რუთენიუმი არის ყველაზე მსუბუქი და ყველაზე ნაკლებად "კეთილშობილი" პლატინის ჯგუფის ლითონებს შორის. ის, ალბათ, ყველაზე „მრავალვალენტიანი“ელემენტია (ცნობილია ცხრა ვალენტური მდგომარეობა). ნახევარ საუკუნეზე მეტი კვლევის ისტორიის მიუხედავად, ის დღესაც ბევრ კითხვას და პრობლემას უქმნის თანამედროვე ქიმიკოსებს. რა არის რუთენიუმი, როგორც ქიმიური ელემენტი? დასაწყისისთვის, მოკლე გადახვევა ისტორიაში.
იდუმალი და მდიდარი
რუთენიუმის აღმოჩენის სახელი და ისტორია განუყოფლად არის დაკავშირებული რუსეთთან. მე-20 საუკუნის დასაწყისში მსოფლიო საზოგადოება აღელვებული და შეშფოთებული იყო იმ ამბებით, რომ რუსეთის იმპერიაში პლატინის უმდიდრესი საბადოები აღმოაჩინეს. იყო ჭორები, რომ ურალებში ამ ძვირფასი ლითონის მოპოვება შეიძლება განხორციელდეს ჩვეულებრივი ნიჩბით. მდიდარი საბადოების აღმოჩენის ფაქტი მალევე დადასტურდა იმით, რომ რუსეთის ფინანსთა მინისტრმა ე.ფ.კანკრინმა პეტერბურგის ზარაფხანაში პლატინისგან მონეტების მოჭრის შესახებ უმაღლესი განკარგულება გაგზავნა. მომდევნო წლებში მიმოქცევაში შევიდა დაახლოებით მილიონნახევარი მონეტა (3, 6 და 12 რუბლი), რომლის წარმოებისთვის დაიხარჯა 20 ტონა ძვირფასი ლითონი.
"აღმოჩენა" Ozanne
დერპტ-იურიევსკის (ახლანდელი ტარტუ) უნივერსიტეტის პროფესორმა გოტფრიდ ოზანმა დაიწყო ურალის ძვირფასი მადნის შემადგენლობის შესწავლა. ის მივიდა დასკვნამდე, რომ პლატინას ახლავს სამი უცნობი ლითონი - მრავალწევრი, მრავალწევრი და რუთენიუმი, რომელთა სახელები თავად ოზანმა დაარქვა. სხვათა შორის, მან მესამეს რუსეთის სახელი დაარქვა (ლათინური რუთენიიდან).
ოზანის კოლეგები მთელ ევროპაში, ყველაზე ავტორიტეტული შვედი ქიმიკოსის იენს ბერცელიუსის ხელმძღვანელობით, ძალიან აკრიტიკებდნენ პროფესორის მოხსენებას. თავის გამართლების მცდელობისას მეცნიერმა გაიმეორა თავისი ექსპერიმენტების სერია, მაგრამ იგივე შედეგი ვერ მიაღწია.
ორი ათწლეულის შემდეგ ოზანის შემოქმედებით დაინტერესდა ქიმიის პროფესორი კარლ კარლოვიჩ კლაუსი (ყაზანის უნივერსიტეტი). მან მოიპოვა ხაზინის მდივნის ნებართვა ზარაფხანის ლაბორატორიიდან რამდენიმე ფუნტი დარჩენილი მონეტის ხელახალი ტესტირებისთვის წაღებაზე.
ყაზანის ქიმიური ელემენტი რუთენიუმი
რუსი აკადემიკოსი A. E. არბუზოვმა თავის ნაშრომებში აღნიშნა, რომ იმ დღეებში ახალი ელემენტის აღმოსაჩენად ქიმიკოსს სჭირდებოდა უკიდურესი მონდომება და დაჟინებული შრომა, დაკვირვება და გამჭრიახობა და რაც მთავარია, დახვეწილი ექსპერიმენტული ნიჭი. ყველა ზემოაღნიშნული თვისება იყო ახალგაზრდა კარლ კლაუსისთვის ყველაზე მაღალი ხარისხით.
მეცნიერის კვლევას პრაქტიკული მნიშვნელობაც ჰქონდა - მადნის ნარჩენებიდან სუფთა პლატინის დამატებით მოპოვება. ექსპერიმენტისთვის საკუთარი გეგმის შემუშავების შემდეგ, კლაუსმა შეაერთა მადნის მასალა მარილიანთან და ამოიღო ხსნადი ელემენტები: ოსმიუმი, ირიდიუმი,პალადიუმი. უხსნად ნაწილს ექვემდებარებოდა კონცენტრირებული მჟავების ნარევი ("aqua regia") და დისტილაცია. რკინის ჰიდროქსიდის ნალექში მან აღმოაჩინა უცნობი ლითონის არსებობა და გამოყო იგი ჯერ სულფიდის სახით, შემდეგ კი სუფთა სახით (დაახლოებით 6 გრამი). პროფესორმა შეინარჩუნა ოზანის მიერ შემოთავაზებული სახელი ელემენტისთვის - რუთენიუმი.
