Ruthenium: Nhiên liệu kim loại Nga mang tên Rus

Trong bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleyev có một nguyên tố với số nguyên tử là 44, mang tên ấn tượng — ruthenium. Điều này không chỉ là kim loại nhóm platin, mà còn là nguyên tố hóa học duy nhất được đặt tên theo Nga (Ruthenia — tên Latinh của Rus). Nó đã được phát hiện vào năm 1844 bởi giáo sư Đại học Kazan Karl Karlovich Klaus và từ đó đã trở thành một phần không thể thiếu trong lịch sử khoa học và công nghệ. Hiện nay, ruthenium là một trong những vật liệu nóng chảy, cứng và kháng ăn mòn nhất, không thể thiếu trong điện tử,催化 và thậm chí là trong ngành công nghiệp vũ trụ.

Đại lý của sao số nguyên tố được đặt tên là "ruteni"?

Tên của nguyên tố bắt nguồn từ từ Latinh Ruthenia, có nghĩa là "Nga" hoặc "Rus". Karl Klaus, nhà phát hiện rutheni, nhấn mạnh rằng anh đã đặt tên để tôn vinh quê hương của mình. Điều này là hành động của một người yêu nước có gốc Đức, người đã gắn bó với Nga và muốn vĩnh cửu hóa tên của nó trong bảng tuần hoàn.

Đại lý của sao số nguyên tử trong bảng tuần hoàn của Mendeleyev là gì?

Số nguyên tử của nguyên tố trong bảng tuần hoàn của Mendeleyev (44) được xác định bởi số proton trong lõi của nguyên tử của nó. Số này xác định một cách duy nhất rutheni là một nguyên tố hóa học. Trong bảng tuần hoàn, nó nằm trong nhóm VIIIB, kỳ 5, và thuộc nhóm kim loại rutheni — rodi — palladi — nhóm kim loại có tính chất hóa học tương tự. Mendeleyev đã tiên đoán sự tồn tại của nguyên tố này, để lại ô trống cho nó, nhưng sự phát hiện vật lý của nó đã xảy ra trước khi nhà hóa học vĩ đại này công bố luật của mình.

Lịch sử phát hiện: dược sĩ từ Kazan

Carl Karlovich Klaus sinh năm 1796 tại Tartu (nay là Tallinn) trong gia đình một họa sĩ. Ông đã mồ côi sớm và từ 14 tuổi bắt đầu làm việc trong một nhà thuốc và đã vượt qua kỳ thi để trở thành dược sĩ mà không có giáo dục phổ thông. Sau đó, ông đã thành lập nhà thuốc của mình tại Kazan, nhưng đam mê thực sự của ông luôn là khoa học. Ông đã tham gia vào một cuộc thám hiểm thực vật học ở các đồng bằng Volgo-Ural, và khi 40 tuổi, bắt đầu sự nghiệp tại Đại học Kazan, nơi ông nhanh chóng trở thành trưởng phòng thí nghiệm hóa học.

Năm 1841, theo lệnh của Bộ Tài chính, Klaus bắt đầu nghiên cứu các chất thải của mỏ platinum ở Ural, đã tích lũy lại tại Cục in tiền của St. Petersburg. Nhiệm vụ của ông là tìm ra các phương pháp hiệu quả hơn để chiết xuất铂 kim. Trong quá trình các thí nghiệm cẩn thận và nguy hiểm (hợp chất rutheni rất độc), Klaus phát hiện ra sự hiện diện của một nguyên tố chưa từng được biết đến trước đó.

Trong một thí nghiệm, Karl Klaus, người có thói quen thử đồ ăn bằng miệng các hợp chất được tạo ra, đã bị bỏng nghiêm trọng ở miệng do hợp chất rutheni. May mắn thay, điều này không ngăn cản ông hoàn thành nghiên cứu.

