO4 را تشکیل می دهند. اینها بلورهای زرد قابل گداخت هستند. بخارات هر دو ترکیب دارای بوی قوی و نامطبوع و بسیار سمی هستند. هر دو ترکیب به راحتی اکسیژن را از دست می دهند و به RuO2 و OsO2 یا به فلزات کاهش می یابند. با قلیاها، RuO4 نمک می دهد (روتنات): 2Ru04 + 4KOH = 2K2RuO4 + 2H2O + O2

کاربردهای روتنیوم

افزودن اندکی روتنیوم (0.1%) مقاومت به خوردگی تیتانیوم را افزایش می دهد.
آلیاژ شده با پلاتین، برای ایجاد کنتاکت های الکتریکی بسیار مقاوم در برابر سایش استفاده می شود.
کاتالیزور برای بسیاری از واکنش های شیمیایی. روتنیوم به عنوان کاتالیزور در سیستم های تصفیه آب ایستگاه های مداری جایگاه بسیار مهمی دارد.

توانایی روتنیم برای اتصال کاتالیستی نیتروژن جو در دمای اتاق نیز منحصر به فرد است.

روتنیوم و آلیاژهای آن به عنوان مواد ساختاری مقاوم در برابر حرارت در مهندسی هوافضا استفاده می‌شوند و تا دمای 1500 درجه سانتی گراد از نظر استحکام نسبت به بهترین آلیاژهای مولیبدن و تنگستن برتری دارند (همچنین دارای مزیت مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا هستند).

در سال‌های اخیر، اکسید روتنیوم به‌عنوان ماده‌ای برای تولید ابرخازن‌های الکتریسیته با ظرفیت الکتریکی ویژه بیش از 700 فاراد بر گرم مورد مطالعه قرار گرفته است.

کاربرد روتنیوم برای رشد گرافن

سنتز بر اساس این واقعیت است که حلالیت کربن در روتنیم به شدت به دما وابسته است. در دمای 1150 درجه سانتیگراد، روتنیم از کربن اشباع می شود و هنگامی که دما به 825 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، کربن به سطح می آید و در نتیجه جزایر گرافنی بزرگتر از 100 میکرون تشکیل می شود. جزایر رشد می کنند و با هم متحد می شوند و پس از آن رشد لایه دوم آغاز می شود.

چند روزی است که موضوع روتنیوم در رسانه ها مطرح شده است. من آن را بازگو نمی کنم - فکر می کنم می دانید.

پس این چیست، آیا این اتفاق افتاده است، و اگر چنین است، چرا خطرناک است؟

روتنیوم چیست و در کجا استفاده می شود؟

روتنیم یک فلز پلاتین است. در حال حاضر هفت ایزوتوپ پایدار و 27 ایزوتوپ رادیواکتیو روتنیوم شناخته شده است.

روتنیوم در آلیاژها برای افزایش مقاومت در برابر سایش استفاده می شود - به عنوان مثال، در تیتانیوم نسبت روتنیم 0.1٪ است و در تولید کنتاکت های الکتریکی، روتنیم با پلاتین آلیاژ می شود. آلیاژهای روتنیوم در برابر دماهای بالا بسیار مقاوم هستند، به همین دلیل است که از آنها در مهندسی هوافضا به عنوان مواد ساختاری استفاده می شود. ترکیبات روتنیوم در جواهرات، در الکترونیک - به ویژه، در مقاومت های لایه نازک (که 50٪ از تمام کاربردهای روتنیم را تشکیل می دهد) و همچنین در پانل های خورشیدی استفاده می شود. علاوه بر این، این فلز یک کاتالیزور مهم برای واکنش های شیمیایی است: به عنوان مثال، از آن برای تصفیه آب در ایستگاه های مداری استفاده می شود.