გახსენი და დაამტკიცე
მაგრამ როგორც გაირკვა, ქიმიური ელემენტის რუთენიუმის აღმოჩენის ისტორია ახლახან იწყებოდა. 1844 წელს კვლევის შედეგების გამოქვეყნების შემდეგ, კრიტიკის სეტყვა დაეცა კლაუსს. უცნობი ყაზანელი მეცნიერის დასკვნები სკეპტიკურად მიიღეს მსოფლიოს უდიდესმა ქიმიკოსებმა. ბერცელიუსისთვის ახალი ელემენტის ნიმუშის გაგზავნამაც კი ვერ გადაარჩინა სიტუაცია. შვედი ოსტატის თქმით, კლაუსის რუთენიუმი იყო მხოლოდ "უწმინდური ირიდიუმის ნიმუში".
მხოლოდ კარლ კარლოვიჩის, როგორც ანალიტიკოსის და ექსპერიმენტატორის გამორჩეულმა თვისებებმა და დამატებითი კვლევების სერიამ მისცა მეცნიერს საშუალება დაემტკიცებინა თავისი საქმე. 1846 წელს აღმოჩენამ მიიღო ოფიციალური აღიარება და დადასტურება. მისი მუშაობისთვის კლაუსს მიენიჭა რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის დემიდოვის პრემია 10 ათასი რუბლის ოდენობით. ყაზანელი პროფესორის ნიჭისა და გამძლეობის წყალობით პლატინოიდების რიგებს დაემატა რუთენიუმი, პირველი ელემენტი, რომელიც რუსეთში აღმოაჩინეს.
დამატებითი კვლევა
რუთენიუმის ქიმიური და ფიზიკური თვისებების შესწავლის მთავარი პრობლემა უკიდურესად შეზღუდული შემცველობაა.ეს ლითონი დედამიწის ქერქში. მაგალითად, პლატინის წარმოების ნარჩენებში (კლაუსის სამუშაო მასალა) მისი შემცველობა არის დაახლოებით 1%. ქიმიკოსთა უმეტესობა აღიარებს რუთენიუმს, როგორც უკიდურესად არახელსაყრელ ნივთიერებას კვლევისთვის. ჩიხების სიმრავლე ხშირად იწვევს მკვლევარებს სამუშაოს შეზღუდვას ან შეჩერებას.
საბჭოთა მეცნიერმა SM Starostin-მა მთელი ცხოვრება მიუძღვნა "არასასიამოვნო" ლითონის და მისი ნაერთების თვისებების შესწავლას. ქიმიკოსის საქმიანობის მთავარი შედეგია დასკვნები რუთენიუმის ნიტროზო კომპლექსების თვისებებისა და მათთან დაკავშირებული სირთულეების შესახებ სუფთა ლითონის გამოყოფისას თანმხლები ურანისა და პლუტონიუმისგან. რა არის რუთენიუმი, როგორც ქიმიური ელემენტი?
ფიზიკური თვისებები
რუთენიუმი არის მეტალი, რომლის ფერი, მიღების მეთოდიდან გამომდინარე, მერყეობს რუხი-მოლურჯოდან ვერცხლისფერ-თეთრამდე. ქიმიური ელემენტის რუთენიუმის ზოგიერთი ფიზიკური მახასიათებელი საშუალებას გვაძლევს მივიჩნიოთ იგი უნიკალურ ნივთიერებად. მაღალ მტვრევადობასთან ერთად (კრისტალები ხელითაც კი ადვილად იშლება ფხვნილად), რუთენიუმს აქვს უკიდურესი სიხისტე - 6,5 ათბალიანი მინერალოგიური სიხისტის სკალაზე (მოჰსის მასშტაბი). ალბათ ყველაზე მსუბუქი პლატინის ჯგუფის ლითონებს შორის. სიმკვრივე არის 12,45 გ/სმ3. ის ძალიან ცეცხლგამძლეა - თხევად მდგომარეობაში გადასვლის ტემპერატურაა 2334 ° C. ელექტრულ რკალში დნობის დროს შეინიშნება ლითონის ერთდროული აორთქლება. ღია ცის ქვეშ მაღალტემპერატურული კალცინაციის დროს ელემენტი სახით „აორთქლდება“.ტეტროქსიდები.