Năm 1844, ông đã tinh chế được 6 gam rutheni tinh khiết, nghiên cứu kỹ các tính chất hóa học của nó và xác định khối lượng nguyên tử. Tuy nhiên, cộng đồng khoa học, đặc biệt là nhà hóa học nổi tiếng Thụy Điển Jöns Berzelius, đã đón nhận phát hiện này với sự ngờ vực. Chỉ sau khi Berzelius kiểm tra kết quả của Klaus và xác nhận chúng là đúng, rutheni mới được công nhận chính thức là một nguyên tố mới.

Độc đáo của rutheni: đặc điểm và tính chất

Rutheni là kim loại sáng bạc với độ cứng rất cao và dễ vỡ. Nó rất nóng chảy: nhiệt độ nóng chảy của nó là 2250°C, nhiệt độ bay hơi là khoảng 4900°C. Đây là một trong những nguyên tố đặc biệt nhất (12,45 г/см³).

Kháng hóa học. Rutheni kháng hóa học rất tốt: nó không bị oxy hóa trên không khí ngay cả khi được đun nóng đến 930°C và không phản ứng với các axit mạnh và kiềm. Điều này làm cho nó trở thành một vị vua trong các kim loại.

Oxyd mạnh mẽ. Điểm đặc biệt của rutheni là oxyd cao nhất của nó — RuO₄. Đây là chất khí vàng nhạt bay hơi đã nóng chảy ở +25,5°C và bay hơi ở +27°C. Nó có khả năng oxy hóa mạnh đến mức có thể cháy các chất hữu cơ, ví dụ như rượu.

Tính chất催化. Rutheni là một chất xúc tác tuyệt vời cho các phản ứng hidrocacbon hóa và dehidrocacbon hóa của các hợp chất hữu cơ.

Ứng dụng trong công nghiệp và khoa học hiện đại

Tính chất độc đáo của rutheni đã làm cho nó trở thành không thể thiếu trong các ngành công nghiệp công nghệ cao nhất.

Điện tử và công nghiệp thiết bị. Hợp kim rutheni với platin và palladi được sử dụng để làm các đầu nối điện cứng rắn trong các thiết bị đo lường. Thêm rutheni vào titan tăng cường khả năng kháng ăn mòn của nó, điều này rất cần thiết trong công nghiệp hóa học.

Chất xúc tác. Rutheni là thành phần chính của các chất xúc tác trong ngành công nghiệp hóa học. Nó đặc biệt được chú ý trong những năm gần đây như một trong những chất xúc tác hiệu quả nhất cho phản ứng hidrocacbon hóa — quá trình quan trọng để sản xuất hydro xanh và xử lý chất thải hữu cơ.

Công nghiệp vũ trụ. Tính chất chịu nhiệt và kháng ăn mòn của rutheni làm cho nó trở thành không thể thiếu trong ngành công nghiệp vũ trụ. Ví dụ, hợp kim với rutheni được sử dụng trong các hệ thống làm sạch nước trên các trạm vũ trụ.

Superconductivity. Các hợp kim của rutheni với lanthan, ceri, Scandinavia và itri có các tính chất superconductivity đặc biệt.

Ngành trang sức. Rutheni thường được sử dụng để gỉ các vật phẩm trang sức từ vàng trắng và platin. Nó mang lại cho chúng một ánh sáng đặc biệt và bảo vệ khỏi trầy xước.

Tiềm năng và tương lai của nguyên tố

Tương lai của rutheni trực tiếp liên quan đến sự phát triển của công nghệ năng lượng xanh, vũ trụ và催化. Với sự tăng trưởng nhu cầu đối với kinh tế hydro, rutheni vẫn là một trong những chất xúc tác hiệu quả nhất cho điện phân nước và hidrocacbon hóa các hợp chất hữu cơ. Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu việc sử dụng nó trong sản xuất các vật liệu mới siêu cứng, superconductors cao nhiệt độ và các hợp kim có triển vọng cho các điều kiện hoạt động khắc nghiệt.