چگونه روتنیوم کشف شد؟

در واقع این عنصر سه بار کشف شد. اما رسما این کشف متعلق به استاد دانشگاه کازان کارل کلاوس است. در سال 1844، دانشمندی بقایایی را که پس از استخراج پلاتین و فلزات پلاتین از سنگ معدن به دست آمده بود، بررسی کرد. کلاوس این بقایای را با نمکدان ترکیب کرد. او بخشی از آلیاژ به دست آمده را که در آب حل نمی‌شد، در معرض آب آبی قرار داد، مخلوطی از اسید نیتریک و کلریدریک که فلزات را حل می‌کند، و آنچه را که خشک می‌شد تقطیر کرد. شیمیدان از ماده به دست آمده هیدروکسید آهن را به شکل رسوب جدا کرد و در اسید کلریدریک حل کرد. رنگ بنفش مایل به قرمز تیره محلول او را به این باور رساند که یک عنصر ناشناخته وجود دارد. کلاوس موفق شد این عنصر را جدا کند - با این حال، نه به شکل خالص آن، بلکه در ترکیب با گوگرد.

عنصر جدید به نام روسیه - روتنیوم (از لاتین روتنیا) نامگذاری شد. در ابتدا، ایده نام به دانشمند دیگری، شیمیدان آلمانی گوتفرید اوزان تعلق داشت - او این نام را به یکی از سه فلز پلاتین داد، که او همچنین هنگام تجزیه و تحلیل سنگ پلاتین اورال در سال 1928 به دست آورد. با این حال، کشف اوزان در طول آزمایش تایید نشد. با این حال، کلاوس معتقد بود که این روتنیوم است که اوزان به دست آورده است و این را ذکر کرد. همچنین نسخه ای وجود دارد که این عنصر سه دهه قبل از آن توسط پروفسور لهستانی آندری اسنیادسکی کشف شد - او پیشنهاد کرد که فلز وستیا را به افتخار سیارک وستا که در سال 1807 کشف شد، نامگذاری کنند.

چه چیزی در مورد روتنیوم 106 شناخته شده است؟

این یک ایزوتوپ رادیواکتیو با نیمه عمر کمی بیش از یک سال است - از بین تمام ایزوتوپ های ناپایدار روتنیم، این ایزوتوپ طولانی ترین عمر است. در طبیعت وجود ندارد: در طول شکافت اورانیوم و پلوتونیوم در راکتورهای هسته ای ظاهر می شود - در واقع، این محصول فرعی دفع سوخت هسته ای مصرف شده (SNF) است. در پایان تابش سوخت در راکتور، فعالیت 106Ru به 2.01 Bq در هر تن SNF می رسد - این عدد بسیار بزرگی است.

مشکل اصلی روتنیوم-106 این است که در طول پردازش مجدد سوخت هسته ای، ترکیبات پایداری را تشکیل می دهد که در تولید محصولات جدید اختلال ایجاد می کند. شیمیدانان باید روتنیوم را در هر مرحله از فرآیند حذف کنند تا سوخت هسته ای مصرف شده به سوخت جدید تبدیل شود.

روتنیوم 106 در پرتودرمانی برای تومورهای بدخیم چشم استفاده می شود. همچنین می توان از آن در ژنراتورهای ترموالکتریک رادیو ایزوتوپ استفاده کرد، که به ویژه در تامین انرژی فضاپیماهای دور از خورشید استفاده می شود. با این حال، پلوتونیوم-238 در عمل برای این اهداف استفاده می شود، اما ایزوتوپ های روتنیم استفاده نمی شود.

آیا روتنیوم 106 برای سلامتی خطرناک است؟

روتنیوم-106، مانند هر منبع دیگر پرتوهای یونیزان، بر بدن تأثیر می گذارد. این در گروه B - دومین رادیوتوکسیک است. گروه A شامل رادیونوکلئیدهای خطرناک است: پلونیوم-210، رادیوم-226، پلوتونیوم-238 و سایر انتشار دهنده های آلفا. محافظت از خود در برابر جریان ذرات آلفا با یک ورق کاغذ آسان است، زیرا آنها توانایی نفوذ کمی دارند - اما اگر وارد بدن شوند، باعث بیماری تشعشع می شوند.

روتنیوم-106 یک ساطع کننده بتا است - به زبان ساده، جریانی از الکترون ها را ساطع می کند. واپاشی بتا ابتدا رودیوم-106 را تولید می کند که بلافاصله به پالادیوم-106 پایدار تجزیه می شود. در هر دو مرحله، الکترون ها و همچنین جزء کوچکی از تابش گاما گسیل می شوند. اگر یک ذره بتا وارد بدن شود، 20 برابر کمتر از ذره آلفا آسیب وارد می کند - اما قدرت نفوذ آن بیشتر است.