რუთენიუმი კლასიფიცირებულია, როგორც სუპერგამტარი. ლითონი ავლენს ნულოვან წინააღმდეგობას 0,47 კ-მდე გაგრილებისას. ამ თვისებას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს სამეცნიერო და პრაქტიკული თვალსაზრისით. როგორც პლატინოიდი, რუთენიუმი ძალიან საინტერესო ძვირფასი ლითონია.
ელემენტი Ru
"კაზან" ლითონის თვისებები მრავალი თვალსაზრისით დამახასიათებელია VΙΙΙ (პლატინის) ჯგუფის წარმომადგენლებისთვის. რუთენიუმი არის პერიოდული ცხრილის ქიმიური ელემენტი ატომური ნომრით 44, რომელიც ხასიათდება მაღალი ინერტულობით. მას აქვს 7 სტაბილური ბუნებრივი და 20 ხელოვნური იზოტოპი მასობრივი რიცხვებით 92-დან 113-მდე.
ნორმალურ ტემპერატურაზე არ ექვემდებარება დაჟანგვას და კოროზიას, მჟავებსა და ტუტეებს. როდესაც თბება 400 ° C-ზე ზემოთ, ის რეაგირებს ქლორთან, 930 ° C-ზე - ჟანგბადთან. ზოგიერთ მეტალთან ერთად ქიმიური ელემენტი რუთენიუმი აყალიბებს მდგრად შენადნობებს, რომლებსაც მეტალთაშორის ნაერთებს უწოდებენ.
მრავალ ნაერთში, იგი ავლენს ვალენტობას ნულიდან რვამდე. ყველაზე მნიშვნელოვანია რუთენიუმის დიოქსიდი და ტეტროქსიდი, სულფიდი RuS2 და ფტორი RuF5.
..
სუფთა მეტალის სახით მას აქვს მაღალი სელექციურობის კატალიზატორის თვისებები, რაც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს ორგანული და არაორგანული ნივთიერებების ფართო სპექტრის სინთეზისთვის. ემსახურება წყალბადის საუკეთესო სორბენტს.
გავრცელება ბუნებაში
ქიმიური ელემენტი რუთენიუმი ხასიათდება ექსტრემითიშვიათი და ბუნებაში გაფანტული. თავის ბუნებრივ გარემოში ის ქმნის ერთადერთ ცნობილ მინერალს, ლაურიტს. ეს არის მყარი პატარა რკინის შავი ოქტაედრის სახით. უმდიდრესი და ყველაზე ცნობილი საბადო მდებარეობს კუნძულ ბორნეოს (კალიმანტანის) პლატინის პლატინებზე. რუსეთში განვითარება მიმდინარეობს შუა და სამხრეთ ურალებში, კოლას ნახევარკუნძულზე, კრასნოიარსკისა და ხაბაროვსკის ტერიტორიებზე.
ყველა სხვა ბუნებრივ ნაერთში რუთენიუმის რაოდენობა არ აღემატება 0,1%-ს. ლითონის კვალი აღმოჩენილია ზოგიერთ სპილენძ-ნიკელის საბადოებსა და მჟავე ცეცხლოვან ქანებში. ზოგიერთ მცენარეს აქვს რუთენიუმის კონცენტრირებისა და დაგროვების უნარი, რომელთა შორის გამოირჩევიან პარკოსნების ოჯახის წარმომადგენლები.
დედამიწის ქერქში ელემენტის მთლიანი შემცველობა, ექსპერტების აზრით, არ აღემატება 5000 ტონას.
სამრეწველო წარმოება
ელემენტი რუთენიუმი ითვლება კეთილშობილურად, ხოლო ლითონის ძირითადი წყარო პლატინის წარმოების ნარჩენი ქანებია. რუთენიუმის (ასევე პლატინის) მოპოვების უდავო ლიდერია სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკა. ამ ლითონის განვითარებას და წარმოებას ახორციელებენ ასევე რუსეთი, კანადა და ზიმბაბვე. სხვათა შორის, ეს უკანასკნელი ქვეყანა მსოფლიოში მეორე ადგილზეა პლატინოიდების შესწავლილი მარაგების მხრივ.
ბაზარზე მიწოდებული რუთენიუმის რაოდენობა წელიწადში 17-დან 20 ტონამდე მერყეობს. ელემენტის მისაღებად წარმოების ციკლი გრძელდება დაახლოებით 6 კვირა და არის თერმოქიმიური რეაქციების უწყვეტი ჯაჭვი, რომელიც მიჰყვება ერთმანეთის მიყოლებით.
მოპოვების ტექნოლოგიარუთენიუმი რადიოაქტიური ტექნიუმის იზოტოპების ნეიტრონული დასხივებით. მაგრამ უნდა აღინიშნოს, რომ სუფთა და სტაბილური ლითონის იზოლაცია, მისი ქიმიური თვისებების, არაპროგნოზირებადობისა და არასაკმარისი ცოდნის გამო, კვლავ რჩება მილის ოცნებად.