چرا این همه سر و صدا در مورد روتنیوم است؟

در 12 اکتبر، Roshydromet بولتنی در مورد وضعیت تشعشعات در روسیه برای سپتامبر 2017 منتشر کرد که مواردی از افزایش فعالیت بتا در هوا و در هنگام بارش را نشان می داد. به طور خاص، صحبت از افزایش فعالیت روتنیوم-106 شد - به عنوان مثال، در ریز ناحیه دما در اوفا در 26-27 سپتامبر، "باران روتنیم" رخ داد. حتی قبل از آن، در ماه سپتامبر، ایستگاه‌های نظارتی اروپایی مقدار زیادی روتنیوم 106 را در هوا ثبت کردند. اداره فدرال حفاظت در برابر تشعشعات آلمان و وزارت فدرال محیط زیست، حفاظت از طبیعت و ایمنی راکتورها پیشنهاد کرده اند که منبع روتنیم در اورال جنوبی است.

پس آیا این واقعا خطرناک است؟

شیطان آنقدرها هم که نقاشی شده ترسناک نیست. فعالیت روتنیوم-106 چندین مرتبه کمتر از حداکثر هنجار مجاز است و آسیبی به سلامتی وارد نمی کند - این در ابتدا توسط Roshydromet در بیانیه خود تأکید شد.

یکی از اعضای دپارتمان رادیوشیمی در دانشگاه ایالتی سن پترزبورگ می گوید: «تعیین روتنیم در جو، به ویژه در چنین غلظت های کم، بسیار دشوار است.

به عنوان مثال، بولتن برای Argayash حاوی داده های 7.72 x 10 -5 Bq/m3 است، در حالی که مقدار مجاز فعالیت روتنیوم-106 طبق استانداردهای مدرن 4.4 Bq/m3 است. Roshydromet در گزارش داده‌های بیش از حد روتنیم-106 در نمونه‌ها نسبت به دوره قبل با "صدها" بار ظاهر شدن را با این واقعیت توضیح داد که این رادیونوکلئید در نمونه‌های قبلی کاملاً وجود نداشت. همانطور که بوریس مارتسینکوویچ، سردبیر پورتال Geoenergetics.ru توضیح می دهد، این واقعیت که ایستگاه های نظارت رادیولوژیکی قادر به شناسایی چنین غلظت های پایینی از 106Ru بودند را می توان "آزمایشی در نظر گرفت که به طور قانع کننده ای ثابت کرد که ایستگاه ها در سطح فنی خوبی کار می کنند. " آژانس بین المللی انرژی اتمی (IAEA) داده های ارائه شده را بررسی کرده است اتهامات علیه روسیه را رد کرد.

علاوه بر این، تابشگرهای آلفا، بتا و گاما طبیعی زیادی وجود دارد.

یکی از اعضای دپارتمان رادیوشیمی در دانشگاه ایالتی سن پترزبورگ می‌گوید: «اگر به خاکریز در سنت پترزبورگ بروید، تشعشع پس‌زمینه در آنجا بیشتر از آزمایشگاه ما خواهد بود. زیرا گرانیت به طور طبیعی تابش زمینه بالایی دارد.

چرا فعالیت روتنیوم-106 ناگهان افزایش یافت؟

دقیقا معلوم نیست. همانطور که Rosatom اعلام کرد، هیچ گونه انتشار گسترده ای از مواد رادیواکتیو در شرکت های روسی وجود نداشت. انجمن تولید مایاک نیز به نوبه خود، دخالت در آلودگی احتمالی هوا با ایزوتوپ روتنیوم-106 را قاطعانه رد می کند. آلودگی عمده اتمسفر با روتنیوم ممکن است زمانی رخ دهد که مهر و موم پوسته عنصر سوخت در راکتور شکسته شود، و همچنین زمانی که منابع تابش یونیزان بر اساس ایزوتوپ از بین می روند. PA Mayak ادعا می کند که جداسازی ایزوتوپ از سوخت هسته ای مصرف شده و همچنین تولید منابع تشعشع از آن، برای سال ها در این شرکت انجام نشده است. علاوه بر این، با گزینه اول، معمولاً ایزوتوپ‌های «تکه‌شکن» دیگری منتشر می‌شود که مطمئناً بر شاخص‌های این عناصر تأثیر می‌گذارد.

آنها می گویند که روتنیم از فضای بیرون آمده است - آیا این درست است؟

اینترفاکس نسخه ای منتشر کرد مبنی بر اینکه انتشار روتنیوم-106 ممکن است در هنگام انهدام ماهواره رخ داده باشد. با این حال، الکساندر ژلزنیاکوف، استاد آکادمی کیهان‌شناسی روسیه تسیولکوفسکی، می‌گوید که روتنیوم-106 در ژنراتورهای برق ماهواره‌ای استفاده نمی‌شود - و اگر چنین وسیله‌ای از مدار خارج می‌شد، مسیر حرکت آن به دقت بررسی می‌شد. بنابراین، این نسخه در آستانه فانتزی است.

پس از کجا می تواند بیاید؟

فرض رئیس گروه رادیوشیمی دانشکده شیمی دانشگاه دولتی لومونوسوف مسکو، عضو مسئول آکادمی علوم روسیه، استپان کالمیکوف، قابل قبول به نظر می رسد. او معتقد است که یک محلول با خلوص بالا از رادیونوکلئید می‌تواند از یک مرکز پزشکی یا شرکتی که در آن رادیوداروها کار یا تولید می‌شوند وارد جو شده باشد. این می تواند در مرحله ای از فرآیند فنی رخ دهد که روتنیوم به یک آئروسل تبدیل می شود - به دلیل فرار بودن آن می تواند در جو پخش شود. اگرچه سایر کارشناسان می گویند که به نظر نمی رسد نشت روتنیوم برای اهداف پزشکی باشد (در پرتودرمانی استفاده می شود): ابر بسیار بزرگ است. این کارشناس می گوید، اما حادثه ای که شامل سوخت هسته ای یا ضایعات آن باشد عملاً منتفی است.

و معاون فرماندار منطقه چلیابینسک، اولگ کلیموف گزارش داد که "در 25 سپتامبر، حتی قبل از گزارش های مربوط به روتنیوم در اروپا، غلظت روتنیم در پست های کنترل در اورال جنوبی ثبت شد. اندازه آنها 20 هزار برابر کمتر از دوز مجاز سالانه است. اولگ کلیموف خاطرنشان کرد که این چک نشان داد که این روتنیوم خالص است که از جای دیگری به ما رسیده است. وضعیت به طور مصنوعی متشنج است و هیچ مبنایی ندارد.»

شاید اروپایی های وحشت زده باید در کشور دیگری به دنبال منبعی بگردند؟ اما به نظر می رسد که در دنیای قدیم، شرکت هایی که با مواد رادیواکتیو کار می کنند به شدت طبقه بندی می شوند. ما همه چیز را می دانیم و هواشناسان روسی قربانی این شفافیت شدند و اظهار داشتند که بله، محتوای ایزوتوپ های روتنیم در دو نقطه جمع آوری صدها برابر از پس زمینه ماه قبل فراتر رفته است. وقتی صحبت از مواد رادیواکتیو می شود، همه اینها برای آماتورها ترسناک به نظر می رسد. و یک متخصص، با نگاه کردن به اعداد، متوجه می شود که هم در روسیه و هم در اروپا غلظت روتنیم-106 هزاران بار کمتر از هر سطح خطرناکی است. و برای اینکه در آینده مردم را نترسانیم، تصمیم گرفتیم از این پس مقایسه‌هایی را با همین حداکثر غلظت‌ها در جداول گزارش قرار دهیم.

بعید است که پرونده روتنیوم یتیم حل شود. تشعشع فقط پس‌زمینه‌ای برای هیاهوی اینجاست. به هر حال، در ماه فوریه، ابری از ایزوتوپ ید، بسیار خطرناک تر از روتنیوم، بر فراز اروپا قدم زد، اما آیا کسی در مورد آن چیزی شنیده است؟

منابع