აპლიკაციები
მიუხედავად იმისა, რომ რუთენიუმში კეთილშობილი ლითონის ყველა თვისება სრულად არის წარმოდგენილი, ელემენტს არ მიუღია ფართო გავრცელება საიუველირო ინდუსტრიაში. იგი გამოიყენება მხოლოდ შენადნობების გასამაგრებლად და ძვირადღირებული სამკაულების უფრო გამძლეობისთვის.
მოხმარებული რუთენიუმის ოდენობის თვალსაზრისით, სამრეწველო სექტორები შემდეგი თანმიმდევრობითაა:
- ელექტრონული.
- ელექტროქიმიური.
- ქიმიური.
ელემენტის კატალიზური თვისებები დიდი მოთხოვნაა. იგი გამოიყენება ჰიდროციანური და აზოტის მჟავების სინთეზში, გაჯერებული ნახშირწყალბადების, გლიცერინის წარმოებაში და ეთილენის პოლიმერიზაციაში. მეტალურგიულ მრეწველობაში რუთენიუმის დანამატები გამოიყენება ანტიკოროზიული თვისებების გასაზრდელად, შენადნობებისთვის სიძლიერის, ქიმიური და მექანიკური წინააღმდეგობის გასაზრდელად. რუთენიუმის რადიოაქტიური იზოტოპები ხშირად ეხმარება მეცნიერებს კვლევაში.
ელემენტის ბევრი ნაერთი ასევე გამოიყენებოდა როგორც კარგი ოქსიდიზატორები და საღებავები. კერძოდ, ქლორიდები გამოიყენება ლუმინესცენციის გასაძლიერებლად.
ბიოლოგიური მნიშვნელობა
რუთენიუმს აქვს უნარი დაგროვდეს ცოცხალი ქსოვილების უჯრედებში, ძირითადად კუნთებში (პლატინის ჯგუფის ერთადერთი ლითონი). შეიძლება პროვოცირებაალერგიული რეაქციების განვითარება, უარყოფითად მოქმედებს თვალების ლორწოვან გარსზე და ზედა სასუნთქი გზებზე.
მედიცინაში კეთილშობილი ლითონი გამოიყენება დაზიანებული ქსოვილების ამოცნობის საშუალებად. მასზე დაფუძნებული მედიკამენტები გამოიყენება ტუბერკულოზისა და სხვადასხვა ინფექციების სამკურნალოდ, რომლებიც გავლენას ახდენენ ადამიანის კანზე. ამ მიზეზით, ძალზე პერსპექტიული ჩანს რუთენიუმის უნარის გამოყენება სტაბილური ნიტროზო კომპლექსების შესაქმნელად ადამიანის ორგანიზმში ნიტრატების გადაჭარბებულ კონცენტრაციასთან დაკავშირებულ დაავადებებთან ბრძოლაში (ჰიპერტენზია, ართრიტი, სეპტიური შოკი და ეპილეფსია).
ვინ არის დამნაშავე?
ყველაზე ცოტა ხნის წინ, დასავლეთ ევროპელმა მეცნიერებმა სერიოზულად შეაშფოთეს საზოგადოება შეტყობინებით, რომ რუთენიუმის Ru106 რადიოაქტიური იზოტოპის შემცველობა კონტინენტზე იზრდება. ექსპერტები სრულიად გამორიცხავს მის თვითგანათლებას ატმოსფეროში. ისევე როგორც ატომური ელექტროსადგურის შემთხვევითი გათავისუფლება, მას შემდეგ ჰაერში აუცილებლად იქნება ცეზიუმის და იოდის რადიონუკლიდები, რაც არ არის დადასტურებული ექსპერიმენტული მონაცემებით. ამ იზოტოპის გავლენა ადამიანის სხეულზე, ისევე როგორც ნებისმიერი რადიოაქტიური ელემენტი, იწვევს ქსოვილებისა და ორგანოების დასხივებას, კიბოს განვითარებას. დასავლური მედიის ცნობით, დაბინძურების შესაძლო წყაროები რუსეთის, უკრაინის ან ყაზახეთის ტერიტორიაზეა.
საპასუხოდ, როსტომის კომუნიკაციების დეპარტამენტის წარმომადგენელმა განაცხადა, რომ სახელმწიფო კორპორაციის ყველა საწარმო მუშაობდა და მუშაობს ჩვეულ რეჟიმში. ატომური ენერგიის საერთაშორისო სააგენტო (IAEA), მისი აზრით, საკუთარი მონიტორინგის მონაცემებზე დაყრდნობით,რუსეთის ფედერაციის მიმართ ყველა ბრალდებას უსაფუძვლო უწოდა.
